C语言经典算法-1

news2024/11/26 8:56:46

C语言经典算法讲解练习

文章目录

  • C语言经典算法讲解练习
    • 1.汉若塔
    • 2.费式数列
    • 3. 巴斯卡三角形
    • 4.三色棋
    • 5.老鼠走迷官(一)
    • 6.老鼠走迷官(二)
    • 7.骑士走棋盘
    • 8.八皇后
    • 9.八枚银币
    • 10.生命游戏

1.汉若塔

说明:河内之塔(Towers of Hanoi)是法国人M.Claus(Lucas)于1883年从泰国带至法国的,河内为越战时北越的首都,即现在的胡志明市;1883年法国数学家 Edouard Lucas曾提及这个故事,据说创世纪时Benares有一座波罗教塔,是由三支钻石棒(Pag)所支撑,开始时神在第一根棒上放置64个由上至下依由小至大排列的金盘(Disc),并命令僧侣将所有的金盘从第一根石棒移至第三根石棒,且搬运过程中遵守大盘子在小盘子之下的原则,若每日仅搬一个盘子,则当盘子全数搬运完毕之时,此塔将毁损,而也就是世界末日来临之时。
解法:如果柱子标为ABC,要由A搬至C,在只有一个盘子时,就将它直接搬至C,当有两个盘子,就将B当作辅助柱。如果盘数超过2个,将第三个以下的盘子遮起来,就很简单了,每次处理两个盘子,也就是:A->B、A ->C、B->C这三个步骤,而被遮住的部份,其实就是进入程式的递回处理。事实上,若有n个盘子,则移动完毕所需之次数为2^n - 1,所以当盘数为64时,则所需次数为:264- 1 = 18446744073709551615为5.05390248594782e+16年,也就是约5000世纪,如果对这数字没什幺概念,就假设每秒钟搬一个盘子好了,也要约5850亿年左右。

#include <stdio.h>

void hanoi(int n, char A, char B, char C) {
    if(n == 1) {
        printf("Move sheet %d from %c to %c\n", n, A, C);
    }
    else {
        hanoi(n-1, A, C, B);
        printf("Move sheet %d from %c to %c\n", n, A, C);
        hanoi(n-1, B, A, C);
    }
}

int main() {
    int n;
    printf("请输入盘数:");
    scanf("%d", &n);
    hanoi(n, 'A', 'B', 'C');
    return 0;
} 

这段代码是一个递归实现的汉诺塔问题解决方案。输入一个整数n代表盘子的数量,然后调用hanoi函数,在三个柱子A、B、C之间移动这些盘子。如果n等于1,就直接从柱子A移动到柱子C;否则将n-1个盘子从A经过C移动到B,然后将剩下的一个盘子从A移动到C,最后再将n-1个盘子从B经过A移动到C。最终完成整个汉诺塔问题的移动。

2.费式数列

说明:Fibonacci为1200年代的欧洲数学家,在他的着作中曾经提到:「若有一只免子每个月生一只小免子,一个月后小免子也开始生产。起初只有一只免子,一个月后就有两只免子,二个月后有三只免子,三个月后有五只免子(小免子投入生产)…。
如果不太理解这个例子的话,举个图就知道了,注意新生的小免子需一个月成长期才会投入生产,类似的道理也可以用于植物的生长,这就是Fibonacci数列,一般习惯称之为费氏数列,例如以下: 1、1 、2、3、5、8、13、21、34、55、89…
解法:依说明,我们可以将费氏数列定义为以下:
fn = fn-1 + fn-2   if n > 1
fn = n       if n = 0, 1

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 

#define N 20 

int main(void) { 
int Fib[N] = {0}; 
int i; 

Fib[0] = 0; 
Fib[1] = 1; 

for(i = 2; i < N; i++) 
Fib[i] = Fib[i-1] + Fib[i-2]; 

for(i = 0; i < N; i++) 
printf("%d ", Fib[i]); 
printf("\n"); 

return 0; 
}

3. 巴斯卡三角形

在这里插入图片描述

#include <stdio.h>
#define N 12
long combi(int n, int r){
    int i;
    long p = 1;
    for(i = 1; i <= r; i++)
        p = p * (n-i+1) / i;
    return p;
}
void paint() {
    int n, r, t;
    for(n = 0; n <= N; n++) {
        for(r = 0; r <= n; r++) {
            int i;/* 排版设定开始 */
            if(r == 0) {  
                for(i = 0; i <= (N-n); i++) 
                    printf("   ");
            }else {
                printf("   ");
            } /* 排版设定结束 */
            printf("%3d", combi(n, r));
        }
        printf("\n");
    }
}

这段代码定义了一个宏N为12,然后有一个计算组合数的函数combi和一个打印组合数的函数paint。combi函数用来计算C(n, r)的值,即从n个元素中选取r个元素的组合数。paint函数则是用来打印一个组合数三角形,以展示不同的组合数值。
在主函数中,首先循环遍历n从0到12,然后在每个n值下再循环遍历r从0到n,计算并打印出对应的组合数值。同时也进行了一些排版设定,使输出更加美观。
整体来说,这段代码的功能是计算组合数并以三角形形式打印出来。

4.三色棋

说明:三色旗的问题最早由E.W.Dijkstra所提出,他所使用的用语为Dutch Nation Flag(Dijkstra为荷兰人),而多数的作者则使用Three-Color Flag来称之。

假设有一条绳子,上面有红、白、蓝三种颜色的旗子,起初绳子上的旗子颜色并没有顺序,您希望将之分类,并排列为蓝、白、红的顺序,要如何移动次数才会最少,注意您只能在绳子上进行这个动作,而且一次只能调换两个旗子。
解法:在一条绳子上移动,在程式中也就意味只能使用一个阵列,而不使用其它的阵列来作辅助,问题的解法很简单,您可以自己想像一下在移动旗子,从绳子开头进行,遇到蓝色往前移,遇到白色留在中间,遇到红色往后移,如下所示:
只是要让移动次数最少的话,就要有些技巧:
如果图中W所在的位置为白色,则W+1,表示未处理的部份移至至白色群组。
如果W部份为蓝色,则B与W的元素对调,而B与W必须各+1,表示两个群组都多了一个元素。
如果W所在的位置是红色,则将W与R交换,但R要减1,表示未处理的部份减1。

注意B、W、R并不是三色旗的个数,它们只是一个移动的指标;什幺时候移动结束呢?一开始时未处理的R指标会是等于旗子的总数,当R的索引数减至少于W的索引数时,表示接下来的旗子就都是红色了,此时就可以结束移动,如下所示:

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <string.h> 

#define BLUE 'b' 
#define WHITE 'w' 
#define RED 'r' 

#define SWAP(x, y) { char temp; \
                     temp = color[x]; \
                     color[x] = color[y]; \
                     color[y] = temp; }

int main() {
    char color[] = {'r', 'w', 'b', 'w', 'w', 
                    'b', 'r', 'b', 'w', 'r', '\0'}; 

    int wFlag = 0;
    int bFlag = 0;
    int rFlag = strlen(color) - 1;
    int i; 

    for(i = 0; i < strlen(color); i++) 
        printf("%c ", color[i]); 
    printf("\n"); 

    while(wFlag <= rFlag) {
        if(color[wFlag] == WHITE)
            wFlag++;
        else if(color[wFlag] == BLUE) {
            SWAP(bFlag, wFlag);
            bFlag++; wFlag++;
        } 
        else { 
            while(wFlag < rFlag && color[rFlag] == RED)
              rFlag--;
            SWAP(rFlag, wFlag);
            rFlag--;
        } 
    } 

    for(i = 0; i < strlen(color); i++) 
        printf("%c ", color[i]); 
    printf("\n"); 

    return 0; 
} 
 

首先,定义了三种颜色的宏:BLUE表示蓝色,WHITE表示白色,RED表示红色。然后定义了一个宏SWAP来交换两个位置的颜色。
在主函数main中,定义了一个包含不同颜色的数组color,并初始化了三个标志变量wFlag、bFlag和rFlag。然后通过一个循环打印数组中的颜色。接着使用一个while循环来解决荷兰国旗问题:将颜色按照蓝色、白色和红色的顺序排列。
具体来说,当wFlag小于等于rFlag时,根据当前位置的颜色进行不同的操作:如果是白色则继续前进,如果是蓝色则与bFlag位置交换并将bFlag和wFlag都加一,如果是红色则将当前位置与rFlag位置交换并将rFlag减一。
最后再次用循环输出调整后的颜色数组,完成排序。

5.老鼠走迷官(一)

说明老鼠走迷宫是递回求解的基本题型,我们在二维阵列中使用2表示迷宫墙壁,使用1来表示老鼠的行走路径,试以程式求出由入口至出口的路径。
解法老鼠的走法有上、左、下、右四个方向,在每前进一格之后就选一个方向前进,无法前进时退回选择下一个可前进方向,如此在阵列中依序测试四个方向,直到走到出口为止,这是递回的基本题,请直接看程式应就可以理解。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 

int visit(int, int); 

int maze[7][7] = {{2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}, 
                  {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2}, 
                  {2, 0, 2, 0, 2, 0, 2}, 
                  {2, 0, 0, 2, 0, 2, 2}, 
                  {2, 2, 0, 2, 0, 2, 2}, 
                  {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2}, 
                  {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}}; 

int startI = 1, startJ = 1;  // 入口
int endI = 5, endJ = 5;  // 出口
int success = 0;

int main(void) { 
    int i, j; 

    printf("显示迷宫:\n"); 
    for(i = 0; i < 7; i++) { 
        for(j = 0; j < 7; j++) 
            if(maze[i][j] == 2) 
                printf("█"); 
            else 
                printf("  "); 
        printf("\n"); 
    } 

    if(visit(startI, startJ) == 0)
        printf("\n没有找到出口!\n"); 
    else { 
        printf("\n显示路径:\n"); 
        for(i = 0; i < 7; i++) { 
            for(j = 0; j < 7; j++) { 
                if(maze[i][j] == 2) 
                    printf("█"); 
                else if(maze[i][j] == 1) 
                    printf("◇"); 
                else 
                    printf("  "); 
            } 
            printf("\n"); 
        } 
    } 

    return 0; 
} 

int visit(int i, int j) { 
    maze[i][j] = 1; 

    if(i == endI && j == endJ)
        success = 1; 

    if(success != 1 && maze[i][j+1] == 0) visit(i, j+1); 
    if(success != 1 && maze[i+1][j] == 0) visit(i+1, j); 
    if(success != 1 && maze[i][j-1] == 0) visit(i, j-1); 
    if(success != 1 && maze[i-1][j] == 0) visit(i-1, j); 

    if(success != 1) 
        maze[i][j] = 0; 
    
    return success; 
}  

代码中定义了一个7x7的迷宫数组maze,其中数字2表示墙,0表示可走的路,1表示已走过的路。起点和终点分别为(1,1)和(5,5)。
visit函数通过递归调用来搜索通往终点的路径,先将当前位置标记为1,然后按右、下、左、上的顺序尝试前进,如果成功找到终点则将success标记为1。最终将找到的路径标记为1,没找到则将标记为0。
主函数先输出迷宫地图,然后调用visit函数开始寻找路径。如果成功找到出口则输出路径,否则输出未找到出口的提示。
整体思路清晰,代码结构简单易懂。

6.老鼠走迷官(二)

说明由于迷宫的设计,老鼠走迷宫的入口至出口路径可能不只一条,如何求出所有的路径呢?
解法求所有路径看起来复杂但其实更简单,只要在老鼠走至出口时显示经过的路径,然后退回上一格重新选择下一个位置继续递回就可以了,比求出单一路径还简单,我们的程式只要作一点修改就可以了。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> 

void visit(int, int);

int maze[9][9] = {{2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2},
                  {2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2},
                  {2, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 0, 2},
                  {2, 0, 2, 0, 0, 2, 0, 0, 2},
                  {2, 0, 2, 0, 2, 0, 2, 0, 2},
                  {2, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 0, 2},
                  {2, 2, 0, 2, 2, 0, 2, 2, 2},
                  {2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 2},
                  {2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2}};

int startI = 1, startJ = 1;  // 入口
int endI = 7, endJ = 7;  // 出口

int main(void) { 
    int i, j; 

    printf("显示迷宫:\n"); 
    for(i = 0; i < 7; i++) { 
        for(j = 0; j < 7; j++) 
            if(maze[i][j] == 2) 
                printf("█"); 
            else 
                printf("  "); 
        printf("\n"); 
    } 

    visit(startI, startJ);

    return 0; 
} 

void visit(int i, int j) {
    int m, n;

    maze[i][j] = 1; 

    if(i == endI && j == endJ) {
        printf("\n显示路径:\n");
        for(m = 0; m < 9; m++) {
            for(n = 0; n < 9; n++)
                if(maze[m][n] == 2)
                    printf("█");
                else if(maze[m][n] == 1)
                    printf("◇");
                else
                    printf("  ");
            printf("\n");
        }
    }

    if(maze[i][j+1] == 0) visit(i, j+1);
    if(maze[i+1][j] == 0) visit(i+1, j);
    if(maze[i][j-1] == 0) visit(i, j-1);
    if(maze[i-1][j] == 0) visit(i-1, j);

    maze[i][j] = 0;
}  

首先定义了一个9x9的迷宫数组,其中2代表墙,0代表通路,1代表走过的路。起点和终点分别为(1,1)和(7,7)。visit函数用来递归搜索路径,将走过的路标记为1。当找到终点时,输出路径,用"◇"表示走过的路。然后尝试四个方向移动,如果位置为0则继续递归移动,直到找到出口。最后将走过的路标记为0。在main函数中显示迷宫地图,并调用visit函数开始寻找路径。

7.骑士走棋盘

说明骑士旅游(Knight tour)在十八世纪初倍受数学家与拼图迷的注意,它什么时候被提出已不可考,骑士的走法为西洋棋的走法,骑士可以由任一个位置出发,它要如何走完[所有的位置?
解法骑士的走法,基本上可以使用递回来解决,但是纯綷的递回在维度大时相当没有效率,一个聪明的解法由J.C. Warnsdorff在1823年提出,简单的说,先将最难的位置走完,接下来的路就宽广了,骑士所要走的下一步,「为下一步再选择时,所能走的步数最少的一步。」,使用这个方法,在不使用递回的情况下,可以有较高的机率找出走法(找不到走法的机会也是有的)。

#include <stdio.h> 

int board[8][8] = {0}; 

int main(void) {
    int startx, starty;
    int i, j;
    printf("输入起始点:");
    scanf("%d %d", &startx, &starty);

    if(travel(startx, starty)) {
        printf("游历完成!\n");
    }
    else {
        printf("游历失败!\n");
    }

    for(i = 0; i < 8; i++) {
        for(j = 0; j < 8; j++) {
            printf("%2d ", board[i][j]);
        }
        putchar('\n');
    }
    return 0;
} 

int travel(int x, int y) {
    // 对应骑士可走的八个方向
    int ktmove1[8] = {-2, -1, 1, 2, 2, 1, -1, -2};
    int ktmove2[8] = {1, 2, 2, 1, -1, -2, -2, -1};

    // 测试下一步的出路
    int nexti[8] = {0};
    int nextj[8] = {0};
    // 记录出路的个数
    int exists[8] = {0};
    int i, j, k, m, l;
    int tmpi, tmpj;
    int count, min, tmp;

    i = x;
    j = y;
    board[i][j] = 1;

    for(m = 2; m <= 64; m++) {
        for(l = 0; l < 8; l++) 
            exists[l] = 0;

        l = 0;

        // 试探八个方向
        for(k = 0; k < 8; k++) {
            tmpi = i + ktmove1[k];
            tmpj = j + ktmove2[k];

            // 如果是边界了,不可走
            if(tmpi < 0 || tmpj < 0 || tmpi > 7 || tmpj > 7)
                continue;

            // 如果这个方向可走,记录下来
            if(board[tmpi][tmpj] == 0) {
                nexti[l] = tmpi;
                nextj[l] = tmpj;
                // 可走的方向加一个
                l++;
            }
        }

        count = l;
        // 如果可走的方向为0个,返回
        if(count == 0) {
            return 0;
        }
        else if(count == 1) {
            // 只有一个可走的方向
            // 所以直接是最少出路的方向
            min = 0;
        }
        else {
            // 找出下一个位置的出路数
            for(l = 0; l < count; l++) {
                for(k = 0; k < 8; k++) {
                    tmpi = nexti[l] + ktmove1[k];
                    tmpj = nextj[l] + ktmove2[k];
                    if(tmpi < 0 || tmpj < 0 || 
                       tmpi > 7 || tmpj > 7) {
                        continue;
                    }
                    if(board[tmpi][tmpj] == 0)
                        exists[l]++;
                }
            }
            tmp = exists[0];
            min = 0;
            // 从可走的方向中寻找最少出路的方向
            for(l = 1; l < count; l++) {
                if(exists[l] < tmp) {
                    tmp = exists[l];
                    min = l;
                }
            }
        }

        // 走最少出路的方向
        i = nexti[min];
        j = nextj[min];
        board[i][j] = m;
    }

    return 1;
} 

代码首先定义了一个8x8的棋盘board,并初始化为全0。然后在主函数中,用户输入起始点的坐标,然后调用travel函数来游历棋盘。如果游历成功,则输出"游历完成!“,否则输出"游历失败!”。最后输出游历的路径。
在travel函数中,定义了马的八种移动方向ktmove1和ktmove2。然后对起始点进行标记,然后开始遍历棋盘寻找下一步可以走的方向。循环64次,即遍历完整个棋盘,每次找到下一个位置可走的最小出路方向进行移动,并标记路径点。最后返回1表示游历成功,返回0表示游历失败。
整个程序通过模拟马在棋盘上的移动路径,展示了一种解决问题的算法,同时也展示了基本的数组操作和循环控制的使用。

8.八皇后

说明西洋棋中的皇后可以直线前进,吃掉遇到的所有棋子,如果棋盘上有八个皇后,则这八个皇后如何相安无事的放置在棋盘上,1970年与1971年, E.W.Dijkstra与N.Wirth曾经用这个问题来讲解程式设计之技巧。
解法关于棋盘的问题,都可以用递回求解,然而如何减少递回的次数?在八个皇后的问题中,不必要所有的格子都检查过,例如若某列检查过,该该列的其它格子就不用再检查了,这个方法称为分支修剪。

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#define N 8 

int column[N+1]; // 同栏是否有皇后,1表示有 
int rup[2*N+1]; // 右上至左下是否有皇后 
int lup[2*N+1]; // 左上至右下是否有皇后 
int queen[N+1] = {0}; 
int num; // 解答编号 

void backtrack(int); // 递回求解 

int main(void) { 
    int i; 
    num = 0; 

    for(i = 1; i <= N; i++) 
        column[i] = 1; 

    for(i = 1; i <= 2*N; i++) 
        rup[i] = lup[i] = 1; 

    backtrack(1); 

    return 0; 
} 

void showAnswer() {
    int x, y;
    printf("\n解答 %d\n", ++num);
    for(y = 1; y <= N; y++) {
        for(x = 1; x <= N; x++) {
            if(queen[y] == x) {
                printf(" Q");
            }
            else {
                printf(" .");
            }
        }
        printf("\n");
    }
}

void backtrack(int i) { 
    int j;

    if(i > N) { 
        showAnswer();
    } 
    else { 
        for(j = 1; j <= N; j++) { 
            if(column[j] == 1 && 
                 rup[i+j] == 1 && lup[i-j+N] == 1) { 
                queen[i] = j; 
                // 设定为占用
                column[j] = rup[i+j] = lup[i-j+N] = 0; 
                backtrack(i+1); 
                column[j] = rup[i+j] = lup[i-j+N] = 1; 
            } 
        } 
    } 
} 

代码中使用了回溯法来递归求解,通过判断每一个皇后的位置是否冲突来找到所有合法的解。
首先定义了三个数组来表示同栏、左上至右下、右上至左下是否有皇后的情况。然后定义了queen数组来存储每一行皇后的位置。定义了一个backtrack函数来递归求解,当找到一个合法的解时,调用showAnswer函数显示这个解。
在main函数中初始化了一些数组,并调用backtrack函数开始求解。backtrack函数中首先判断当前行是否超过了N,如果超过了则调用showAnswer展示解答,否则遍历当前行的所有列,判断是否满足条件,如果满足条件则设置queen数组,并继续递归求解下一行。当递归完成后,重置数组来继续寻找其他解。
最终得到所有的解,并依次将解输出显示。
这段代码使用了经典的回溯算法来解决八皇后问题,通过递归探索所有可能的解,找到所有不冲突的皇后放置方式。

9.八枚银币

说明现有八枚银币a b c d e f g h,已知其中一枚是假币,其重量不同于真币,但不知是较轻或较重,如何使用天平以最少的比较次数,决定出哪枚是假币,并得知假币比真币较轻或较重。
解法单就求假币的问题是不难,但问题限制使用最少的比较次数,所以我们不能以单纯的回圈比较来求解,我们可以使用决策树(decision tree),使用分析与树状图来协助求解。一个简单的状况是这样的,我们比较a+b+c与d+e+f ,如果相等,则假币必是g或h,我们先比较g或h哪个较重,如果g较重,再与a比较(a是真币),如果g等于a,则g为真币,则h为假币,由于h比g轻而 g是真币,则h假币的重量比真币轻。


```c
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <time.h> 
 
void compare(int[], int, int, int); 
void eightcoins(int[]); 
 
int main(void) { 
    int coins[8] = {0}; 
    int i; 

    srand(time(NULL)); 

    for(i = 0; i < 8; i++) 
        coins[i] = 10; 

    printf("\n输入假币重量(比10大或小):"); 
    scanf("%d", &i); 
    coins[rand() % 8] = i; 

    eightcoins(coins); 

    printf("\n\n列出所有钱币重量:"); 
    for(i = 0; i < 8; i++) 
        printf("%d ", coins[i]); 

    printf("\n"); 

    return 0; 
} 

void compare(int coins[], int i, int j, int k) { 
    if(coins[i] > coins[k]) 
        printf("\n假币 %d 较重", i+1); 
    else 
        printf("\n假币 %d 较轻", j+1); 
} 

void eightcoins(int coins[]) { 
    if(coins[0]+coins[1]+coins[2] == 
       coins[3]+coins[4]+coins[5]) { 
        if(coins[6] > coins[7]) 
            compare(coins, 6, 7, 0); 
        else 
            compare(coins, 7, 6, 0); 
    } 
    else if(coins[0]+coins[1]+coins[2] > 
            coins[3]+coins[4]+coins[5]) { 
        if(coins[0]+coins[3] == coins[1]+coins[4]) 
            compare(coins, 2, 5, 0); 
        else if(coins[0]+coins[3] > coins[1]+coins[4]) 
            compare(coins, 0, 4, 1); 
        if(coins[0]+coins[3] < coins[1]+coins[4]) 
            compare(coins, 1, 3, 0); 
    } 
    else if(coins[0]+coins[1]+coins[2] <
            coins[3]+coins[4]+coins[5]) { 
        if(coins[0]+coins[3] == coins[1]+coins[4]) 
            compare(coins, 5, 2, 0); 
        else if(coins[0]+coins[3] > coins[1]+coins[4]) 
            compare(coins, 3, 1, 0); 
        if(coins[0]+coins[3] < coins[1]+coins[4]) 
            compare(coins, 4, 0, 1); 
    } 
} 

实现了一个模拟称重假币的程序,假设有8枚硬币中有一枚假币,重量要么比其他正常硬币重,要么比其他正常硬币轻。程序通过随机将假币的重量设为大于或小于10,并通过对硬币的称重比较,找出这枚假币是较重还是较轻。
void compare(int coins[], int i, int j, int k)函数用于比较硬币的重量,如果第i枚硬币比第k枚硬币重,则输出"假币i较重”,否则输出"假币j较轻"。
void eightcoins(int coins[])函数实现了对8枚硬币进行比较的逻辑。首先比较3枚硬币的总重量是否相等,如果相等再比较剩下的硬币中哪枚是假币。如果不相等,则继续按一定的逻辑比较找出假币。
main函数初始化硬币的重量为10,随机设定一枚硬币的重量为假币的重量,并调用eightcoins函数比较找出假币的情况,并输出所有硬币的重量。
这段代码用来模拟称重找出一枚假币的重量是偏重还是偏轻。

10.生命游戏

说明生命游戏(game of life)为1970年由英国数学家J. H. Conway所提出,某一细胞的邻居包括上、下、左、右、左上、左下、右上与右下相邻之细胞,游戏规则如下:
孤单死亡:如果细胞的邻居小于一个,则该细胞在下一次状态将死亡。
拥挤死亡:如果细胞的邻居在四个以上,则该细胞在下一次状态将死亡。
稳定:如果细胞的邻居为二个或三个,则下一次状态为稳定存活。
复活:如果某位置原无细胞存活,而该位置的邻居为三个,则该位置将复活一细胞。
解法生命游戏的规则可简化为以下,并使用CASE比对即可使用程式实作:
邻居个数为0、1、4、5、6、7、8时,则该细胞下次状态为死亡。
邻居个数为2时,则该细胞下次状态为复活。
邻居个数为3时,则该细胞下次状态为稳定。

#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <ctype.h> 

#define MAXROW 10 
#define MAXCOL 25 
#define DEAD 0 
#define ALIVE 1 
int map[MAXROW][MAXCOL], newmap[MAXROW][MAXCOL]; 

void init(); 
int neighbors(int, int);
void outputMap();
void copyMap();

int main() { 
   int row, col; 
   char ans; 
   init();
   while(1) {
      outputMap();
      for(row = 0; row < MAXROW; row++) {
         for(col = 0; col < MAXCOL; col++) {
            switch (neighbors(row, col)) {
               case 0: 
               case 1: 
               case 4: 
               case 5: 
               case 6: 
               case 7: 
               case 8: 
                  newmap[row][col] = DEAD; 
                  break; 
               case 2: 
                  newmap[row][col] = map[row][col]; 
                  break; 
               case 3: 
                  newmap[row][col] = ALIVE; 
                  break; 
            } 
         }
      }

      copyMap();
      printf("\nContinue next Generation ? ");
      getchar();
      ans = toupper(getchar());
      if(ans != 'Y')	break;
   }
   return 0; 
} 

void init() {
   int row, col; 
    
   for(row = 0; row < MAXROW; row++) 
      for(col = 0; col < MAXCOL; col++) 
         map[row][col] = DEAD; 

   puts("Game of life Program"); 
   puts("Enter x, y where x, y is living cell");
   printf("0 <= x <= %d, 0 <= y <= %d\n", 
                 MAXROW-1, MAXCOL-1); 
   puts("Terminate with x, y = -1, -1");

   while(1) {
      scanf("%d %d", &row, &col); 
      if(0 <= row && row < MAXROW && 
         0 <= col && col < MAXCOL)
         map[row][col] = ALIVE;
      else if(row == -1 || col == -1)
         break;
      else 
         printf("(x, y) exceeds map ranage!"); 
   }
}

int neighbors(int row, int col) {
   int count = 0, c, r; 
   for(r = row-1; r <= row+1; r++) 
      for(c = col-1; c <= col+1; c++) { 
         if(r < 0 || r >= MAXROW || c < 0 || c >= MAXCOL) 
            continue; 
         if(map[r][c] == ALIVE) 
            count++; 
      } 

   if(map[row][col] == ALIVE) 
      count--; 
   return count; 
} 

void outputMap() {
   int row, col; 
   printf("\n\n%20cGame of life cell status\n"); 
   for(row = 0; row < MAXROW; row++) { 
      printf("\n%20c", ' '); 
      for(col = 0; col < MAXCOL; col++) 
         if(map[row][col] == ALIVE) 	putchar('#'); 
         else 	 putchar('-'); 
   } 
} 

void copyMap() {
   int row, col; 
   for(row = 0; row < MAXROW; row++) 
      for(col = 0; col < MAXCOL; col++) 
         map[row][col] = newmap[row][col]; 
}  

展示了解决八个假币问题的算法。在主函数中,首先生成包含了8个重量为10的假币的数组,然后随机选择一个位置来替换为输入的假币重量。接着调用eightcoins函数来根据不同情况比较假币的重量,找出假币是轻还是重。最后输出所有钱币的重量。
在eightcoins函数中,通过比较1-6号假币的总重量来确定7-8号假币是轻还是重;然后基于比较1-3号假币和4-5号假币的总重量来确定2号假币的情况;最后根据比较1-3号假币和4-5号假币的总重量来确定6号假币的情况。根据不同的情况选择调用compare函数来输出假币是重还是轻。
这个算法通过有效的比较方式,可以快速找出是轻还是重的假币。

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