【C++】B2112 石头剪子布

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发布于 2025-01-24 09:35:52

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💯前言

"石头剪子布"是一种经典游戏，它不仅规则简单，还能引发复杂的编程逻辑讨论。在本篇文章中，我们将以一道 C++ 的编程题为例，深入剖析解题的思路、优化方法，以及延伸出的编程概念。通过对比两种实现方式（我的实现和老师的实现），结合扩展性和代码优化的思路，帮助读者全面理解这一题目及其潜在的编程技巧。 C++ 参考手册

💯题目描述

B2112 石头剪子布

石头剪子布，是一种猜拳游戏，起源于中国，然后传到日本，朝鲜等地，随着亚欧贸易的不断发展它传到西欧，到了现代化逐渐国际化的世界中。简单明了的规则，使得石头剪子布没有任何知识和规则漏洞可钻，单次玩法让比赛公平，容易且充满心理博弈，使得石头剪子布这个古老的游戏同时用于“意外”与“技术”两种特性，深受世界人民喜爱。

游戏规则：

石头剪子布，布包石头，石头砸剪刀，剪刀剪布。

现在，需要你写一个程序来判断石头剪子布游戏的结果。

输入格式：

第一行是一个整数 N，表示一共进行 N 次游戏。1 <= N <= 100。接下来 N 行的每一行包括两个字符串，表示游戏参与者 Player1，Player2 的选择（石头、剪刀或者布）：S1,S2。

字符串之间以空格隔开 S1 S2 只可能取值在 [Rock, Scissors, Paper]（大小写敏感）中。

输出格式：

输出包括 N 行，每一行对应一个胜利者（Player1 或者 Player2），或者游戏出现平局，则输出 Tie。

输入输出样例：

输入 #1

3
Rock Scissors
Paper Paper
Rock Paper

输出 #1

Player1
Tie
Player2

解题分析与实现

接下来，我们将从两个实现方式出发：我的做法、老师的做法，逐步剖析解决问题的不同方式，最后对比两种实现，并延展出优化和扩展思路。

💯我的做法

以下是我的代码实现：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{	
	int n;
	cin >> n;
	string s1, s2;
	for(int i = 0; i < n; i++)
	{
		cin >> s1 >> s2;
		if(s1 == "Rock")
		{
			if(s2 == "Scissors")
				cout << "Player1" << endl;
			else if(s2 == "Paper")
				cout << "Player2" << endl;
			else
				cout << "Tie" << endl;
		}
		else if(s1 == "Scissors")	
		{
			if(s2 == "Scissors")
				cout << "Tie" << endl;
			else if(s2 == "Paper")
				cout << "Player1" << endl;
			else
				cout << "Player2" << endl;
		}
		else
		{
			if(s2 == "Scissors")
				cout << "Player2" << endl;
			else if(s2 == "Paper")
				cout << "Tie" << endl;
			else
				cout << "Player1" << endl;
		}
	}
	
    return 0;
}

实现逻辑

输入处理：读取整数 n，表示对局次数，循环读取 Player1 和 Player2 的选择。
判断规则：
- 通过嵌套的 if-else 分支，根据 Player1 的选择 (Rock, Scissors, Paper) 逐步判断 Player2 的选择，从而决定胜负。
- 平局条件 (s1 == s2) 被单独处理。
逐行输出：根据每场比赛的结果，输出 “Player1”、“Player2” 或 “Tie”。

优点与不足

优点：
- 逻辑清晰，适合初学者。
- 每种情况都显式列出，容易理解。
不足：
- 冗余逻辑：大量的条件分支导致代码较为臃肿。
- 可扩展性差：如果加入新规则（如 “Lizard” 和 “Spock”），代码需要大规模改动。

💯老师的做法

以下是老师的代码实现：

#include <iostream>
#include <string>
using namespace std;

int main()
{
	int n = 0;
	cin >> n;
	int i = 0;
	string s1;
	string s2;
	while(n--)
	{
		cin >> s1;
		cin >> s2;
		if(s1 == s2)
			cout << "Tie" << endl;
		else if (s1 == "Rock" && s2 == "Scissors")
			cout << "Player1" << endl;
		else if (s1 == "Scissors" && s2 == "Paper")
			cout << "Player1" << endl;
		else if (s1 == "Paper" && s2 == "Rock")
			cout << "Player1" << endl;
		else
			cout << "Player2" << endl;
	}	
	return 0;
}

实现逻辑

使用 while 循环减少代码结构的复杂性，每次循环中处理一场比赛。
平局条件 (s1 == s2) 优先判断，避免进入更多分支。
Player1 的胜利条件通过显式列举的方式判断。
如果上述条件都不满足，则默认为 Player2 胜出。

优点与不足

优点：
- 代码结构简洁，分支层次少。
- 平局条件优先处理，逻辑顺畅。
不足：
- 同样存在条件分支冗余问题。
- 可扩展性不足。

💯对比分析

对比点	我的做法	老师的做法
代码结构	使用嵌套 if-else，分支较多	使用单层 if-else，逻辑更清晰
冗余程度	条件分支更多，显式判断所有情况	条件分支较少，但仍有显式判断
可扩展性	新规则需要大规模修改	新规则需要大规模修改
适合初学者	逻辑直观，适合初学者练习	逻辑简化，更适合掌握基本结构的学生

💯优化与扩展

为了进一步优化和扩展，我们可以使用数据结构来简化逻辑，提高可扩展性。

优化代码实现

通过使用 map 存储胜负规则，可以避免显式列举所有情况。

#include <iostream>
#include <string>
#include <map>
using namespace std;

int main() {
    int n;
    cin >> n;

    // 定义胜负规则
    map<string, string> winRules = {
        {"Rock", "Scissors"},
        {"Scissors", "Paper"},
        {"Paper", "Rock"}
    };

    string s1, s2;
    while (n--) {
        cin >> s1 >> s2;
        if (s1 == s2) {
            cout << "Tie" << endl;
        } else if (winRules[s1] == s2) {
            cout << "Player1" << endl;
        } else {
            cout << "Player2" << endl;
        }
    }

    return 0;
}

优化后的优点

逻辑简化：通过查表判断胜负，避免嵌套的 if-else。
易扩展性：增加新规则只需扩展 map，无需修改核心逻辑。
代码简洁：主逻辑更清晰，减少冗余判断。

扩展场景

多种新规则：如引入 “Lizard” 和 “Spock”。
支持多轮游戏：记录每场比赛的胜利者，并统计最终胜负结果。
本地化支持：使用多语言输出结果。

💯总结

通过这道题目，我们探讨了两种不同的解法，以及如何优化代码逻辑。我的实现和老师的实现都能正确解决问题，但在简洁性和扩展性上存在一定不足。优化后的代码通过数据结构简化了逻辑，提高了代码的可维护性和可扩展性。

编程不仅仅是实现功能，还在于如何更优雅、更高效地实现。本题为我们提供了一个非常好的练习机会，希望读者在掌握了这些方法后，能更深入地理解编程的本质和技巧。

1. 理解C++的基础学习重点：

掌握基本语法：
- 学会声明变量、条件语句、循环、函数等核心语法。
- 掌握数组、指针、引用等基础知识。
熟悉标准输入输出：
- 掌握 cin 和 cout 的用法。
- 理解格式化输出，例如 std::setw 和 std::fixed。
记住编译器的角色：
- 理解源代码如何通过编译器转换为可执行程序，选择一款好的IDE（如Visual Studio、Clion、VSCode）。

建议：用大量小程序练习这些基础语法，比如写一个计算器、模拟猜数字游戏等。

2. 深入学习C++的特性学习重点：

面向对象编程（OOP）：
- 理解类和对象，熟悉如何定义类、成员变量和成员函数。
- 掌握封装、继承、多态三大核心特性。
内存管理：
- 理解指针的用法，掌握动态内存分配（new 和 delete）。
- 学习如何避免内存泄漏，熟悉智能指针（如std::unique_ptr 和 std::shared_ptr）。
标准模板库（STL）：
- 熟悉常用的容器（如vector、map、set）和算法（如sort、find）。
- 掌握迭代器的用法。
异常处理：
- 学习使用try-catch块处理异常。
- 理解异常的用途以及如何设计健壮的代码。

建议：尝试开发一个小型项目，比如一个学生管理系统，综合应用类、STL、指针和动态内存分配。

3. 掌握进阶内容学习重点：

模板：
- 理解函数模板和类模板，掌握泛型编程思想。
- 学习模板特化和模板元编程的基本概念。
多线程与并发：
- 学习 C++11 提供的多线程支持（如std::thread）。
- 熟悉互斥锁（std::mutex）和条件变量（std::condition_variable）。
C++与C的兼容性：
- 学习如何在C++中使用C语言代码，理解C和C++的区别。
- 掌握C风格字符串（char[]）和C++字符串（std::string）的转换。

建议：在这一阶段，可以挑战更复杂的项目，比如开发一个小型的HTTP服务器，学习网络编程并结合多线程。

4. 学习资源与实践方法学习资源：

书籍：
- 《C++ Primer》：非常适合初学者的经典书籍。
- 《Effective C++》：进阶学习C++最佳实践的指南。
- 《The C++ Programming Language》：Bjarne Stroustrup（C++之父）的权威著作。
在线课程：
- Coursera 上的 C++ 编程课程。
- YouTube 上免费的 C++ 系列教程。
社区与文档：
- 参与C++相关的论坛（如CSDN、Stack Overflow）。
- 阅读官方文档（https://en.cppreference.com）。

实践方法：