同花顺扑克牌游戏-C++
很久没有写过博客了，等过了这两周开始将自己学的东西汇总整理一下。
今天写的是一个扑克牌的游戏的一个片段，它仅仅是一个命令行的工程而已，它还不具有对弈功能。
1 游戏规则
[游戏背景]
我们的一付牌里，有 52张普通牌和 5张鬼。
52 张普通牌分成 4种花色，从大到小依次为黑桃(Spade)、红桃(Heart)、方块(Diamond)、草花(club)，每种花色是13张牌2-10，J，Q，K，A。
5张鬼不分大小，可以当作任意牌来组成牌型。
牌型比较：五鬼>五条>同花顺＞四条＞葫芦＞同花＞顺子＞三条＞二对＞单对＞散牌。
数字比较：A＞K＞Q＞J＞10＞9＞8＞7＞6＞5＞4＞3＞2
花式比较：黑桃＞红桃＞方块＞草花
五鬼——五张鬼
五条——五张相同数字的牌，其中至少一张为鬼。
同花顺——拥有五张连续性同花色的顺子。以A为首的同花顺最大。A只能出现在顺子的头或尾，不能出现在中间。KA234不是顺子。
四条——四张相同数字的牌，外加一单张。比数字大小，四条「A」最大
葫芦——由「三条」加一个「对子」所组成的牌，若别家也有此牌型，则比三条数字大小，三条相同，则比对子，都相同则比花色
同花——不构成顺子的五张同花色的牌。先比数字最大的单张，如相同再比第二支、依此类推
顺子——五张连续数字的牌组。以A为首的顺子最大，如果大家都是顺子，比最大的一张牌，如果大小还一样就比这张牌的花式
三条——牌型由三张相同的牌组成，以A为首的三条最大
二对——牌型中五张牌由两组两张同数字的牌所组成。若遇相同则先比这副牌中最大的一对，如又相同再比第二对，如果还是一样，比大对子中的最大花式
单对——牌型由两张相同的牌加上三张单张所组成。如果大家都是对子，比对子的大小，如果对子也一样，比这个对子中的最大花色
散牌——单一型态的五张散牌所组成，不成对（二对），不成三条，不成顺（同花顺），不成同花，不成葫芦，不成四条。先比最大一张牌的大小，如果大小一样，比这张牌的花色 .
2 我的想法
2.1 程序整体考虑
此游戏需要存储所有的57张牌，并且对存储的牌具有洗牌和随机选牌功能。针对这种情况，我一般的做法是使用一个扑克牌管理者CardManager，它负责存储所有的牌(每张牌自身是一个类)，并进行相应的洗牌和选择牌的功能，并能返回用户选择的牌。同时还需要有游戏者，对于游戏者来说，他本身是一个类，能够选牌，并判断自己的牌型，以及和游戏对手的牌型进行比较。将CardManager的存储逻辑和用户自己的业务分离可以减少程序的耦合性，编程时候结构会清晰很多。
2.2 程序简单结构
根据上面的考虑，初步定义3个类：CardManger，Card， GamerNormal，以及相应的基本的功能方法。
CardManger
voidrefreshAllCards();//洗牌
void showAllCards();
Card* randomSelectOneCards();//选一张牌
void undoLastSelectOneCards();//撤销上一张选的牌
Card* reSelectOneCards();//用户撤销上一张选的牌，并重新选一张牌
VectorCard randomSelectCards(int selectNum=SELECTCARDNUM);//用户选择多张牌
Card
void setCardTypeAndNum(CardType cardType,int cardNum);
const char* getCardTypeString()const;
const char* getCardNumString() const;
CardType getType() const {return m_cardType;}
int getNum() const { return m_cardNum;}
GamerNormal
void setSelectCardsVec(const VectorCard& selectCards)
void showMyCards();
void showMyCardsStyle();
int compareWithOther(const GamerNormal& anoterGamer);
void judgeCardsStyle();
CardManger类是游戏管理者类，它管理所有的Card，每个Card代表一张牌。之所以有撤销上一张的牌，考虑的是后期游戏可能需要的撤销功能，不过在这里根本没有用。
3. 具体思路
3.1 如何实现随机洗牌和随机选牌
洗牌功能：我的设想是进行for循环一百次并每次随机生成两个索引，交换两个索引对应的牌即可达到洗牌功能。用户随机选牌功能：生成一个随机数作为索引，然后取得索引对应的牌。为了提高交换两个牌的效率，可采用堆分配内存，并存储牌的指针的方式，这样每次交换也就是一个指针大小交换的开销。用户选择一张牌之后，对于这张牌应该怎么处理，是直接删除这张牌的指针并释放它的内存，还是置标记删除，还是在删除这张牌的指针后将这张被删除的指针先放到回收站，以便于下次洗牌再使用？ 思考一下可知，直接删除这张牌的指针并释放它的内存被最先否决，要不下次重新洗牌的话，还需要重新new所有的牌的内存，对于程序来说，少new一些可以有效的减少内存碎片。对于置标记删除，也就是常说的假删除，删除效率极高，只需要true或者false就行了，刚开始我没有思考太多，就立马采用的这种方式，有一个标记数组，记录着哪些索引被删除，但是后来在实现用户随机选牌的功能的时候，我发现了一个问题，由于用户每次只能选择没有删除的牌，而选牌的索引是随机的，如果剩余的没有被选的牌的数量很少的情况下，例如极端情况下，只有1张，其他56张都已经被用户选完了，那么当前用户可能需要经过n多次的随机索引才能找到这张没有被删除的牌，更有甚者，如果随机函数不够随机，那么可能死循环也选不到这张牌，这是一个很严重的问题，因此我只有把原来的代码删除，重新考虑。对于将删除的指针放入到回收站，是我最终敲定的方案。过去在做服务器项目的时候，经常会以session的方式处理一个个的任务，一个任务就是一个session；任务完成，session就会被释放；任务到来，session就会被创建。这样频繁的进行session的创建和释放会降低消耗服务器的效率，因此在session结束的时候，不进行session的destory，而仅仅是将其放入到了回收站中，当需要创建session的时候，首先看回收站有没有现成可用的session，如果有直接拿来并进行自己的初始化即可，效率很高。这里在用户选择了某一张牌之后，仅仅将这张牌的指针放入回收站，在下一次进行洗牌之前，从回收站中取出所有的牌即可。
3.2 如何存储所有的牌
存储应该与需要实现的功能息息相关。简单的想法一个是顺序存储，一个结构化存储。我这里为了简单就使用的标准库的vector，它可以以O(1)的级别取得指定索引的牌，但是在用户选牌和删除对应索引的牌上，它的效率就次多了，需要O(n)的级别。另一种考虑非顺序的树形结构，上大学时候学过堆排序的同学们应该会立刻想到堆的存储结构，它的内部是数组，因此具有O(1)的获取效率，它的删除的效率是O(log n)级别，因此是一种更佳的方式，不过为了我的快速实现，我就没有单独实现一个堆结构，大家有兴趣可以看看数据结构与c++描述一书，上面有一个基本版本的堆实现，代码清晰简单，当然你也可以自己写一个，也就当练手了。其实用顺序存储也有一个考虑，如果真的实现客户端和服务器端的联机游戏，那么服务器端的压力是会很大，那样的话，用户的随机选牌功能就可以给干掉了，鉴于牌已经洗完了，就直接按顺序一张一张的取牌就可以了如果采用此种方式，使用数组的删除效率也是O(1)级别，不过使用服务器要注意一个问题，可能有几千组玩家在玩，不可能给每一组玩家都分配一个57张牌的内存，这样太损失内存，因为牌型是固定的；可以考虑给57牌分配固定的存储，给每一组玩家分配一个int型的扑克牌索引数组，此索引指向固定57张牌的存储。
3.3 如何判断5张牌对应的牌型
这是一个比较复杂的问题，困扰了我很久。牌的类型比较多，像同花，顺子，葫芦，四条等等。绝不应该拿着5张牌，一种一种的试验，这样不管从效率上还是从程序结构上都不是一个好的编程实践。如何能够实现对牌型进行统一化的判断是我关注的焦点。
1，其实最主要的是鬼的存在影响了整体的判断，如果没有鬼，一切看起来都是那么顺利。于是我的关注点转移到如何将鬼转换为普通的牌型再进行判断。
2，如何判断牌全是单张？我使用了一种比较特别的办法，首先对5张牌除了鬼之外的牌构建一个map，map的key是牌的数字，value是对应牌的数字个数，这里不考虑具体的牌的花色，使用numOfJokers保存鬼的个数。例如(2，3，鬼，3，1)这五张牌构成的map就是{2,1}, {3,2}, {1,1}，numOfJokers=1。通过这个例子可以发现，散牌应该可以和成对的牌归为一类，可以将顺子单独提出来判断。
l 判断是否是顺子
if(m_numOfJokers
判断m_numOfJokers小于4是考虑到如果有4个或者5个鬼，那么不应该向顺子去靠拢，比较顺子没有五鬼或者五条的级别大。判断m_cardMap.size() + m_numOfJokers==5是考虑到这种情况才没有直接的对子，才有可能构成顺子。判断maxKey – minKey<=4是考虑到如果它们的差>4，那么即使把鬼插入到它们的空当，它们肯定构不成顺子。
l 是顺子的操作
//map里面的任何一个元素的个数都是1，都只有一张牌和鬼在一起可以组成顺子
int numJokers = m_numOfJokers;
for(int i = minKey+1; numJokers; ++i)
{
if(m_cardMap.count(i) ==0)//即不存在此张牌
{
m_cardMap[i] =1;//这是一个鬼，将鬼变到中间，练成顺子
--numJokers;
}
}
采用的策略是将“鬼”插入到牌的空位中。例如3，4，5，6，鬼。那么将“鬼”插入到7的位置，即构成顺子。请注意不要插入到2的位置，虽然是顺子，但是更小了。
l 不是顺子的操作
//如果有成对的牌型，将鬼加入到最多个数的牌里面
//也或者是没有一个鬼，直接是散牌
for(int i =0; i < m_numOfJokers; ++i)
{
m_cardMap[maxCountKey]++;//将所有的鬼配置到value最大的key里面
}/如果有成对的牌型，将鬼加入到最多个数的牌里面
//也或者是没有一个鬼，直接是散牌
for(int i =0; i < m_numOfJokers; ++i)
{
m_cardMap[maxCountKey]++;//将所有的鬼配置到value最大的key里面
}
这里将“鬼”放到最多个数的牌型里面。例如对于{2,3,4,3,鬼}这种牌型，对于map来说，3的个数最多，那么应该将“鬼”和3配对才能发挥它的最大功效，得到最大的牌。
l 判断牌型的操作
现在很开心，鬼不再是鬼了，它已经被同化到map中，跟普通的牌型一样。有了这个map，一切看起来都是那么简单。根据map.size()的大小逐个判断即可了。如果是5个的情况，需要判断其是不是顺子(其实前面构建map的时候已经知道它是不是顺子了，但是这里为了统一化起见，再判断一遍)。如果是4个，那么其只能是只有一对的情况；如果是3个，那么其有两种情况，两对或者三条，这个可以根据map中具有最大个数的数字的个数是2个还是3个就可以判断；如果是2个，那么可能是四条或者葫芦，同样可以根据最大的个数是4个还是3个判断；如果是1个，那么是五条或者是五鬼，根据牌的数值既可以判断。到这里是不是发现还缺少一个同花呢？关于同花只需要在构建map的过程中，遍历所有非鬼的牌，判断它们的花色是否一致即可，这个比较简单单独提了出来，主要是因为牌型只有同花顺，却没有同花四条，同花单对之类的说法。例如{2，3，5，7，鬼}同花色，它们可以构成“对7”，也是同花。你说是同花也可，说是“单对”也可，为了避免这种判断，我单独设置了一个bool变量，保存是否是同花，如果后期需要改进这些叫法，我只需要根据此bool变量稍加一些判断就OK了。
l 下面为具体的判断style的代码
void GamerNormal::judgeCardsStyle()
{
if(CardsStyleNone !=m_cardStyle){
cout<<"Already judged Cards Style..."< 4)? true: false;//最大的key与最小的key的差值是否大于4（例如4，5，6，7，8）
if(isOddCard){
m_cardStyle = CardsStyleOddCard;//散牌
}
else{
m_cardStyle = CardsStyleStraight;//顺子
}
}
else
{//有非散牌的组合(2个,3个,4个,5个)
int maxCount, minCount;
getMaxMinCount(maxCount, minCount);
switch (m_cardMap.size())
{
case 1://5(五鬼，或者五张)
{
if(m_cardMap.count(CardsNumJoker) >0)//如果有非鬼的牌，鬼被同化为普通的配对牌
m_cardStyle =CardsStyleFiveOfJokers;//五鬼
else
m_cardStyle =CardsStyleFiveOfKind;//五张(2,2,2,鬼,鬼)
}
break;
case 2://4+1, 2+3
{
if(maxCount ==4)//4+1
m_cardStyle =CardsStyleFourOfKind;//四条
else//2+3
m_cardStyle =CardsStyleFullHouse;//葫芦
}
break;
case 3://2+2+1, 3+1+1
{
if(maxCount ==3)
m_cardStyle =CardsStyleThreeOfKind;
else
m_cardStyle =CardsStyleTwoPair;
}
break;
case 4://2+1+1+1+1
{
m_cardStyle = CardsStyleOnePair;
}
break;
default:
{
cout<<"GamerNormal::judgeCardsStyle()error m_cardMap.size(): "<
3.4 如何具体实现洗牌
static constint CardNumber=57;//一共57张牌
void CardManager::refreshAllCards()//洗牌，1,回收用户手中的牌，2，调用交换程序进行洗牌
{
//回收用户手中的牌
while (!m_recycleCardsVec.empty())
{
Card *pOld = m_recycleCardsVec.back();
m_recycleCardsVec.pop_back();
m_remainCardsVec.push_back(pOld);
}
assert(m_remainCardsVec.size() ==CardNumber);
//循环一百次，任意选择两个索引，然后交换
for (int i =0; i< 100; ++i)
{
int a = rand() % CardNumber;
int b = rand() % CardNumber;
swap(m_remainCardsVec[a],m_remainCardsVec[b]);
}
}
3.5 如何具体实现用户选牌功能
//选择一张牌。从剩余的牌中删除它，并将其加入到回收站中
Card* CardManager::randomSelectOneCards()
{
if(m_remainCardsVec.size() <=0)
return NULL;
int cur = rand() % m_remainCardsVec.size();
Card* pCard = m_remainCardsVec[cur];
m_remainCardsVec.erase(m_remainCardsVec.begin()+cur);//原来的牌中将其删除
m_recycleCardsVec.push_back(pCard);//将选择的牌中将其加入到回收站中
return pCard;
}
//选择多张牌，循环调用选一张牌，并返回用户所选到的牌的数组(selectNum=5)
VectorCard CardManager::randomSelectCards(int selectNum)
{
VectorCard selectCards;
for (int i =0; i
3.6 如何实现单张的扑克牌对象
扑克牌对象就是一个简单的数据model。如游戏规则所说，可知其应该具有花色类型和牌的数字。很容易想到有“鬼”比较特别，它不具有数字属性，因此将它的花色与另外四种花色定义在一起，以花色决定其特别之处。对于J，Q，K，A这四种牌的数字，为了简单起见，我分别使用11，12，13，14. 这样牌一共有五种花色，一共有2-14这样的数字。
1，下面为我进行的牌类型定义，为了与其他带花色的区别，我另外定义了一种None的花色：
typedef enum CardType{
//黑桃＞红桃＞方块＞草花
CardTypeSpade=4,
CardTypeHeart=3,
CardTypeDiamond=2,
CardTypeClub=1,
CardTypeJoker=0,
CardTypeNone=-1,
}CardType;
2，下面为进行的牌的数字的定义，仅定义2-14范围之外的值，便于程序中给变量赋初始值
typedef enum CardsNum{
CardsNumJoker = -1,
CardsNumOverMin = 0,
CardsNumOverMax = 16,
}CardsNum;
3，添加一些set和get方法，以及为了方便打印进行的 运算符的重载，还有一些便利方法，如判断是不是鬼，获取牌的数字字母表示，获取牌的花色字母表示。基本上命名和其功能对应，希望能起到见名知意的效果。
voidsetCardTypeAndNum(CardType cardType,int cardNum);
const char*getCardTypeString() const;
const char* getCardNumString() const;
CardType getType() const {return m_cardType;}
int getNum() const { return m_cardNum;}
public:
bool isJoker() const { return m_cardType == CardTypeJoker;}
public:
friend ostream& operator<<(ostream& os, const Card& card);
friend ostream& operator<< (ostream& os, const Card* card);
3.6 如何实现游戏用户对象
游戏用户是真正的游戏驱动者，它通过使用牌管理者(CardManager)提供的选牌接口，来进行选牌。它应该具有打印自己的牌，判断自己的牌类型，以及与其他用户牌型进行比较的功能。将游戏用户和牌管理者分离，使游戏用户不必关心具体如何随机选牌的实现细节，仅仅关心对选到的牌如何处理就OK。这里我通过将CardManager的选牌的接口返回的牌数组传递给游戏用户即可。 注意：如果是服务器端程序，那么会有很多的游戏用户，对于很多的用户同样需要一个UserManager的概念，它负责具体的创建，删除，查找用户的等等操作，当然你也可以使用前面CardManager介绍的回收站的概念以提高服务器效率，对于真的想做服务器的朋友，可以采用事件驱动的机制，客户端的所有请求到服务器都是一个个的事件，固定好事件id，从事件队列取出一个事件，根据事件id处理事件，有很多这样的类似机制，我看过的windows 消息，pjsip的消息处理，我们公司的服务器，ctevent库等等都是这种方式，可以动态多线程处理，效率还可以。
1，下面为传递给用户5张牌数组的代码：
voidsetSelectCardsVec(constVectorCard& selectCards){
m_selectCardsVec =selectCards;
assert(m_selectCardsVec.size() ==SELECTCARDNUM);
m_cardStyle = CardsStyleNone;//恢复初始状态
m_numOfJokers = 0;
}
2，下面为用户的一些外部可调用接口，包括显示自己的牌，显示自己的牌型，判断自己的牌型，与其他人的牌型进行比较。
public:
void showMyCards();
voidshowMyCardsStyle();
int compareWithOther(constGamerNormal& anoterGamer);
void judgeCardsStyle();
public:
void showMyCards();
voidshowMyCardsStyle();
int compareWithOther(constGamerNormal& anoterGamer);
void judgeCardsStyle();
3.7 游戏的main函数
char yesOrNo;
CardManager manager;
bool isRun = true;
manager.refreshAllCards();
while (isRun) {
cout<<"Input Y to deal, input N to quit..."< ";
cin>>yesOrNo;
if (yesOrNo == 'Y' || yesOrNo == 'y')
{
VectorCard myCards = manager.randomSelectCards(5);
GamerNormal gamer(myCards, "lipeng");
gamer.showMyCardsStyle();
}
else if(yesOrNo == 'N' || yesOrNo == 'n') {
cout<<" Quit game."<
3.8 程序源代码链接
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