纸牌游戏设计报告

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、问题分析及任务定义 1、 此程序需要完成如下要求：有已编号的1～52张牌且正面朝上，从第二张牌开始，以2为基数，是2的倍数的牌翻一次，直到最后一张牌；直到以52为基数的牌翻过，要求最后输出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 一张牌可能一次未翻，也可能翻多次，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 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。另一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。 首先我们可以从实际生活中的操作来探讨第二个难点的解决思路。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。 3、原始数据的输入、输出格式：由于本程序简单明了，不需要有任何的数据输入，只须用户选择执行或不执行此程序，若执行此程序，在程序运行后便可直接在运行结果窗口中看到所有正面朝上的牌的编号，这些编号数据均为整型；若不执行该程序则选择退出。 二、数据结构的选择和概要设计 1、数据结构的选择 因为编号为1～52的52张牌没有要求在物理位置上相邻接，且在翻牌操作时要对编号依次进行判断，很容易想到用指针来进行操作。为方便起见，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data域、记录该结点所对应的牌的翻牌次数count域、存储其直接后继的存储位置的next域（指针域），其结点结构图如下（其中data、count为整型，next为指针类型）：

count 故可创建以单链表为存储结构的结构体，如下： type struct node

data count next { int data ; //牌的编号 int count ; //记录翻牌的次数 struct node *next ; //指向下一个结点的指针 } LinkList； //该单链表为LinkList类型 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。我选用的是尾插法创建带有头结点的单链表，运用malloc函数申请内存空间。然后设计翻牌程序，利用j%i=o的思想，并记录每张牌翻过的次数。再编写输出结果程序，思想是：若翻牌的次数为偶数时则为正面朝上，输出该牌的编号。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 LinkList *creat (int k) 子函数2：翻牌函数 LinkList *overcard (LinkList *head) 子函数3：输出结果函数 void result（LinkList *head） 主函数：void main （ ） 各函数模块间的调用关系如下：

3、流程图 main

creat overcard result

N 初始化工作：char ch; Int k=52; LinkList *head,*p

Ch==‘Y’ 调用创建链表函数： Head=creat(k)

调用翻牌函数：p=overcard(head,k)

调用输出结果函数：result(p) 重新选择操作，输入ch值

结束 图1 主函数流程图

Y 开始 图2 翻牌程序流程图

定义LinkList类型变量p int i=2 i<=k(k=52)

p指向首元素结点 p=pnext

P==NULL

开始

(pdata)%i==0 pcount++ p=pnext++

i++

结束

N Y Y

N N

Y 三、详细设计和编码 1、定义单链表结点类型： type struct node { int data ; //牌的编号 int count ; //记录翻牌的次数 struct node *next ; //指向下一个结点的指针 } LinkList； //该单链表为LinkList类型 2、子函数1：尾插法创建带有头结点的单链表 LinkList *creat (int k) 说明：形参k表示单链表中结点的个数 建立的过程大致如下：一开始定义LinkList类型的三个指针变量 *head、*p、*q ：LinkList *head，*p，*q； 定义并初始化记录结点个数的变量i：int i=0；

开始 定义 LinkList *q

q指向首元素结点 q=headnext

q==NULL (qcount)%2==0? 输出牌的编号：qdata q=qnext

N N Y

Y

结束 图3 输出正面朝上的牌的编号的程序流程图 首先申请头结点空间：head=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList)); 指针p指向头结点head：p=head; 然后利用指针q再申请结点空间：q=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList)); 将结点链接成链表的核心操作如下： while(i{q->data=i+1; //给每个结点的data赋值 q->count=0; //给每个结点的count赋值 p->next=q; //q链接到p之后 p=q; //将q作为新的p q=q->next; //q指针后移 q=(LinkList *)malloc(sizeof(LinkList)); i++;} p->next=NULL; //将最后一个结点的next域赋为空 return(head); } 3、 子函数2：翻牌函数 LinkList *overcard(LinkList *head,int k) 说明;形参分别指头指针、结点个数 {定义一个LinkList类型指针p：LinkList *p 因为翻牌时从基数2开始，可以使用for循环： for(int i=2;i<=k;i++) {p=head->next; //p指向首元素结点 while(p!=NULL) {if((p->data)%i==0) //若牌的编号能被基数i整除，则使p->count++ p->count++; p=p->next;} //p指针后移 } return(head); } 4、子函数3：输出正面朝上的牌的编号函数 void result(LinkList *head) {定义一个LinkList类型指针q：LinkList *q; q=head->next; //q指向首元素结点 printf("正面向上的牌编号为："); while(q!=NULL) {if((q->count)%2==0) //若翻页的次数为偶数则正面朝上，输出 printf("%4d",q->data); q=q->next;} printf("\n");} } 4、 主函数：void main( ) {char ch; int k=52; //共有52张牌 LinkList *head,*p; printf("执行此程序（Y），不执行此程序（Q）\n"); scanf("%c",&ch); while(1) {if(ch=='Y') {head=creat(k); p=overcard(head,k); result(p);} else if(ch=='Q') {printf("退出程序！\n");break;} scanf("%c",&ch);} } 四、上机调试 1、调试的时候遇到了几个问题： 本次题目在初次编写完成后出了一些语法和拼写上的小错误，导致运行结果不正确。例如翻牌子程序中的用到了for循环：for(int i=2；i图 4.

经验证，编号第52的牌应为反面朝上，因此上述运行结果并不正确。于是我开始一句句研究代码，发现是循环条件出错了，应该为for(int i=2；i<=k；i++)。出现这个错误是自己很大意，仿造上面的创建链表时的循环条件没有添加等于号而出错了。这也警示我在编写代码时要边写边思考，防止出现大的错误。 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，因此空间复杂度为O(n)。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，其时间复杂度为O(n2) 。 3、算法设计、调试的经验和体会：刚开始拿到这个问题时，感觉无从下手，加之对题目意思理解不正确，自己对如何设计算法没有一点头绪。后来在网上搜寻，找到了类似的题目，但它是主要是用类编写的程序，跟我们数据结构这门课程设计的要求不太相符。但我从中理解了题目的意思，也找到了解决问题的思路，最重要的是启发了我运用本课程中所学的去解决该问题：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。

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。在弄懂之后大脑中就要开始构思要用是什么方法来解决问题，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随后编写出程序。最后完成调试和纠错。这