⽤JAVA实现猜数字游戏过程中的⼀点⼼得——编程时如何思
考
温习了⼀下许久没有碰过的JAVA，说实话还真的有些⽣疏了。于是做了个挺简单的“猜数字”的⼩游戏，复习了下基本的语法。虽然这个“游戏”简单到基本学过编程就能做，但是⾃⼰亲⾃从思考程序逻辑，设计算法，编码调试，修改，然后再调试，最后差不多没有什么明显的问题，整个过程下来还是很有收获的。⼀些⼼得，分享⼀下， 如果有什么错误也希望⼤家能够不吝指正。
⾸先还是介绍⼀下这个游戏的玩法，因为很⼤程度上⼀个游戏的玩法(规则)就是我们设计程序总的算法，我们的编码总归是要围绕实
现“游戏规则”这个⽬标的。这⾥的“猜数字”，并不是指的是“⽣成⼀个随机数，然后让游戏者猜，然后程序会告诉你⾼了还是低了，如此循环往复，直到猜中”，它的规则要复杂⼀些，同时游戏性也更强，它还要求游戏者有⼀定的推理判断⼒，当然还有运⽓。好了，规则如下：
1.程序随机⽣成⼀个四位的整数，要求是这个整数每⼀位都不相同，⽐如“1234”是符合要求的，⽽“3453”则不⾏
2.⽤户输⼊猜测的数字，当然这个数字也必须是四位的，⽽且每⼀位都不相同
3.程序会根据⽤户输⼊的数字，给出反馈，反馈的形式是nBmA，含义为⽤户输⼊的数字中有(m+n)个数字与⽣成的随机数 (称为⽬标数)是⼀样的，其中有n个数字与⽬标数⼀样但所处的位置不同，有m个数与⽬标数⼀样⽽且所处的位置也相同。⽐如：⽬标数是：2456，输⼊：5236，那么程序反馈就是：2B1A。因为输⼊数与⽬标数中都有2和5，但位置不同，所以n=2；⽽输⼊数与⽬标数中都有6，且都处在相同的位置（都在个位），所以m=1。
4.五次还未猜出正确数字，那么游戏就失败。
看到上⾯的规则，是不是觉得很简单，急于编码。我认为急于下⼿是⼀种很不好的习惯，有时候头脑中的快速构想并不⼀定就是解决问题的理想模型，很可能实现到⼀半的时候才会发现有致命的缺陷，然后再来重构就会浪费更多的精⼒，这是经验之谈。就拿这个程序的实现来说，第⼀次我急于求成，写到⼀半才发现某些部分虽然可以实现但是⾮常繁琐，⽽且⼀定可以写得更精简⼀些，但是由于我的代码太过混乱，结构很不好，所以没办法实现。因此，我完全放弃了第⼀次的代码，先是仔细考虑了整个程序的⽬标是什么，⼤致的流程有哪些，有哪些关键的算法，能不能分成不同的模块来减少各部分间的相互影响(耦合)......然后想了⼀个⾮常粗略的框架，由宏观再到微观的实现，⼤⽅向有了，写起代码来基本上不会“东拉西扯”，写代码的感觉也⽐较流畅，除了写⼀些具体的算法会停下来思考，基本上都是⼀路没有“瓶颈”写下来的。
好了，上⾯是⼀些感受，讲点具体的东西。⾸先是对规则进⾏分析，搞清楚它要我们做什么，我们可以做什么，不可以做什么：通览所有规则，发现这个程序涉及到⼈机交互，也就是输⼊输出(有些废话了，这是所有游戏最基本的特征之⼀)，所以我们在编码中应该考虑到采⽤哪种形式的交互，是字符界⾯还是GUI界⾯？如果你跟我想的⼀样，想要实现两种⽅式，那么势必要考虑任何让界⾯与业务逻辑尽量相互独⽴，毕竟⽆论采取何种表现形式，业务逻辑还是⼀样的，并不会随之转移。最好，业务逻辑根本不知道有界⾯的存在，这样界⾯的改动对业务逻辑来讲是没有任何影响的。所以我就想把业务逻辑抽取出来，并且封装起来，对外只提供输⼊输出的接⼝，于是我就创建了⼀个Logic 类(在Logic包下)，来处理游戏的业务逻辑，所有的核⼼算法和游戏流程的实现都位于此，只提供了Logic.input(int[] in)来接受外部输⼊。它的构造器是：Logic(OutputHandler handler),⽽OutputHandler是⼀个接⼝(也位于Logic下)，⾥⾯有⼀个onOutput(Object out)的接⼝⽅法，每当游戏业务产⽣了输出都会回调这个⽅法，达到向外界传递输出信息的⽬的，总的来说，它相当于⼀个事件，在发⽣“输出事件”时被触发。这样Logic的输⼊输出接⼝都有了，它与外界(特别是界⾯)的唯⼀交流就只能通过这些有限的接⼝，⽽内部的实现对外界来说是透明的(即：不可见的)，它既不知道Logic内部发⽣了什么，也⽆法改变什么，它唯⼀能做的就是在适当的时候向Logic对象输⼊⼀些数据(通过调⽤Logic.input())，或者接受Logic对象的反馈输出并⽤适当的发⽣显⽰它们(通过实现OutputHandler，并重写onOutput()⽅法)。这样就达到了两相隔离，互不影响的⽬的。这样设计是基于“责任”的考虑，责任不同，分⼯不同，只有各⾏其道，⽅能条理清晰，层次分明。下⾯分别是字符界⾯的实现和GUI界⾯的实现，基本上没有什么差异：
[jav a]
1. //字符界⾯的游戏循环
2. Logic logic=new Logic(new OutputHandler(){
3. @Override
4. public void onOutput(Object val) {
5. System.out.println(val);//处理输出反馈
6. }
7.
8. });
9. Scanner sc=new Scanner(System.in);
10.
11. do{
12. System.out.print("Your Number:");
13. try{
14. final int[] input = RandomTool.());
15. logic.input(input);//输⼊数据
16. }catch(Exception e){
17. System.out.println("DEADLY ERROR");
18. break;
19. }
20.
21. }State()==STATE_ACTIVE);
22. System.out.println("Game Over!");
23. //-------------------------------//
24. //GUI界⾯的游戏循环
25.
26. private final Logic logic=new Logic(new OutputHandler(){
java生成随机数的方法27.
28. @Override
29. public void onOutput(Object val) {
30. textArea.setText((String)val);//处理输出反馈
31. }
32.
33. });
34. private final Action action = new SwingAction();
35. ......此处省略界⾯初始化代码
36. private class SwingAction extends AbstractAction {
37. /**
38. *
39. */
40. public SwingAction() {
41. putValue(NAME, "Guess");
42. putValue(SHORT_DESCRIPTION, "cilck to guess a number");
43. }
44. public void actionPerformed(ActionEvent e) {
45. State()==Logic.STATE_DEAD) {
46. set();
47. textArea.setText("");
48. }
49. logic.input(RandomTool.Text()));//输⼊数据
50. textField.setText("");
51. }
52. }
53.
54. //---------------------------------------//
54. //---------------------------------------//
//字符界⾯的游戏循环
Logic logic=new Logic(new OutputHandler(){
@Override
public void onOutput(Object val) {
System.out.println(val);//处理输出反馈
}
});
Scanner sc=new Scanner(System.in);
do{
System.out.print("Your Number:");
try{
final int[] input = RandomTool.());
logic.input(input);//输⼊数据
}catch(Exception e){
System.out.println("DEADLY ERROR");
break;
}
}State()==STATE_ACTIVE);
System.out.println("Game Over!");
//-------------------------------//
//GUI界⾯的游戏循环
private final Logic logic=new Logic(new OutputHandler(){
@Override
public void onOutput(Object val) {
textArea.setText((String)val);//处理输出反馈
}
});
private final Action action = new SwingAction();
......此处省略界⾯初始化代码
private class SwingAction extends AbstractAction {
/**
*
*/
public SwingAction() {
putValue(NAME, "Guess");
putValue(SHORT_DESCRIPTION, "cilck to guess a number");
}
public void actionPerformed(ActionEvent e) {
State()==Logic.STATE_DEAD) {
textArea.setText("");
}
logic.input(RandomTool.Text()));//输⼊数据 textField.setText("");
}
}
//---------------------------------------//
可以看到上⾯代码基本是神似的，唯⼀的区别就在于字符界⾯游戏循环要靠⼀个while循环来⽀撑，⽽因为GUI程序窗体有⾃⼰的⽣命周期，所以游戏循环是靠它本⾝的⼀些事件⽀持起来的。
我们只看到程序⾥出现⼀个logic对象，却不知道它到底做了什么，当然，对于上⾯的的代码来说更是不需要知道logic⾥发⽣了什么，但⼀些具体的业务逻辑，我觉得还是很有必要讲⼀下的。
分析规则1，我们会得出这样⼀个结论：我需要⼀个可以产⽣不重复的4位数字的算法，这是⼀个核⼼算法。⽹上流传了许多这⽅⾯的算法，其中有⼀些有缺陷(⽐如理论上会陷⼊死循环，不符合算法的确定性，有穷性)，有⼀些实在没看懂，这⾥提供⼀个我⾃⼰想出来的，路⼦⽐较“野”的算法，讲⼀下，当初思考的过程：
当时考虑到这个算法的要求有两个：⼀是随机性，⼆是不重复。第⼀个要求⽐较简单，使⽤java提供的Random⼯具就⾏了，第⼆个要求实现起来要考虑的细节⽐较多，⽐如说如果采⽤“Step1.先随机产⽣⼀个数字——>Step2.判断有没有出现过，若出现过则——
>Step1”这种思路严格说起来是不符合算法设计要求的，因为存在这样⼀种可能：每次随机产⽣的数字都是已经出现过的——虽然这是⼩概率事件，基本上不可能出现，但它仍然是不确定的。既然如此，不如换种思路：先保证数字是不重复的再保证数字序列是随机的。虽然这种思路只是把实现的顺序换了⼀下，但实现起来却要简单的多。想⼀想，怎样才能保证产⽣的数字序列⼀定是不重复的？换个问法，我们最多能够保证多少位的数字序列是不重复的？后⼀个问题，在⼗进制的条件下，我们能保证最多⼗位数字序列是不重复的，因为⼗进制中只有{0,1,2,3,4，5,6,7,8,9}这⼗个基数，所以超过⼗位的⼀个数字序列必定有重复的数字。弄清楚这个，要确保⼀个四位的数字序列不重复，只要保证这个四位的数字序列是{0,1,2,3,4，5,6,7,8,9}的⼀个⼦序列就⾏了。⾄于随机性，只需要让{0,1,2,3,4，5,6,7,8,9}这个序列中的每⼀个数字随机的交换位置就⾏了。这个⽐较另类的算法保证了在确定的步骤内⼀定能够产⽣结果，即所谓“确定性”。下⾯贴出具体的实现代码：
[jav a]
1. //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
2. /**
3. *
4. * @param bits
5. * 要产⽣的不重复的随机数的位数，因为⼗进制只有{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}共⼗个数字，输⼊位数不能够超过10位
6. * @return 总共bits位，且各个位互不相同的随机数
7. */
8. public static int[] randNonRepeated(int bits) {
9. if (bits > 10 || bits <= 0)
10. throw new RuntimeException(
11. "illegal arg:bits must range from 0 to 10!");
12. final int[] srcNum = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
13. for (int i = 0; i < 10; i++) {
14. int exchange_bit = Int(10);//随机产⽣将与第i位交换的位
15. int temp = srcNum[i];
16. srcNum[i] = srcNum[exchange_bit];
17. srcNum[exchange_bit] = temp;
18. }
19. if (srcNum[0] == 0) {
20. int exchange_bit = Int(9) + 1;
21. srcNum[0] = srcNum[exchange_bit];
22. srcNum[exchange_bit] = 0;
23. }
24. pyOf(srcNum, bits);
25. }
26. //-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
/
/-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
/**
*
* @param bits
* 要产⽣的不重复的随机数的位数，因为⼗进制只有{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}共⼗个数字，输⼊位数不能够超过10位 * @return 总共bits位，且各个位互不相同的随机数
*/
public static int[] randNonRepeated(int bits) {
if (bits > 10 || bits <= 0)
throw new RuntimeException(
"illegal arg:bits must range from 0 to 10!");
final int[] srcNum = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 };
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int exchange_bit = Int(10);//随机产⽣将与第i位交换的位
int temp = srcNum[i];
srcNum[i] = srcNum[exchange_bit];
srcNum[exchange_bit] = temp;
}
if (srcNum[0] == 0) {
int exchange_bit = Int(9) + 1;
srcNum[0] = srcNum[exchange_bit];
srcNum[exchange_bit] = 0;
}
pyOf(srcNum, bits);
}
//-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------//
关于规则2,3,4的实现都⽐较简单这⾥不再赘述。
（PPS:⽂章本来是我写在CSDN上的，发现⾃⼰还有个OSChina账号，故随⼿挪过来）
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