从零开始C++游戏开发之第六篇：数据结构与算法在棋牌开发中的应用-优快云博客

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当我们谈论棋牌类游戏开发时，数据结构与算法是不可或缺的核心部分。它们不仅决定了游戏的运行效率，还直接影响到规则实现和玩家体验的流畅度。无论是玩家数据的管理，还是牌堆的洗牌和排序，抑或是AI决策的实现，都离不开高效的数据结构与算法。

在这一篇中，我们将结合棋牌类游戏的具体需求，探讨如何合理运用数据结构与算法，让你的游戏逻辑更加简洁高效，同时为未来的功能扩展打下坚实的基础。

棋牌开发中的常用数据结构

1. 动态数组（Vector）

应用场景

牌堆管理：动态存储当前游戏中的牌。
玩家手牌：随时增删玩家手中的牌。

示例代码

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

void printDeck(const vector<string>& deck) {
    for (const auto& card : deck) {
        cout << card << " ";
    }
    cout << endl;
}

int main() {
    vector<string> deck = {"红桃A", "黑桃K", "方块10", "梅花7"};

    cout << "初始牌堆: ";
    printDeck(deck);

    // 添加一张牌
    deck.push_back("红桃2");

    // 移除一张牌
    deck.erase(deck.begin());

    cout << "更新后的牌堆: ";
    printDeck(deck);

    return 0;
}

优势

动态扩展：无需预设容量。
易于操作：提供丰富的接口。

2. 队列（Queue）

应用场景

回合管理：确保玩家按顺序进行操作。

示例代码

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

int main() {
    queue<string> playerQueue;

    // 玩家加入队列
    playerQueue.push("Alice");
    playerQueue.push("Bob");
    playerQueue.push("Cindy");

    while (!playerQueue.empty()) {
        cout << "当前玩家: " << playerQueue.front() << endl;
        playerQueue.pop();
    }

    return 0;
}

优势

保证先进先出（FIFO）的顺序。
操作简单高效。

3. 堆栈（Stack）

应用场景

动作记录与撤销：保存玩家的操作记录，支持撤销功能。

示例代码

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

int main() {
    stack<string> actionStack;

    // 玩家动作入栈
    actionStack.push("出牌: 红桃A");
    actionStack.push("出牌: 黑桃K");

    // 撤销最后一个动作
    cout << "撤销动作: " << actionStack.top() << endl;
    actionStack.pop();

    return 0;
}

优势

支持后进先出（LIFO）的操作逻辑。
常用于处理撤销、回溯问题。

4. 哈希表（Hash Table）

应用场景

玩家数据管理：快速存取玩家的分数、状态等。

示例代码

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

int main() {
    unordered_map<string, int> playerScores;

    // 设置玩家分数
    playerScores["Alice"] = 100;
    playerScores["Bob"] = 150;

    // 查询分数
    cout << "Bob 的分数: " << playerScores["Bob"] << endl;

    return 0;
}

优势

支持快速的插入与查询操作。
适合存储键值对形式的数据。

棋牌开发中的常用算法

1. 洗牌算法

Fisher-Yates 洗牌算法

作用：保证牌堆的随机性。

示例代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <random>
using namespace std;

void shuffleDeck(vector<string>& deck) {
    random_device rd;
    mt19937 g(rd());
    shuffle(deck.begin(), deck.end(), g);
}

int main() {
    vector<string> deck = {"红桃A", "黑桃K", "方块10", "梅花7"};

    shuffleDeck(deck);

    for (const auto& card : deck) {
        cout << card << " ";
    }
    return 0;
}

2. 搜索算法

MiniMax 算法（用于 AI 决策）

作用：模拟所有可能的游戏路径，选择最优策略。

示例代码

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

int minimax(int depth, bool isMaximizing, vector<int> scores) {
    if (depth == scores.size()) {
        return scores[depth - 1];
    }

    if (isMaximizing) {
        int best = -1000;
        for (int i = 0; i < scores.size(); i++) {
            best = max(best, minimax(depth + 1, false, scores));
        }
        return best;
    } else {
        int best = 1000;
        for (int i = 0; i < scores.size(); i++) {
            best = min(best, minimax(depth + 1, true, scores));
        }
        return best;
    }
}

int main() {
    vector<int> scores = {10, 5, -10, 20};
    cout << "最佳得分: " << minimax(0, true, scores) << endl;
    return 0;
}

3. 排序算法

快速排序（用于手牌排序）

作用：快速排列玩家的手牌。

示例代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
using namespace std;

int main() {
    vector<int> hand = {10, 2, 14, 7};

    sort(hand.begin(), hand.end());

    for (const auto& card : hand) {
        cout << card << " ";
    }
    return 0;
}