数据结构实践作业实现：刘谦春晚魔术（C语言）

一、魔术流程

2024龙年春晚中，魔术师刘谦表演了一个和纸牌相关的魔术，其精妙的设计带给观众极高的参与感，今天将从数据结构的角度感受这一魔术的魅力。魔术《守岁共此时》的全过程如下所示： ①任意选四张牌，并把牌洗混。 ②把扑克牌对折后撕开，让一堆放在另一堆上面，合并成8张牌。 ③名字有几个字就把扑克牌从上面往下挪动几张。 ④拿出最上面的三张牌，插入剩下牌的中间（位置随意）。 ⑤把最上面的牌拿走放在口袋里。 ⑥按照南北方人拿出不同的数量插入中间（南1北2不知道3）。 ⑦按性别分别丢弃最上面的牌（男1女2）。 ⑧嘴里喊出“见证奇迹的时刻”，每喊一个字，把一张牌从上面拿到最下面。 ⑨“好运留下来，烦恼丢出去”，当喊出“好运留下来”时，把最上面的牌拿到最底下；当喊出“烦恼丢出去”时，把最上面的牌丢出去（扔掉），重复步骤直至仅剩一张牌。 ⑩如果你步骤正确的话，剩余的半张牌和放在口袋里的半张牌会正好拼成一张牌。 尝试分析这个魔术，利用你所学过的数据结构和编程知识模拟该魔术，发现其中的奥秘吧。

二、博客参考

【C语言】解析刘谦春晚魔术《守岁共此时》_刘谦魔术c语言-优快云博客

三、自己实现

代码核心逻辑，按照话术把操作分析清楚，无非是从上往下挪，插在中间，丢掉第一张牌

从上往下挪：数组的一个平移，用一个first变量接收一下，再放到最后

插在中间：先知道要插几张牌，然后把牌堆分三步处理，第一步：找到插入位置（植树问题+随机数选中间位置），然后插入位置前面的部分，不变，平移到新数组里；第二步：把要插入的几张牌，平移到新数组；第三步：把剩下的牌平移到新数组，用倒叙比较简单，可以计算出还剩几张，然后倒叙放入

丢掉第一张牌：数组平移，卡牌总数减一

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>
//i,k全部指代索引，j指代记次数
int main()
{
    srand(time(NULL)); // 使用当前时间作为随机数生成器的种子

    // 任选四张牌
    int card[4];
    printf("请输入四张扑克牌数字（J:11,Q:12,K:13,A:1)\n");
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        scanf("%d", &card[i]); // 输入四张牌的数字
    }
    // 洗牌过程
    for (int i = 3; i > 0; i--) {
        int shuffle = rand() % (i + 1); // 在 [0, i] 之间随机选一个位置
        int temp = card[i];
        card[i] = card[shuffle];
        card[shuffle] = temp;
    }

    //撕卡片，相当于卡片数量翻倍（注意一叠放一叠上面）
    int cardDouble[8];
    for (int i = 0; i < 4; i++)
    {
        cardDouble[i] = card[i];
    }
    for (int i = 4; i < 8; i++)
    {
        cardDouble[i] = card[i - 4];
    }

    // 报名字字数，名字有几个字，就把扑克牌从上往下移几张
    printf("请输入名字字数\n");
    int name = 0;
    scanf("%d", &name); // 输入名字个数

    int first = 0;
    for (int j = 0; j < name; j++)
    {
        first = cardDouble[0];
        for (int i = 0; i < 7; i++)
        {
            cardDouble[i] = cardDouble[i + 1];
        }
        cardDouble[7] = first;
    }

    // 最上面三张插到中间位置
    // 取随机数进行处理保证插的位置随机
    // 此时剩五张牌，有四个位置可插
    int cardMoved[8];//动原数组有点麻烦，不如另起炉灶
    int movewhere1 = rand() % 4 + 1; // 生成一个1到4之间的随机数
    for (int i = 0; i < movewhere1; i++)
    {
        cardMoved[i] = cardDouble[i + 3];
    }
    //打包带走
    int k = 0;
    for (int i = movewhere1; i < movewhere1 + 3; i++)
    {
        //i是计数器，num是原数组的位置
        cardMoved[i] = cardDouble[k];
        k++;
    }
    int end = 7;
    for (int j = 0; j < 5 - movewhere1; j++)
    {
        cardMoved[end] = cardDouble[end];
        end--;
    }

    // 把最上面（第一张）牌拿走
    printf("最上面的牌为%d，藏起来不要让任何人看到\n", cardMoved[0]);
    cardMoved[0] = 0;
    int numbercard = 7;//现在还剩7张牌
    for (int i = 0; i < numbercard; i++)
    {
        cardMoved[i] = cardMoved[i + 1];
    }
    
    // 南方人输入1，北方人输入2,不确定3张
    printf("南方人输入1，北方人输入2,不确定3张\n");
    int place = 0;
    scanf("%d", &place);
    for (int i = 0; i < numbercard; i++)
    {
        cardDouble[i] = cardMoved[i];
    }
    // 根据地区移动牌
    int movewhere2 = rand() % place + 1;
    for (int i = 0; i < movewhere2; i++) {
        cardMoved[i] = cardDouble[i + movewhere2];
    }
    k = 0;
    for (int i = movewhere2; i < movewhere2 + place; i++)
    {
        
        cardMoved[i] = cardDouble[k++];//从0开始
    }
    end = numbercard;
    for (int j = 0; j < numbercard - (movewhere2 + place); j++) {
        cardMoved[end] = cardDouble[end--];
    }

    // 按性别丢牌，男生丢一张，女生丢两张
    printf("男生输入1，女生输入2\n");
    int sex = 0;
    scanf("%d", &sex);
    for (int j = 0; j < sex; j++)
    {
        for (int i = 0; i < numbercard-1; i++)
        {
            cardMoved[i] = cardMoved[i + 1];
            
        }
        numbercard--;
    }
    

    // 见证奇迹的时刻，挪七张
    printf("见证奇迹的时刻\n");
    int magic = 7;
    for (int j = 0; j < magic; j++)
    {
        int first = cardMoved[0];
        for (int i = 0; i < numbercard; i++)
        {
            cardMoved[i] = cardMoved[i + 1];
        }
        cardMoved[numbercard - 1] = first;
    }

    // 扔牌
    /* for (int i = 0; i < numbercard; i++) {
            printf("%d ", cardmove[i]);
       }*/
    int flag = 1;
    while (numbercard > 1)
    {
     
        if (flag) {
            printf("好运留下来\n");
            first = cardMoved[0];
            for (int i = 0; i < numbercard-1; i++)
            {
                cardMoved[i] = cardMoved[i + 1];
            }
            cardMoved[numbercard - 1] = first;
        /*  printf("%d ", numbercard);
            for (int i = 0; i < numbercard; i++) {
                printf("%d ", cardmove[i]);
            }*/
            flag = 0;
        }
        else {
            printf("烦恼丢出去\n");
            for (int i = 0; i < numbercard-1; i++) {
                cardMoved[i] = cardMoved[i+1];
            }
        /*  printf("%d ", numbercard);
            for (int i = 0; i < numbercard; i++) {
                printf("%d ", cardmove[i]);
            }*/
            numbercard--;
            flag = 1;
        }
    }


    //printf("剩下的第一张为%d\n", endcard);
    //printf("%d\n", numbercard);
    printf("最后一张牌为%d，magic！\n", cardMoved[0]);
}

四、解密

重点在于“最上面三张插到中间位置”的过程，我总共有四类牌，相同的牌之间隔了三张不一样的牌，拿走三张插到中间，那么那相同的两张牌是不是就在一首一尾了？既然首尾已经确定，往后把首拿掉，我只要保证我的操作中最后剩下的是尾，那两张牌就一定可以拼起来