ArrayList集合的两个实例应用，有趣的洗牌算法与杨辉三角

本节课的内容，就让我们来学习一下ArrayList集合的应用，ArrayList的本质就是一个顺序表，那下面一起来学习吧

目录

一、杨辉三角

1.题目详情及链接

2.剖析题目  

3.思路及代码

二、洗牌算法

1.创造牌对象

2.创造一副牌

3.洗牌操作

4.发牌操作

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一、杨辉三角

这不是普通的杨辉三角，这是力扣里面的杨辉三角

1.题目详情及链接

力扣（LeetCode）官网 - 全球极客挚爱的技术成长平台

 

有同学说，这里的题目也看不出跟ArrayList集合有鸡毛关系呀？我说，你别急，继续往下看

看到这里，你急了没有，题目给的类型是什么狗屎？这不就与ArrayList扯上关系了嘛，这到底是什么意思呢？接着往下看

2.剖析题目  

（1）题目的要求是根据参数，生成杨辉三角的前numRows行，并返回存放杨辉三角的空间

比如：numRows=3，就生成杨辉三角的前面3行；如果你用普通的二维数组存储，那就返回该二维数组的地址。

（2）剖析返回值

我们也应该可以猜到，List<List<Integer>>也是表示二维数组的意思

此时还不算完整的二维数组，List只是一个接口，需要实例化对象

（3）我们需要将这些数字放入该二维数组中

3.思路及代码

（1）思路解析

通过面向对象的思想来完成

第一步：分析杨辉三角的规律

题目要求生成杨辉三角的前numRows行，也就是可以一行一行生成

规律是显而易见的，除了第一行，其他每行的第一个元素和最后一个元素的值都是1；从第3行开始，中间的值与前一行的值紧密相连

第二步：创建二维数组并单独完成杨辉三角的第一行

不用担心测试用例一行都没有，1<=numRows<=30

List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();
List<Integer> first = new ArrayList<>();
//先设置第一行的元素
first.add(1);
list.add(first);

核心思想：先单独建立一个一维的顺序表，存放好一行的元素，然后再将这个一维的顺序表当成一个元素放入二维的顺序表中，后面也是一样的思想

第三步：存放第二行及后面的元素

for (int i = 1; i < numRows; i++) {//每层循环代表一行List<Integer> ret = new ArrayList<>();//定义一个一维数组    
}

我们将在这个循环里面存放完成后续的行，如果只有一行，就不会进入这个循环内

第四步：分析如何将每一行存入

由前面分析知道，第二行开始，第一个和最后一个元素都是1，我们可以在前面和最后面存入1

    for (int i = 1; i < numRows; i++) {//每层循环代表一行List<Integer> ret = new ArrayList<>();//定义一个一维数组//1.添加第一个元素ret.add(1);//2.设置中间元素,从第二列开始//3.添加最后元素ret.add(1);list.add(ret);//将每一行放入二维数组中}

然后中间的元素如何添加？第二行是没有中间元素的，而且中间的元素都是与前一行的元素有着紧密的关系，所以我们也需要考虑好。首先，我们需要从第二个位置开始存放；然后，第几行就说明那一行有多少个元素，就与行号绑定了关系

        for (int i = 1; i < numRows; i++) {//每层循环代表一行List<Integer> ret = new ArrayList<>();//定义一个一维数组//1.添加第一个元素ret.add(1);//2.设置中间元素,从第二列开始for (int j = 1; j < i; j++) {//利用面向对象的思想，拿到元素int tmp = list.get(i-1).get(j)+list.get(i-1).get(j-1);ret.add(tmp);}//3.添加最后元素ret.add(1);list.add(ret);}

（2）完整代码

 public List<List<Integer>> generate(int numRows) {List<List<Integer>> list = new ArrayList<>();List<Integer> first = new ArrayList<>();//先设置第一行的元素first.add(1);list.add(first);//从第二行开始for (int i = 1; i < numRows; i++) {//每层循环代表一行List<Integer> ret = new ArrayList<>();//定义一个一维数组//1.添加第一个元素ret.add(1);//2.设置中间元素,从第二列开始for (int j = 1; j < i; j++) {int tmp = list.get(i-1).get(j)+list.get(i-1).get(j-1);ret.add(tmp);}//3.添加最后元素ret.add(1);list.add(ret);}return list;
}

（3）总结一下思路

第一：将杨辉三角分成两个部分存储（第一行和第一行后面的）

第二：存储第一行后面的时候，又分成三部分存储（第一个元素、中间部分元素、最后一个元素）

第三：存储中间部分元素时，通过与前一行的元素的关系进行存储（利用面向对象的思想获得前一行的元素）

二、洗牌算法

其实，洗牌算法就是ArrayList的一种应用，或者运用，没有那么的高大尚，下面简单介绍洗牌算法的一些基本功能和流程

下面是程序运行起来的结果： 

什么是洗牌算法？

（1）使用类和对象的知识定义一个牌对象

（2）创造出一副排序好的牌，存储在ArrayList中（有牌）

（3）然后将这些牌的顺序打乱（洗牌）

（4）将洗乱的牌随机分发给三个人（发牌）

下面开始讲解洗牌算法

1.创造牌对象

 牌这个对象的属性有两个：第一是花色，第二就是号码；然后我们提供一下构造方法，在创建每一张牌的时候就赋值；最后，重写一下toString方法，用来打印牌。

public class Card {//用来定义一张牌public String suit;//牌的花色public int num;//号码public Card(String suit, int num) {this.suit = suit;this.num = num;}@Overridepublic String toString() {return suit+num;}
}

2.创造一副牌

main函数，用来实例化对象，和调用对象中的方法（创造牌的方法）

public static void main(String[] args) {PlayCard game = new PlayCard();System.out.println("设置牌：");List<Card> cards = game.setCard();System.out.println(cards);}

 创建一个类，用来表示玩牌的游戏，里面存放创建牌、洗牌和发牌的操作

public class PlayCard {public static final String[] suits = {"♠","♥","♣","♦"};//定义花色的数组//1.设置牌操作public List<Card> setCard() {List<Card> cards = new ArrayList<>();//定义一个数组，用来存放所有牌for (int i = 0; i < 4; i++) {//每次循环代表一个花色for (int j = 1; j <=13 ; j++) {//13个号码String suit = suits[i];//获得一个花色Card card = new Card(suit,j);//定义一个牌对象并赋值cards.add(card);//将牌放入一个牌数组中}}return cards;//返回一副牌}
}

（1）这是一个带返回值的函数。

（2）第一层循环，代表花色；第二层循环代码号码；每循环一次：拿到一个花色和号码，然后将这两个赋值给牌对象，并将牌放入ArrayList集合中（cards）

（3）最后将这个集合返回（接收返回值就拿到了返回值）

3.洗牌操作

这里先把上一阶段创造牌的操作隐藏，独将洗牌操作

这里洗牌的思想是：（1）从后面遍历这副牌，每张牌都随机与前面某一张牌交换

（2）获得前面随机牌使用产生随机数种子

（3）交换则单独包装成一个方法

public class PlayCard {//在这里类里面操作牌：设置牌，洗牌和发牌public static final String[] suits = {"♠","♥","♣","♦"};//定义花色的数组//1.设置牌操作//这里介绍洗牌操作，所以设置牌的操作就省略了//2.洗牌操作public void shuffle(List<Card> cards) {Random random = new Random();for (int i = 51; i > 0; i--) {int index  = random.nextInt(i);//随机获取一个牌下标与i下标的牌交换swap(cards,i,index);}//return cards;}private static void swap(List<Card> cards,int i,int j) {//交换两张牌Card tmp = cards.get(i);cards.set(i,cards.get(j));cards.set(j,tmp);}}

4.发牌操作

同样的，我们把前面创造牌和洗牌的操作隐藏起来，单独介绍发牌操作

我们发牌的思路是：（1）有三个人轮流接牌，每次接一张，一共接五轮（2）每个人随机接牌，每拿到一张牌，就从这副牌中删除（3）每个人拿到五张牌，每个人看作一个一维数组；要保存三个人的牌，就需要一个二维数组。

public class PlayCard {//在这里类里面操作牌：设置牌，洗牌和发牌public static final String[] suits = {"♠","♥","♣","♦"};//定义花色的数组//1.设置牌操作//2.洗牌操作//3.发牌操作public List<List<Card>> getCard(List<Card> cards) {//定义三个对象，存取牌List<Card> hand1 =new ArrayList<>();List<Card> hand2 =new ArrayList<>();List<Card> hand3 =new ArrayList<>();//定义一个二维数组，存取三个对象List<List<Card>> hand = new ArrayList<>();hand.add(hand1);hand.add(hand2);hand.add(hand3);//每个人只能拿五张牌for (int i = 0; i < 5; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {Card card = cards.remove(0);//每次拿到第一张牌，并从数组中删掉//放入每个人手中hand.get(j).add(card);}}return hand;}
}

（1）用三个一维的集合代表三个一维数组 （2）再定义一个集合，存放三个一维集合 （3）第一层循环，每循环一次就是一张牌；第二层循环就是每个人轮流拿牌 （4） hand.get(j)代表第几个人，add(card)代表把这张牌给某个人

完整代码：

public static void main(String[] args) {PlayCard game = new PlayCard();System.out.println("设置牌：");List<Card> cards = game.setCard();System.out.println(cards);System.out.println("洗牌后：");game.shuffle(cards);System.out.println(cards);System.out.println("发牌：");List<List<Card>> hand = game.getCard(cards);for (int i = 0; i < 3 ; i++) {System.out.println("第"+(i+1)+"个人的牌为："+hand.get(i));}System.out.println("剩余的牌为：");System.out.println(cards);}

public class Card {//用来定义一张牌public String suit;//牌的花色public int num;//号码public Card(String suit, int num) {this.suit = suit;this.num = num;}@Overridepublic String toString() {return suit+num;}
}

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Callable;public class PlayCard {//在这里类里面操作牌：设置牌，洗牌和发牌public static final String[] suits = {"♠","♥","♣","♦"};//定义花色的数组//1.设置牌操作public List<Card> setCard() {List<Card> cards = new ArrayList<>();//定义一个数组，用来存放所有牌for (int i = 0; i < 4; i++) {//四种花色for (int j = 1; j <=13 ; j++) {//13个号码String suit = suits[i];//获得一个花色Card card = new Card(suit,j);//定义一个牌对象并赋值cards.add(card);//将牌放入一个牌数组中}}return cards;//返回一副牌}//2.洗牌操作public void shuffle(List<Card> cards) {Random random = new Random();for (int i = 51; i > 0; i--) {int index  = random.nextInt(i);//随机获取一个牌下标与i下标的牌交换swap(cards,i,index);}//return cards;}private static void swap(List<Card> cards,int i,int j) {//交换两张牌Card tmp = cards.get(i);cards.set(i,cards.get(j));cards.set(j,tmp);}//3.发牌操作public List<List<Card>> getCard(List<Card> cards) {//定义三个对象，存取牌List<Card> hand1 =new ArrayList<>();List<Card> hand2 =new ArrayList<>();List<Card> hand3 =new ArrayList<>();//定义一个二维数组，存取三个对象List<List<Card>> hand = new ArrayList<>();hand.add(hand1);hand.add(hand2);hand.add(hand3);//每个人只能拿五张牌for (int i = 0; i < 5; i++) {for (int j = 0; j < 3; j++) {Card card = cards.remove(0);//每次拿到第一张牌，并从数组中删掉//放入每个人手中hand.get(j).add(card);}}return hand;}
}

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本节的内容就是介绍ArrayList集合的用法，可以当成一维数组，也可以当成二维数组。看到这里本机就结束了，快趁着这个感觉去刷题吧！