快捷導(dǎo)航

用Java實(shí)現(xiàn)24點(diǎn)游戲

更新時(shí)間：2021年05月12日 17:24:13 作者：泥煤少年的博客

喜歡玩游戲的有福啦,文中有非常詳細(xì)的開發(fā)框架,按著框架來(lái)實(shí)現(xiàn)就好啦.而且24點(diǎn)游戲是經(jīng)典的紙牌益智游戲.,需要的朋友可以參考下

一、常見游戲規(guī)則

從撲克中每次取出4張牌。使用加減乘除，第一個(gè)能得出24者為贏。（其中，J代表11，Q代表12，K代表13，A代表1），按照要求編程解決24點(diǎn)游戲。

基本要求：隨機(jī)生成4個(gè)代表?yè)淇伺婆泼娴臄?shù)字字母，程序自動(dòng)列出所有可能算出24的表達(dá)式，用擅長(zhǎng)的語(yǔ)言（C/C++/Java或其他均可）實(shí)現(xiàn)程序解決問題。

1.程序風(fēng)格良好(使用自定義注釋模板)

2.列出表達(dá)式無(wú)重復(fù)。

提高要求：用戶初始生命值為一給定值（比如3），初始分?jǐn)?shù)為0。隨機(jī)生成4個(gè)代表?yè)淇伺婆泼娴臄?shù)字或字母，由用戶輸入包含這4個(gè)數(shù)字或字母的運(yùn)算表達(dá)式（可包含括號(hào)），如果表達(dá)式計(jì)算結(jié)果為24則代表用戶贏了此局。

1. 程序風(fēng)格良好(使用自定義注釋模板)

2.使用計(jì)時(shí)器要求用戶在規(guī)定時(shí)間內(nèi)輸入表達(dá)式，如果規(guī)定時(shí)間內(nèi)運(yùn)算正確則加分，超時(shí)或運(yùn)算錯(cuò)誤則進(jìn)入下一題并減少生命值（不扣分）。

3.所有成績(jī)均可記錄在TopList.txt文件中。

二、算法分析

用戶需要提前輸入4個(gè)數(shù)，作為湊成24點(diǎn)的基數(shù)，構(gòu)成arr數(shù)組，從而求解目標(biāo)數(shù)T=24。

在數(shù)arr中，首先取兩個(gè)數(shù)與操作符集合進(jìn)行組合，分別得到一組表達(dá)式，對(duì)于新得到的每個(gè)表達(dá)式，都可以和原集合中剩下的元素，組合成新的集合組，將每次得到的表達(dá)式，都用"()"包住，以保證計(jì)算先后順序。

對(duì)集合中所有元素進(jìn)行兩兩組合，并與剩余元素形成新的集合。由此，我們得到了一組元素為k-1個(gè)的集合組

對(duì)新集合組中的每一個(gè)集合，重復(fù)以上1-3步，可得到一組包含k-2個(gè)元素的集合組...以此類推，最后會(huì)得到一組集合，其中每個(gè)集合都只包含一個(gè)元素，這個(gè)就是我們合成的最終表達(dá)式.對(duì)第四步得到的表達(dá)式集合進(jìn)行求解，判斷其是否等于目標(biāo)數(shù)24，將符合條件的過濾出來(lái)，即得到所有滿足條件的表達(dá)式。

三、概要設(shè)計(jì)

主函數(shù)程序流程圖

四、代碼

package Game;

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;

public class Compute {
	//定義隨機(jī)產(chǎn)生的四個(gè)數(shù)
	static int number[] = new int[4];
	//轉(zhuǎn)換后的num1，num2,num3,num4
	static int m[]=new int [4];
	static String n[] = new String[4];
	//用來(lái)判斷是否有解
	static boolean flag = false;
	//存放操作符
	static char[] operator = { '+', '-', '*', '/' };
	private static Object key;
	
	public static void main(String[] args){
		Random rand = new Random();
		System.out.println("下列給出四個(gè)數(shù)字，使用+，-，*，/進(jìn)行計(jì)算使最后計(jì)算結(jié)果為24");
		for(int i=0;i<4;i++){
			number[i]=rand.nextInt(13)+1;//隨機(jī)生成四個(gè)int型數(shù)
		
			if(number[i]==1){
				System.out.println("A");//如果隨機(jī)生成的數(shù)為1，則顯示為撲克牌牌面中的A
			}
			else if(number[i]==11){
				System.out.println("J");//如果隨機(jī)生成的數(shù)為11，則顯示為撲克牌牌面中的J
			}
			else if(number[i]==12){
				System.out.println("Q");//如果隨機(jī)生成的數(shù)為12，則顯示為撲克牌牌面中的Q
			}
			else if(number[i]==13){
				System.out.println("K");//如果隨機(jī)生成的數(shù)為13，則顯示為撲克牌牌面中的K
			}
			else
			System.out.println(number[i]);
			}
		System.out.println("可能的結(jié)果有：");
		calculate();
			 
	}
	
	
	//給定2個(gè)數(shù)和指定操作符的計(jì)算
	public static int calcute(int count1, int count2, char operator) {
		if (operator == '+') {
	    	return count1 + count2;
	    } 
	    else if (operator == '-') {
	    	return count1 - count2;
	    }
	    else if (operator == '*') {
	    	return count1 * count2;
	    }
	    else if ((operator == '/' )&& (count2 != 0) && (count1%count2==0)) {
	    	return count1 / count2;	
	   	}
	    else {
	    	return -1;	        
	    }
	}
	

	//計(jì)算生成24的函數(shù)
	public static void calculate(){
		
		Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
		//存放數(shù)字，用來(lái)判斷輸入的4個(gè)數(shù)字中有幾個(gè)重復(fù)的，和重復(fù)的情況
		for (int i = 0; i < number.length; i++) {			
			if(map.get(number[i]) == null){				
				map.put(number[i], 1);			
			} 
			else {				
				map.put(number[i], map.get(number[i]) + 1);			
			}		
		}
		if(map.size() == 1){
			//如果只有一種數(shù)字，此時(shí)只有一種排列組合，如5，5，5，5
			calculation(number[0], number[1],number[2],number[3]);
		}
		else if(map.size()==2){
			//如果只有2種數(shù)字，有2種情況，如1,1,2,2和1,1,1,2
			int index = 0;//用于數(shù)據(jù)處理
			int state = 0;//判斷是哪種情況
			for (Integer key : map.keySet()) {
				if(map.get(key) == 1){
					//如果是有1個(gè)數(shù)字和其他3個(gè)都不同，將number變?yōu)?number[0]=number[1]=number[2]，
					//將不同的那個(gè)放到number[3]，方便計(jì)算
					number[3] = key;
					state = 1;
				}
				else if(map.get(key)==2){
					//如果是兩兩相同的情況，將number變?yōu)閚umber[0]=number[1],number[2]=number[3]的情況
					number[index++]=key;
					number[index++]=key;
				}
				else{
					number[index++]=key;
				}
			}
			//列出2種情況的所有排列組合，并分別計(jì)算
			if(state == 1){
				calculation(number[3],number[1],number[1],number[1]);
				calculation(number[1],number[3],number[1],number[1]);
				calculation(number[1],number[1],number[3],number[1]);
				calculation(number[1],number[1],number[1],number[3]);
			}
			if(state==0){
				calculation(number[1],number[1],number[3],number[3]);
				calculation(number[1],number[3],number[1],number[3]);
				calculation(number[1],number[3],number[3],number[1]);
				calculation(number[3],number[3],number[1],number[1]);
				calculation(number[3],number[1],number[3],number[1]);
				calculation(number[3],number[1],number[1],number[3]);
			}
		}
		else if(map.size()==3){
			//有3種數(shù)字的情況
			int index = 0;			
			for (Integer key : map.keySet()) {				
				if(map.get(key) == 2){					
					//將相同的2個(gè)數(shù)字放到number[2]=number[3]				
					number[2] = key;					
					number[3] = key;				
				} 
				else {					
					number[index++] = key;				
				}
			}
			//排列組合，所有情況
			calculation(number[0],number[1],number[3],number[3]);
			calculation(number[0],number[3],number[1],number[3]);
			calculation(number[0],number[3],number[3],number[1]);
			calculation(number[1],number[0],number[3],number[3]);
			calculation(number[1],number[3],number[0],number[3]);
			calculation(number[1],number[3],number[3],number[0]);
			calculation(number[3],number[3],number[0],number[1]);
			calculation(number[3],number[3],number[1],number[0]);
			calculation(number[3],number[1],number[3],number[0]);
			calculation(number[3],number[0],number[3],number[1]);
			calculation(number[3],number[0],number[1],number[3]);
			calculation(number[3],number[1],number[0],number[3]);
		}
		else if(map.size() == 4){
			//4個(gè)數(shù)都不同的情況
			calculation(number[0],number[1],number[2],number[3]);
			calculation(number[0],number[1],number[3],number[2]);
			calculation(number[0],number[2],number[1],number[3]);
			calculation(number[0],number[2],number[3],number[1]);
			calculation(number[0],number[3],number[1],number[2]);
			calculation(number[0],number[3],number[2],number[1]);
			calculation(number[1],number[0],number[2],number[3]);
			calculation(number[1],number[0],number[3],number[2]);
			calculation(number[1],number[2],number[3],number[0]);
			calculation(number[1],number[2],number[0],number[3]);
			calculation(number[1],number[3],number[0],number[2]);
			calculation(number[1],number[3],number[2],number[0]);
			calculation(number[2],number[0],number[1],number[3]);
			calculation(number[2],number[0],number[3],number[1]);
			calculation(number[2],number[1],number[0],number[3]);
			calculation(number[2],number[1],number[3],number[0]);
			calculation(number[2],number[3],number[0],number[1]);
			calculation(number[2],number[3],number[1],number[0]);
			calculation(number[3],number[0],number[1],number[2]);
			calculation(number[3],number[0],number[2],number[1]);
			calculation(number[3],number[1],number[0],number[2]);
			calculation(number[3],number[1],number[2],number[0]);
			calculation(number[3],number[2],number[0],number[1]);
			calculation(number[3],number[2],number[1],number[0]);
		}
		if(flag==false)
			System.out.println("這四張牌面數(shù)字無(wú)法經(jīng)過運(yùn)算得到24！");
	}
		
	
	public static void calculation(int num1, int num2, int num3, int num4){
		
		for (int i = 0; i < 4; i++){
			//第1次計(jì)算，先從四個(gè)數(shù)中任意選擇兩個(gè)進(jìn)行計(jì)算
			char operator1 = operator[i];
			int firstResult = calcute(num1, num2, operator1);//先選第一，和第二個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)算
			int midResult = calcute(num2, num3, operator1);//先選第二和第三兩個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)算
			int tailResult = calcute(num3,num4, operator1);//先選第三和第四倆個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)算
			for (int j = 0; j < 4; j++){
				//第2次計(jì)算，從上次計(jì)算的結(jié)果繼續(xù)執(zhí)行，這次從三個(gè)數(shù)中選擇兩個(gè)進(jìn)行計(jì)算
				char operator2 = operator[j];
				int firstMidResult = calcute(firstResult, num3, operator2);
				int firstTailResult = calcute(num3,num4,operator2);
				int midFirstResult = calcute(num1, midResult, operator2);
				int midTailResult= calcute(midResult,num4,operator2);
				int tailMidResult = calcute(num2, tailResult, operator2);
				for (int k = 0; k < 4; k++){
					//第3次計(jì)算，也是最后1次計(jì)算，計(jì)算兩個(gè)數(shù)的結(jié)果，如果是24則輸出表達(dá)式
					char operator3 = operator[k];
					//在以上的計(jì)算中num1，num2,num3,num4都是整型數(shù)值，但若要輸出為帶有A，J,Q,K的表達(dá)式，則要將這四個(gè)數(shù)都變?yōu)镾tring類型，下同
					if(calcute(firstMidResult, num4, operator3) == 24){
						m[0]=num1;
						m[1]=num2;
						m[2]=num3;
						m[3]=num4;
						for(int p=0;p<4;p++){
							if(m[p]==1){
								n[p]="A";}
							if(m[p]==2){
								n[p]="2";}
							if(m[p]==3){
								n[p]="3";}
							if(m[p]==4){
								n[p]="4";}
							if(m[p]==5){
								n[p]="5";}
							if(m[p]==6){
								n[p]="6";}
							if(m[p]==7){
								n[p]="7";}
							if(m[p]==8){
								n[p]="8";}
							if(m[p]==9){
								n[p]="9";}
							if(m[p]==10){
								n[p]="10";}
							if(m[p]==11){
								n[p]="J";}
							if(m[p]==12){
								n[p]="Q";}
							if(m[p]==13){
								n[p]="k";}
						}
						System.out.println("((" + n[0] + operator1 + n[1] + ")" + operator2 + n[2] + ")" + operator3 + n[3]);
						flag = true;//若有表達(dá)式輸出，則將說(shuō)明有解，下同
					}
					if(calcute(firstResult, firstTailResult, operator3) == 24){
						System.out.println("(" + n[0] + operator1 + n[1] + ")" + operator3 + "(" + n[2] + operator2 + n[3] + ")");					
						flag = true;
					}
					if(calcute(midFirstResult, num4, operator3) == 24){
						m[0]=num1;
						m[1]=num2;
						m[2]=num3;
						m[3]=num4;						
						for(int p=0;p<4;p++){
							if(m[p]==1){
								n[p]="A";}
							if(m[p]==2){
								n[p]="2";}
							if(m[p]==3){
								n[p]="3";}
							if(m[p]==4){
								n[p]="4";}
							if(m[p]==5){
								n[p]="5";}
							if(m[p]==6){
								n[p]="6";}
							if(m[p]==7){
								n[p]="7";}
							if(m[p]==8){
								n[p]="8";}
							if(m[p]==9){
								n[p]="9";}
							if(m[p]==10){
								n[p]="10";}
							if(m[p]==11){
								n[p]="J";}
							if(m[p]==12){
								n[p]="Q";}
							if(m[p]==13){
								n[p]="k";}
						}
						System.out.println("(" + n[0] + operator2 + "(" + n[1] + operator1 + n[2] + "))" + operator3 + n[3]);
						flag = true;
					}
					if(calcute(num1,midTailResult, operator3) == 24){
						m[0]=num1;
						m[1]=num2;
						m[2]=num3;
						m[3]=num4;
						for(int p=0;p<4;p++){
							if(m[p]==1){
								n[p]="A";}
							if(m[p]==2){
								n[p]="2";}
							if(m[p]==3){
								n[p]="3";}
							if(m[p]==4){
								n[p]="4";}
							if(m[p]==5){
								n[p]="5";}
							if(m[p]==6){
								n[p]="6";}
							if(m[p]==7){
								n[p]="7";}
							if(m[p]==8){
								n[p]="8";}
							if(m[p]==9){
								n[p]="9";}
							if(m[p]==10){
								n[p]="10";}
							if(m[p]==11){
								n[p]="J";}
							if(m[p]==12){
								n[p]="Q";}
							if(m[p]==13){
								n[p]="k";}
						}
						System.out.println(" " + n[0] + operator3 + "((" + n[1] + operator1 + n[2] + ")" + operator2 + n[3] + ")");						
						flag = true;
					}
					if(calcute(num1,tailMidResult,operator3) == 24){
						m[0]=num1;
						m[1]=num2;
						m[2]=num3;
						m[3]=num4;
						for(int p=0;p<4;p++){
							if(m[p]==1){
								n[p]="A";}
							if(m[p]==2){
								n[p]="2";}
							if(m[p]==3){
								n[p]="3";}
							if(m[p]==4){
								n[p]="4";}
							if(m[p]==5){
								n[p]="5";}
							if(m[p]==6){
								n[p]="6";}
							if(m[p]==7){
								n[p]="7";}
							if(m[p]==8){
								n[p]="8";}
							if(m[p]==9){
								n[p]="9";}
							if(m[p]==10){
								n[p]="10";}
							if(m[p]==11){
								n[p]="J";}
							if(m[p]==12){
								n[p]="Q";}
							if(m[p]==13){
								n[p]="k";}
						}
						System.out.println(" " + n[0] + operator3 + "(" + n[1] + operator2 + "(" + n[2] + operator1 + n[3] + "))");						
						flag = true;
					}		
				}
			}	
		}
	}	
}