如何使用Java實現24點小游戲

這篇文章主要介紹了如何使用Java實現24點小游戲，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

具體內容如下

程序設計要求：

24點游戲是經典的紙牌益智游戲。

常見游戲規則：

從撲克中每次取出4張牌。使用加減乘除，第一個能得出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點游戲。

基本要求： 隨機生成4個代表撲克牌牌面的數字字母，程序自動列出所有可能算出24的表達式，用擅長的語言（C/C++/Java或其他均可）實現程序解決問題。

1.程序風格良好(使用自定義注釋模板)
2.列出表達式無重復。

算法設計思路：

算法采用了窮舉的方法，對所有數字和操作符進行組合，從而找到所有的情況。
剛開始將四個數進行分組排序。
算法中我采用了將四個數分為1種的，兩種的（在兩種中又分為兩種數的個數分別為1和3的，個數分別為2和2的），三種的和四種的，將所有情況排序排了出來。
每次只運算2個數，然后將結果拿去進行下一次運算。剛開始有4個數，拿出兩個數進行第一次運算，運算后得出三個數，然后在這三個數中再拿出兩個進行第二次運算，運算后就有兩個數了，第三次運算就是將這兩個數進行計算，得出最后值，判斷最后這個值是否為24，若為24，則輸出表達式，若不是，則輸出提示消息。
現在在這4個數確定位置的情況下，再來改變操作符，即每次2個數進行運算的時候，有4種情況。在下一次計算的時候同樣有4種情況，最后一次計算（第3次）同理。這樣就找到了所有解的情況。

算法流程圖為：

下面是代碼：

package Game;

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

public class Compute {
 //定義隨機產生的四個數
 static int number[] = new int[4];
 //轉換后的num1，num2,num3,num4
 static int m[]=new int [4];
 static String n[] = new String[4];
 //用來判斷是否有解
 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("下列給出四個數字，使用+，-，*，/進行計算使最后計算結果為24");
 for(int i=0;i<4;i++){
 number[i]=rand.nextInt(13)+1;//隨機生成四個int型數
 
 if(number[i]==1){
 System.out.println("A");//如果隨機生成的數為1，則顯示為撲克牌牌面中的A
 }
 else if(number[i]==11){
 System.out.println("J");//如果隨機生成的數為11，則顯示為撲克牌牌面中的J
 }
 else if(number[i]==12){
 System.out.println("Q");//如果隨機生成的數為12，則顯示為撲克牌牌面中的Q
 }
 else if(number[i]==13){
 System.out.println("K");//如果隨機生成的數為13，則顯示為撲克牌牌面中的K
 }
 else
 System.out.println(number[i]);
 }
 System.out.println("可能的結果有：");
 calculate();
 
 }
 
 
 //給定2個數和指定操作符的計算
 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;  
 }
 }
 

 //計算生成24的函數
 public static void calculate(){
 
 Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
 //存放數字，用來判斷輸入的4個數字中有幾個重復的，和重復的情況
 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){
 //如果只有一種數字，此時只有一種排列組合，如5，5，5，5
 calculation(number[0], number[1],number[2],number[3]);
 }
 else if(map.size()==2){
 //如果只有2種數字，有2種情況，如1,1,2,2和1,1,1,2
 int index = 0;//用于數據處理
 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個數字和其他3個都不同，將number變為 number[0]=number[1]=number[2]，
 //將不同的那個放到number[3]，方便計算
 number[3] = key;
 state = 1;
 }
 else if(map.get(key)==2){
 //如果是兩兩相同的情況，將number變為number[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種數字的情況
 int index = 0; 
 for (Integer key : map.keySet()) { 
 if(map.get(key) == 2){ 
 //將相同的2個數字放到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個數都不同的情況
 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("這四張牌面數字無法經過運算得到24！");
 }
 
 
 public static void calculation(int num1, int num2, int num3, int num4){
 
 for (int i = 0; i < 4; i++){
 //第1次計算，先從四個數中任意選擇兩個進行計算
 char operator1 = operator[i];
 int firstResult = calcute(num1, num2, operator1);//先選第一，和第二個數進行計算
 int midResult = calcute(num2, num3, operator1);//先選第二和第三兩個數進行計算
 int tailResult = calcute(num3,num4, operator1);//先選第三和第四倆個數進行計算
 for (int j = 0; j < 4; j++){
 //第2次計算，從上次計算的結果繼續執行，這次從三個數中選擇兩個進行計算
 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次計算，也是最后1次計算，計算兩個數的結果，如果是24則輸出表達式
 char operator3 = operator[k];
 //在以上的計算中num1，num2,num3,num4都是整型數值，但若要輸出為帶有A，J,Q,K的表達式，則要將這四個數都變為String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;//若有表達式輸出，則將說明有解，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;
 } 
 }
 } 
 }
 } 
}

運行及測試截圖：

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