数据结构纸牌游戏课程设计报告

合肥学院

计算机科学与技术系

课程设计报告

2009～2010学年第二学期

课程数据结构与算法

课程设计名称纸牌游戏

学生姓名常丽君

学号0704013024

专业班级08计科(3)

指导教师李红沈亦军

2010年6月

题目：（纸牌游戏）编号为1~52张牌，正面向上，从第二张开始，以2为基数，是2的倍数的牌翻一次，直到最后一张牌；然后从第三张牌开始，以3为基数，是3的倍数的牌翻一次，直到最后一张牌；直到以52为基数的翻过，输出：这时输出正面向上的牌有哪些？

一、问题分析和任务定义

1、问题分析：编号为1的牌没有进行翻牌，即翻牌的次数为0，仍然为正面朝上；编号为2的牌在整个过程中只翻了一次，为反面朝上；编号为3的牌在整个过程中只翻了一次，为反面朝上；编号为4的牌在整个过程中翻了两次，为正面朝上；编号为5的牌在整个过程中翻了一次，为反面朝上；编号为6的牌在整个过程中翻了三次（由于6是

2、

3、6的倍数），为反面朝上；以此类推直至编号为52的牌，从上述过程可以总结出这样的规律：从编号为1的第一张牌到编号为52的最后一张牌，只要它翻过的次数为偶数则是正面朝上，反之则为反面朝上。因此我们可以依据每张牌翻过的次数来确定它最终是否为正面向上，从而输出实验所需要的结果：所有正面向上的牌的编号。

2、任务定义：实现本程序需要解决以下几个问题：

(1)如何存储52张牌，所选择的存储结构要便于实现题给要求的操作。

(2)如何设计翻牌程序。

(3)在经过所有的翻牌以后，如何知道每一张牌是否为正面向上。

(4)如何输出所有正面向上的牌的编号。

本问题的关键在于选择合适的数据结构存储52张牌，难点在于在所选的数据结构下实现题给要求的翻牌操作。最主要的难点在于如何设计翻牌程序。第二个难点在于所有的牌都进行了翻牌操作后，如何知道每一张牌是否为正面向上。

3、原始数据的输入、输出格式：用户选择开始游戏后，输入一个正整数K(1<=K<=51),窗口将显示翻牌K次之后所有正面向上的牌的编号，然后选择继续游戏或结束游戏。

二、数据结构的选择和概要设计

1、数据结构的选择

本实验可以选择顺序表或单链表存储52张纸牌的信息，我选用单链表这种数据结构来对52张牌进行链接存储。单链表是有限个具有相同类型的数据元素组成的链表，且该链表中的每一个结点只有一个指针域。根据第一部分的问题分析可知该单链表中每个结点应包括三个部分：存储该结点所对应的牌的编号信息number域、记录该结点所对应的牌的翻牌次数times域、存储其直接后继的存储位置的next域（指针域）。

图1 单链表结点数据类型

故可创建以单链表为存储结构的结构体，如下：

//自定义单链表结点数据类型

typedef struct node

{ int number; //纸牌的编号

int times; //翻牌的次数

struct node *next; //指向下一个结点的指针

}LinkList;

2、概要设计

定义了单链表中结点的数据类型后，接下来就要创建单链表。

(1)我选用的是尾插法创建带有头结点的单链表， 首先建立一个只有头结点的空单链

表，然后重复读入数据，，并将新结点总是插入到当前链表的表尾，在本实验中，读入52

个数据则结束读入，该子函数的实现书上有源代码，比较简单。

(2)然后设计翻牌程序，本实验本来是要求输出翻牌51次之后所有正面向上的牌的编号，

我自己加了另外的功能，即可以选择翻牌K(1<=K<=51)次之后输出所有正面向上的牌的编

号。第一次从第二张牌开始，直到最后一张，是2的倍数的牌的翻牌次数加1；第二次从第

三张开始，直到最后一张，是3的倍数的牌的翻牌次数加1；直到第K 次，从第K+1张开

始，直到最后一张，是K+1的倍数的牌的翻牌次数加1。

(3)接着设计输出函数，从头至尾扫描链表，当链表中的结点的times 为偶数时，即该张

纸牌为正面向上，则输出该结点的number 。

(4)最后编写主函数，主函数中调用子函数，并输出一些提示信息。

为了实现程序所需的功能，程序中用到三个子函数和一个主函数：

子函数1：创建带有头结点的链表的函数 creat()

子函数2：翻牌函数fanpai()

子函数3：输出结果函数 print()

主函数：

：

3、流程图

N

图4 翻牌程序流程图

图5 输出正面朝上的牌的编号的程序流程图

三、详细设计和编码

1、//自定义单链表结点数据类型

typedef struct node

{int number; //纸牌的编号

int times; //翻牌的次数

struct node *next; //指向下一个结点的指针}LinkList;

2、子函数1：尾插法创建带有头结点的单链表LinkList *creat ()

首先建立一个只有头结点的空单链表，然后重复读入数据，，并将新结点总是插入到当前链表的表尾。建立的过程大致如下：一开始定义LinkList类型的三个指针变量*L、*R、*S ：LinkList *L，*R，*S；L是头指针，R是尾指针。

首先申请头结点空间：L=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));

L->next=NULL;R=L;

将结点链接成链表的核心操作如下：

for(int i=1;i<=52;i++) //用单链表存储52张纸牌的信息

{ S=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList)); //申请新结点空间

S->next=NULL;

S->number=i; //给每个结点的number域赋纸牌编号S->times=0; //初始时每张纸牌的翻牌次数都为0

R->next=S; //将新结点插入到当前链表的表尾

R=S; //R指向表尾

}

return(L);

3、子函数2：翻牌函数LinkList *fanpai(LinkList *B,int j)

说明:形参分别指头指针、翻牌次数。定义一个LinkList类型指针Q：LinkList *Q。第一次从第二张牌开始，直到最后一张，是2的倍数的牌的翻牌次数加1；第二次从第三张开始，直到最后一张，是3的倍数的牌的翻牌次数加1；直到第j次，从第j+1张开始，直到最后一张，是j+1的倍数的牌的翻牌次数加1。

参照流程图具体翻牌函数实现如下：

for(int i=1;i<=j;i++)

{

Q=B->next; //Q指向首元素结点

while(Q!=NULL)

{

i f((Q->number)%(i+1)==0) //若牌的编号能被基数i+1整除，则使Q->times++

Q->times++; //Q指针指向的结点的翻牌次数加1

Q=Q->next; //Q指针后移

}

}

return(B);

4、子函数3：输出正面朝上的牌的编号函数void print(LinkList *A)

接着设计输出函数，从头至尾扫描链表，当链表中的结点的times为偶数时，即该张纸牌为正面向上，则输出该结点的number。

参照流程图具体输出函数实现如下：

定义一个LinkList类型指针q：LinkList *q;

q=A->next; //q指向首元素结点

printf("正面向上的牌的编号如下所示\n");

while(q!=NULL)

{

if((q->times)%2==0) //若翻过的次数为偶数则正面朝上

printf("%d ",q->number); //输出指针q指向的结点的牌的编号

q=q->next; //q指针后移

}

5、主函数：void main( )

参照流程图具体主函数实现如下：

char ch;

int k; //K为翻牌次数

LinkList *List,*P;

printf("开始纸牌游戏吗?请输入Y或N\n");

scanf("%c",&ch);

while(1)

{

if(ch=='Y')

{

List=creat(); //将52张纸牌的信息用单链表存储

printf("请输入正整数K(1<=K<=51),您将看到翻牌第K次之后的正面向上牌的编号\n");

scanf("%d",&k);

printf("第%d次翻牌之后,",k);

P=fanpai(List,k); //调用翻牌函数

print(P); //调用输出函数

}

else if(ch=='N')

{

printf("游戏结束!\n");break; //结束while循环

}

printf("继续纸牌游戏吗?Y/N\n");

scanf("%s",&ch);

}

四、上机调试

1、调试的时候遇到的问题：

调试时遇到了一些语法错误，这些都很容易地解决了，在这里就不一一列举了。

图6 运行时遇到的一个问题

可以看到输出两句“继续纸牌游戏吗”，然后自己对整个程序静态运行了一遍，觉得还是不应该输出两句“继续纸牌游戏吗?”，后来请教了班上的同学，他帮我解决了这个问题。在主函数里char ch,一开始scanf(“%c,&ch)，选择是否开始游戏，进行了一次翻牌游戏之后，提醒用户再scanf(“%c,&ch)，是否要继续游戏，同学说，这里的scanf(“%c,&ch)应改为scanf("%s",&ch);，至于为什么他也不清楚，只是自己以前遇到过这个问题。上网搜索之后也没查到为什么，但不管怎样该程序的运行问题还时解决了。

2、时间、空间性能分析：本算法的空间复杂度很低，只需要一个含有52个结点的单链表来存储已编号的52张牌。但是该算法的时间复杂度有点高，每个子函数中都用到了循环语句，尤其是在翻牌子程序中用到了双重循环。。

3、算法设计、调试的经验和体会：刚开始拿到这个问题时，对题目意思理解不清楚，感觉无从下手，自己对如何设计算法没有一点头绪。后来经过和同学讨论才理解清楚题目的具体意思，接着结合这学期学的数据结构与算法的只是一步步分析问题，并找到了解决问题的思路：用单链表去存储，既不耗费空间又方便操作。在确定了存储结构后，我感觉问题都迎刃而解，自己也信心倍增。在了解翻牌及结果如何表示的思想后，我画出了各程序流程图，很快编写了翻牌程序和输出结果的子程序。尽管刚开始时有一些语法和逻辑上的错误，但我仍然很高兴，因为这些可以经过不断调试去解决。和同学讨论后改正了所有错误，最终程序得以运行输出正确结果。

4、经验和体会：做完本次实验我最大的体会是：设计一个程序需要按一个完整的步骤来进行。首先必须弄懂程序要解决的是什么问题，该问题可以分解成哪几个子问题，在弄清楚之后大脑中就要开始构思要用是什么方法来解决一个个子问题，在此期间需要“不择手段”，就是可以问同学、老师或者查阅相关资料通过网络等等，动用一切渠道把握别人的精髓来解决问题。完成后就要把方法赋之于行动，主要是画出流程图和结构图，依照图设计出解决问题的各种算法。只有经过自己独立思考，才会提高自己的发现问题、分析问题、解决问题的能力，使得思维更加严谨。虽然这次课程设计不是很难，不是做一个比较大的系统，代码不算多，但是我认为要成功地完成一个程序，包括完整的实验报告都要投入必要的时间和精力，认真对待，这样我们可以收获不少东西。

通过这次课程设计，我深知自己学习的知识还远远不够。这是一种全面综合训练，是与课堂听讲，自学和练习相辅相成的，必不可少的一个教学环节。这次的课程设计为以后的学习打下了坚实的基础。感谢老师给予我们这次机会，我会继续努力，在学习的这条路上不断攀登！

五、测试结果及分析

图7程序一开始运行界面显示

图8 用户选择执行此程序时界面显示

图9 用户选择不执行此程序时界面显示

图10 用户可以继续进行想要的选择时界面显示：

六、用户使用说明

进入主界面后，用户可以根据窗口提示得到想要的结果。首先窗口会提示用户是否要开始纸牌游戏，如果输入Y，再按ENTER键，则进入游戏，如果输入N,再按ENTER键，则结束游戏，并退出程序的运行。输入Y之后，按ENTER键，窗口会提示用户输入一个正整数K(1<=K<=51)，按ENTER键，窗口将显示翻牌K次之后所有正面向上的牌的编号。窗口将提示是否要继续游戏，输入Y则又进入游戏，输入N则结束游戏，并退出程序的运行。

七、参考文献

[1]《C程序设计》（第三版）. 北京：清华大学出版社，2005

[2]王昆仑，李红. 数据结构与算法. 北京：中国铁道出版社，200７

八、附录：带有注释的源程序

# include

# include

# include

//自定义单链表结点数据类型

typedef struct node

{int number; //纸牌的编号

int times; //翻牌的次数

struct node *next; //指向下一个结点的指针

}LinkList;

//尾插法创建带有头结点的单链表，存储52张纸牌的信息

LinkList *creat()

{LinkList *L,*R,*S; //L是头指针，R是尾指针

L=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList));

L->next=NULL; //建空单链表

R=L;

for(int i=1;i<=52;i++) //用单链表存储52张纸牌的信息

{ S=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList)); //申请新结点空间

S->next=NULL;

S->number=i; //给每个结点的number域赋纸牌编号S->times=0; //初始时每张纸牌的翻牌次数都为0 R->next=S; //将新结点插入到当前链表的表尾R=S; //R指向表尾

}

return(L);

}

//实现翻牌功能的子函数

LinkList *fanpai(LinkList *B,int j)

{

LinkList *Q;

for(int i=1;i<=j;i++)

{

Q=B->next; //Q指向首元素结点

while(Q!=NULL)

{

if((Q->number)%(i+1)==0) //若牌的编号能被基数i+1整除，则使Q->number++ Q->times++; //Q指针指向的结点的翻牌次数加1

Q=Q->next; //Q指针后移

}

}

return(B);

}

//输出正面向上的牌的编号

void print(LinkList *A) //输出结果函数

{

LinkList *q;

q=A->next; //q指向首元素结点

printf("正面向上的牌的编号如下所示\n");

while(q!=NULL)

{

if((q->times)%2==0) //若翻过的次数为偶数则正面朝上

printf("%d ",q->number); //输出指针q指向的结点的牌的编号

q=q->next; //q指针后移

}

printf("\n");

}

//主函数

void main()

{

system("color 5a");

char ch;

int k;

LinkList *List,*P;

printf("开始纸牌游戏吗?请输入Y或N\n");

scanf("%c",&ch);

while(1)

{

if(ch=='Y')

{

List=creat(); //将52张纸牌的信息用单链表存储

printf("请输入正整数K(1<=K<=51),您将看到翻牌第K次之后的正面向上牌的编号\n"); scanf("%d",&k);

printf("第%d次翻牌之后,",k);

P=fanpai(List,k);

print(P);

}

else if(ch=='N')

{

printf("游戏结束!\n");break; //结束while循环

}

printf("继续纸牌游戏吗?Y/N\n"); scanf("%s",&ch);

}

}