如何使用Java实现24点小游戏

这篇文章主要介绍了如何使用Java实现24点小游戏，具有一定借鉴价值，感兴趣的朋友可以参考下，希望大家阅读完这篇文章之后大有收获，下面让小编带着大家一起了解一下。

具体内容如下

程序设计要求：

24点游戏是经典的纸牌益智游戏。

常见游戏规则：

从扑克中每次取出4张牌。使用加减乘除，第一个能得出24者为赢。（其中，J代表11，Q代表12，K代表13，A代表1），按照要求编程解决24点游戏。

基本要求： 随机生成4个代表扑克牌牌面的数字字母，程序自动列出所有可能算出24的表达式，用擅长的语言（C/C++/Java或其他均可）实现程序解决问题。

1.程序风格良好(使用自定义注释模板)
2.列出表达式无重复。

算法设计思路：

算法采用了穷举的方法，对所有数字和操作符进行组合，从而找到所有的情况。
刚开始将四个数进行分组排序。
算法中我采用了将四个数分为1种的，两种的（在两种中又分为两种数的个数分别为1和3的，个数分别为2和2的），三种的和四种的，将所有情况排序排了出来。
每次只运算2个数，然后将结果拿去进行下一次运算。刚开始有4个数，拿出两个数进行第一次运算，运算后得出三个数，然后在这三个数中再拿出两个进行第二次运算，运算后就有两个数了，第三次运算就是将这两个数进行计算，得出最后值，判断最后这个值是否为24，若为24，则输出表达式，若不是，则输出提示消息。
现在在这4个数确定位置的情况下，再来改变操作符，即每次2个数进行运算的时候，有4种情况。在下一次计算的时候同样有4种情况，最后一次计算（第3次）同理。这样就找到了所有解的情况。

算法流程图为：

下面是代码：

package Game;

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

public class Compute {
 //定义随机产生的四个数
 static int number[] = new int[4];
 //转换后的num1，num2,num3,num4
 static int m[]=new int [4];
 static String n[] = new String[4];
 //用来判断是否有解
 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("下列给出四个数字，使用+，-，*，/进行计算使最后计算结果为24");
 for(int i=0;i<4;i++){
 number[i]=rand.nextInt(13)+1;//随机生成四个int型数
 
 if(number[i]==1){
 System.out.println("A");//如果随机生成的数为1，则显示为扑克牌牌面中的A
 }
 else if(number[i]==11){
 System.out.println("J");//如果随机生成的数为11，则显示为扑克牌牌面中的J
 }
 else if(number[i]==12){
 System.out.println("Q");//如果随机生成的数为12，则显示为扑克牌牌面中的Q
 }
 else if(number[i]==13){
 System.out.println("K");//如果随机生成的数为13，则显示为扑克牌牌面中的K
 }
 else
 System.out.println(number[i]);
 }
 System.out.println("可能的结果有：");
 calculate();
 
 }
 
 
 //给定2个数和指定操作符的计算
 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;  
 }
 }
 

 //计算生成24的函数
 public static void calculate(){
 
 Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
 //存放数字，用来判断输入的4个数字中有几个重复的，和重复的情况
 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){
 //如果只有一种数字，此时只有一种排列组合，如5，5，5，5
 calculation(number[0], number[1],number[2],number[3]);
 }
 else if(map.size()==2){
 //如果只有2种数字，有2种情况，如1,1,2,2和1,1,1,2
 int index = 0;//用于数据处理
 int state = 0;//判断是哪种情况
 for (Integer key : map.keySet()) {
 if(map.get(key) == 1){
 //如果是有1个数字和其他3个都不同，将number变为 number[0]=number[1]=number[2]，
 //将不同的那个放到number[3]，方便计算
 number[3] = key;
 state = 1;
 }
 else if(map.get(key)==2){
 //如果是两两相同的情况，将number变为number[0]=number[1],number[2]=number[3]的情况
 number[index++]=key;
 number[index++]=key;
 }
 else{
 number[index++]=key;
 }
 }
 //列出2种情况的所有排列组合，并分别计算
 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种数字的情况
 int index = 0; 
 for (Integer key : map.keySet()) { 
 if(map.get(key) == 2){ 
 //将相同的2个数字放到number[2]=number[3] 
 number[2] = key; 
 number[3] = key; 
 } 
 else { 
 number[index++] = key; 
 }
 }
 //排列组合，所有情况
 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个数都不同的情况
 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("这四张牌面数字无法经过运算得到24！");
 }
 
 
 public static void calculation(int num1, int num2, int num3, int num4){
 
 for (int i = 0; i < 4; i++){
 //第1次计算，先从四个数中任意选择两个进行计算
 char operator1 = operator[i];
 int firstResult = calcute(num1, num2, operator1);//先选第一，和第二个数进行计算
 int midResult = calcute(num2, num3, operator1);//先选第二和第三两个数进行计算
 int tailResult = calcute(num3,num4, operator1);//先选第三和第四俩个数进行计算
 for (int j = 0; j < 4; j++){
 //第2次计算，从上次计算的结果继续执行，这次从三个数中选择两个进行计算
 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次计算，也是最后1次计算，计算两个数的结果，如果是24则输出表达式
 char operator3 = operator[k];
 //在以上的计算中num1，num2,num3,num4都是整型数值，但若要输出为带有A，J,Q,K的表达式，则要将这四个数都变为String类型，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;//若有表达式输出，则将说明有解，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;
 } 
 }
 } 
 }
 } 
}

运行及测试截图：

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