「兔了个兔」龟兔赛跑——乌龟和兔子能否相遇?

龟兔赛跑与快慢指针

前言

森林里一年一度的赛跑大赛又开始了,乌龟和兔子又被分到了一组,这次乌龟还能跑过兔子吗?

比赛规则:

  1. 乌龟每次移动1个单元格,兔子每次移动2个单元格。
  2. 随机出现一条赛道,赛道可能为直线,也可能为含有环线。
  3. 如果乌龟和兔子跑进环形区域,则一直在环形区域内前进,直到相遇。
  4. 乌龟和兔子都很正经,只往前走,不会后退,也不会相互放水。

根据以上规则,写出程序,判断乌龟是否可以追上兔子(能否相遇)。

思路解析

从比赛规则中可以看出,如果赛道是直线的话,乌龟和兔子是不能相遇的(起点除外)。

所以,乌龟和兔子能否和兔子相遇的关键点在于赛道是否含有环状区域。

这里我们用到“快慢指针”的概念。

快慢指针

快慢指针中的快慢指的是移动的步长,即每次向前移动速度的快慢。例如可以让快指针每次沿链表向前移动2,慢指针每次向前移动1次。

直线赛道

如果是直线赛道,因为兔子比乌龟走的快,只需要判断兔子是否能跑完整个赛道就可以了。

例如,直线赛道由以下节点组成,定义两个指针,兔子为快指针,乌龟为慢指针,如果快指针的下一个节点为Null,说明是直线型赛道,这种情况乌龟是追不上兔子的。

环形赛道

如果是环形赛道,例如下图,其中10的下一个节点为5,在这里形成了一个环,一旦进入这个环中是没办法出去

在Java中,我们可以创建一个简单的线程模拟龟兔赛跑的故事,其中兔子的速度是乌龟的两倍。这个例子通常会使用`Thread`类或者更现代的`Runnable`接口来创建线程。下面是一个基本的示例: ```java class Rabbit implements Runnable { private int speed; public Rabbit(int speed) { this.speed = speed * 2; // 兔子速度是乌龟的两倍 } @Override public void run() { System.out.println("兔子正在快速奔跑,速度是:" + speed); for (int i = 0; i < 5; i++) { // 假设兔子需要跑完一圈 Thread.sleep(1000); // 模拟休息时间 System.out.println("兔子跑了一圈"); } } } class Turtle implements Runnable { private int speed; public Turtle(int speed) { this.speed = speed; } @Override public void run() { System.out.println("乌龟正在缓慢爬行,速度是:" + speed); for (int i = 0; i < 10; i++) { // 假设乌龟需要爬完两圈,因为兔子速度快一倍 Thread.sleep(1000); // 模拟爬行时间 System.out.println("乌龟爬了一圈"); } } } public class Main { public static void main(String[] args) { Thread rabbitThread = new Thread(new Rabbit(1)); // 乌龟的默认速度设为1,兔子是2 Thread turtleThread = new Thread(new Turtle(1)); rabbitThread.start(); turtleThread.start(); try { rabbitThread.join(); // 等待兔子先完成比赛 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("比赛结束,乌龟还在继续爬行..."); } } ``` 在这个例子中,两个线程分别代表兔子乌龟,它们各自按照设定的速度跑或爬,最终兔子会先到达终点。
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