java课程设计九宫格数独.doc

计算机与信息工程系数独游戏的设计与实现课程设计学号2013-2014学年 第二学期1208010106 面向对象程序设计课程设计报告题目：九空格数独游戏的设计与实现专业：计算机科学与技术班级：12级计科（1）班姓名：程龙军指导教师：陈磊成绩： 计算机与信息工程系 2014年 6 月 6 日 目录一、题目描述3二、设计分析31、基本解法32、软件系统的功能43、 对性能的要求4三、设计思路51、 分析找出问题域中的对象52、确定类的属性53、确定对象之间的关系5四、系统设计6五、源代码13六、系统设计和软件发布241、程序运行情况242、软件的发布283、分析讨论29七、难点及关键技术分析30八、心得体会30九、参考文献31一、题目（问题）描述在99格的大九宫格中有9个33格的小九宫格，并提供一定数量的数字。根据这些数字，利用逻辑和推理，在其它的空格上填入1到9的数字。每个数字在每个小九宫格内只能出现一次，每个数字在每行、每列也只能出现一次。 这种游戏只需要逻辑思维能力，与数字运算无关。虽然玩法简单，但数字排列方式却千变万化，所以不少教育者认为数独是锻炼脑筋的好方法。二、设计分析1、基本解法：利用1 9 的数字在每一行、每一列、每一宫都只能出现一次的规则进行解题的方法。 实际寻找解的过程为： 使用单元排除法的目的就是要在某一单元（即行，列或区块）中找到能填入某一数字的唯一位置，换句话说，就是把单元中其他的空白位置都排除掉。 那么要如何排除其余的空格呢？当然还是不能忘了游戏规则，由于1-9的数字在每一行、每一列、每一个九宫格都要出现且只能出现一次，所以： 如果某行中已经有了某一数字，则该行中的其他位置不可能再出现这一数字 如果某列中已经有了某一数字，则该列中的其他位置不可能再出现这一数字 如果某区块中已经有了某一数字，则该区块中的其他位置不可能再出现这一数字。图1-1单元格：数独中最小的单元，标准数独中共有81个；行：横向9个单元格的集合；列：纵向9个单元格的集合；宫：粗黑线划分的区域，标准数独中为33的9个单元格的集合；已知数：数独初始盘面给出的数字；候选数：每个空单元格中可以填入的数字。2、软件系统的功能可弹出游戏界面，方便用户操作，界面易于用户理解。可以选择游戏开始或重新开局。可以判断正误，能给出正确答案，当输入的内容不符合要求时，弹出对话框，提示输入错误。当结果不正确时，弹出对话框，提示答案错误。答案正确时。弹出对话框，显示答案正确。在九宫格数独游戏界面和弹出的消息提示界面有相关的最小化、最大化、关闭等按钮可以操作。3、 对性能的要求（1） 具有较强的实用性（2） 易于理解和应用（3） 对程序的配置要求不高，能广泛应用三、设计思路1、 分析找出问题域中的对象并将对象归类，注意筛选掉不必要的对象或类。对象:属于ShuDu1主类的对象成员: MenuBar、Menu、MenuItem、JComboBox属于ShuDuAns类的对象：JTextField属于String类的对象:atextij 属于JtextField类的对象：textij、属于JPanel类的对象：apanel 、panel 类：包括上述所有类及父类Jframe。2、确定类的属性ShuDu1: public String: publicJtextField：private JPanel:privateJframe:public3、确定对象之间的关系（包括依赖、泛化、关联、实现等等）Jframe与主类ShuDu1之间：泛化texts (JtextField)与atext (String)之间：依赖String与ShuDu1之间:依赖Resizable、Editable、Visible与texts 之间:实现i、j与textij、atextij之间:关联类设计类名角色变量（属性）行为ShuDu1表示一个数独MenuaBar:添加菜单项，setSize（）:设置尺寸等add():添加文本及组件setMenuBar():设置难易等级菜单ShuDuAns设置答案窗口setSize（）:设置尺寸等JPanel( )：设置面板布局Public void actionPerformed(ActionEvent e)单击事件处理方法单击实践JOptionPaneshowMessageDialog():弹出提示信息框接口名属性ActionListeneradd ActionListener():注册单击事件监听器ItemListener表1-1四、系统设计（类设计、数据设计、方法设计、算法设计等）类的设计（对象的设计）（类图、对象图）游戏界面name正确答案数据操作难易程度菜单选项菜单选项nameStartAnswerResultExit难易程度EasyCommomDifficultynamename正确答案图1-2YES答案不唯一，数独不成立NO答案唯一吗根据不同层次创建数字选择格子data(i,j)，填入数值数独只有一个正确答案吗YES开始生成九宫格NO数独游戏已设置好解决难题的方法，解出正确答案的数字data(i,j）=0,其余的为空值，新的数独产生了玩家填入数字j+=m+2弹出对话框，要求重新输入所有表格已填完YESNO是否有非法字符可选择提交，判断正误NOYES是否符合正确答案弹出对话框，提示答案正确弹出对话框，提示答案错误。再接再厉图1-3java 程序中数独的算法设计static int DFS() for(int i=1;i=9;i+) for(int j=1;j=9;j+) if(dataij=0) for(int k=1;k=9;k+) if( rowik=0 & coljk=0 & sql(i+2)/3(j+2)/3k=0 ) dataij=k; rowik=1; coljk=1; sql(i+2)/3(j+2)/3k=1; if( DFS()=1 ) return 1; else dataij=0; rowik=0; coljk=0; sql(i+2)/3(j+2)/3k=0; if(k=9) return 0; return 1; static void set_data_zero() /数独的初始化 for(int i=0;i=9;i+) for(int j=0;j=9;j+) dataij=0; static void setnum() /数独数字的设置 setzero(); set_data_zero(); for(int i=1;i=9;i+) /尝试填充的次数 int n =(int)(Math.random()*100)+1; /添加任意整数 int j=i*3-(i+2)/3*8-6); dataij=n%9+1; /产生数字 int k=dataij; rowik=1; coljk=1; sql(i+2)/3(j+2)/3k=1; DFS(); 算法核心：第一次次是从所有数字中随机，第二次时从前八个数字中随机，依次类推，这样既保证随机，也不会再重复取已经不符合要求的数字，提高程序的效率 程序的相关分析import java.awt.*; /这个一般在程序开始时用，即置入包。import javax.awt.event.*;/置入处理由awt组件产生的事件，有别于String事件import javax.swing.*;/置入最常用包，最常用的pachage，包含了各种swing组件的类public class：在 java 中用 public class 可以定义一个java 程序的入口类，在 asp 用 class ClassName 可以定义一个类private:在Java中是一个关键字，表示私有成员，private 是类中的一个属性 用它定义的feild和method只能在类中被调用.如果定义了private,就不能被外部类所访问了this：java中this有两种用法1、代表当前类；2、在构造函数中的使用如：this.setSize(300,300);/ 设置窗体的长宽各为:440, 140/它们的计量单位是像素this.setVisible(true);/显示窗口this.setResizable(false);/窗口大小不能改变this.setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE);/单击窗口按钮时，结束程序运行； new JPanel(new FlowLayout();/流式布局;GridLayout()/网格布局textsi.setEditable(false);/只能显示，不允许编辑；static ：声明静态成员变量五、源代码编码如下：import java.awt.*; import java.awt.event.*; import java.io.*; import javax.swing.*; import java.util.*; public class ShuDu1 extends JFrame implements ActionListener,ItemListener /框架窗口响应单击事件 private MenuBar menubar=new MenuBar(); /私有成员变量 private Menu menu_file=new Menu(File); /定义File菜单按钮 private Menu menu_edit=new Menu(Result); private MenuItem item_ans=new MenuItem(Answer); /定义菜单项 private MenuItem item_sol=new MenuItem(Submit); private MenuItem item_rem=new MenuItem(Restar); private MenuItem item_next=new MenuItem(Star); private MenuItem item_exit=new MenuItem(Exit); private JComboBox box=new JComboBox(); static int data=new int1010; /新建10*10的二维数组 static int ansdata=new int1010; /存放正确答案的二维数组 static int row=new int1010; static int col=new int1010; static int sql=new int4410; static JTextField text=new JTextField1010; static String atext=new String1010; static int hard=2; static int datahard=2,3,5; / 不同的难度 class ShuDuAns extends JFrame /类声明;设置答案窗口 private JTextField atext=new JTextField1010; public ShuDuAns() /构造类 super(Answer); /设置框架窗口标题 this.setSize(300,300); /设置框架尺寸 this.setLocation(200,200); /设置框架显示在屏幕的位置 this.setVisible(true); /组件设为可见 this.setResizable(false); /窗口大小不能改变 JPanel apanel_but=new JPanel(new FlowLayout(); /将面板设为流布局 JPanel apanel_txt=new JPanel(new GridLayout(3,3,2,2); /将面板内部设为网格布局，参数指定为3行3列，并设置大小 JPanel apanel=new JPanel10; for(int i=1;i=9;i+) /尝试填充的次数 apaneli=new JPanel(new GridLayout(3,3); /设置3行3列的网格布局 apanel_txt.add(apaneli); /依次添加组件，添加宫格 int m=(i+2)/3*3-2; int n=(i-1)%3+1)*3-2; for(int j=m;j=m+2;j+) for(int k=n;k=n+2;k+) atextjk=new JTextField(Integer.toString(datajk); /设置为整数 atextjk.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTER); /文本设置为水平居中 atextjk.setEditable(false); /不可编辑，只能显示 apaneli.add(atextjk); /添加数字 this.add(apanel_txt); /为当前类添加宫格 static int DFS() /静态成员方法 for(int i=1;i=9;i+) for(int j=1;j=9;j+) if(dataij=0) for(int k=1;k=9;k+) if( rowik=0 & coljk=0 & sql(i+2)/3(j+2)/3k=0 ) /行、列3*3区域的检验 dataij=k; rowik=1; coljk=1; sql(i+2)/3(j+2)/3k=1; /九宫的间隔 if( DFS()=1 ) return 1; else dataij=0; rowik=0; coljk=0; sql(i+2)/3(j+2)/3k=0; /宫内格子间的间 隔 if(k=9) return 0; /都设置完，结束 return 1; static void set_data_zero() /数独初始化 for(int i=0;i=9;i+) for(int j=0;j=9;j+) dataij=0; /0表示数字未给出 static void setnum() /设置数字 setzero(); /未给出的数字，需玩家填入 set_data_zero(); /初始化数独 for(int i=1;i=9;i+) /填充次数 int n =(int)(Math.random()*100)+1; /随机添加任意整数 int j=i*3-(i+2)/3*8-6); dataij=n%9+1; /产生数字 int k=dataij; /设置间隔 rowik=1; coljk=1; sql(i+2)/3(j+2)/3k=1; DFS(); static void setzero() /数独空格初始化 for(int i=0;i=9;i+) for(int k=0;k=9;k+) rowik=0; colik=0; for(int j=0;j=9;j+) for(int k=0;k=9;k+) sql(i+2)/3(j+2)/3k=0; static void settext() /设置数独游戏中的数字 for(int i=1;i=9;i+) for(int j=1;j=9;j+) /int hard=2; /hard代表难度 int n =(int)(Math.random()*100)+1; /随机数 if(n%hard=0) /根据选择的难易程度设置数独 textij=new JTextField(Integer.toString(dataij); textij.setEditable(false); /不可编辑，只能显示 else textij=new JTextField(); /其他难度，新建文本行 textij.setHorizontalAlignment(JTextField.CENTER); /水平居中 atextij=textij.getText(); /设置组件 static int gettext() /玩家填入数字 for(int i=1;i=9;i+) for(int j=1;j=9;j+) try /异常处理 int k=Integer.parseInt(textij.getText(); /第一个文本行输入操作 ansdataij=k; catch(NumberFormatException nfe) /捕获PerseInt( )方法声明的异常对象 JOptionPane.showMessageDialog(null,数据中包括非数字，请重新输入！); /提示出错信息 return 0; return 1; static int ans() /设置答案窗口的面板格局 setzero(); /空格初始化 for(int i=1;i=9;i+) for(int j=1;j9 | k1 ) return 0; if( rowik=1 | coljk=1 | sql(i+2)/3(j+2)/3k=1 ) return 0; rowik=1; coljk=1; sql(i+2)/3(j+2)/3k=1; return 1; public ShuDu1() /数独游戏布局 super(ShuDu Game); /窗口标题 this.setSize(470,500); /设置窗口尺寸 this.setLocation(260,130); /窗口位置 this.setVisible(true); /显示窗口 this.setDefaultCloseOperation(EXIT_ON_CLOSE); /单击窗口按钮时，结束程序运行 this.setResizable(false); /窗口大小不可变 JPanel panel_but=new JPanel(new FlowLayout(); JPanel panel_txt=new JPanel(new GridLayout(3,3,2,2); /将面板设置为3行3列网格布局,并设置大小 JPanel panel=new JPanel10; for(int i=1;i=9;i+) /设置9个面板 paneli=new JPanel(new GridLayout(3,3); /将面板设置为3行3列网格布局 panel_txt.add(paneli); /添加组件 int m=(i+2)/3*3-2; /生成九个3*3的网格，并添加数字 int n=(i-1)%3+1)*3-2; for(int j=m;j=m+2;j+) for(int k=n;k=n+2;k+) paneli.add(textjk); this.add(panel_but,North); /为当前类添加框架 this.add(panel_txt); /添加文本 menubar.add(menu_file); /添加主菜单 menu_file.add(item_next); /添加下拉菜单选项 menu_file.add(item_ans); menu_file.add(menu_edit); menu_file.add(item_exit); menu_edit.add(item_sol); menu_edit.add(item_rem); item_exit.addActionListener(this); /注册单击事件监听器，委托当前对象处理事件 item_next.addActionListener(this); item_ans.addActionListener(this); item_sol.addActionListener(this); item_rem.addActionListener(this); this.setMenuBar(menubar); /设置难易程度等级菜单 Object pro= Easy , Common , Difficulty ; box=new JComboBox(pro); /单击事件处理方法，实现ActionListener接口 if(hard=datahard0) box.setSelectedIndex(0); if(hard=datahard1) box.setSelectedIndex(1); if(hard=datahard2) box.setSelectedIndex(2); panel_but.add(box); box.addItemListener(this); public void actionPerformed(ActionEvent e) /单击事件处理方法，实现ActionListener接口 if( e.getSource()=item_exit ) /退出，e.getSource()获得当前事件源组件比较引用 System.exit(0); if( e.getSource()=item_sol ) /提交 if(gettext()=1) if(ans()=1) JOptionPane.showMessageDialog(null,答案正确，恭喜！); else JOptionPane.showMessageDialog(null,答案错误，请再接再厉！); /弹出提示框，显示信息 if( e.getSource()=item_rem ) /重来 for(int i=1;i=9;i+) for(int j=1;j=9;j+) textij.setText(atextij); if( e.getSource()=item_ans ) /答案 new ShuDuAns(); if( e.getSource()=item_next ) /开局 setnum(); settext(); this.setVisible(false); new ShuDu1(); public void itemStateChanged(ItemEvent e) /改变难易程度，事件的处理方法 if(box.getSelectedIndex()=0) / easy hard=datahard0; if(box.getSelectedIndex()=1) / normal hard=datahard1; if(box.getSelectedIndex()=2) / hard hard=datahard2; public static void main(String args) /声明main方法 setnum(); settext(); new ShuDu1(); 六、系统设计和软件发布1、程序运行情况程序正常的响应按钮事件。运行显示：图1-4若框中没有填入数字，则显示消息提示：图1-5这是程序进行的异常处理，使用try-catch，捕捉输入整数的方法抛出的异常对象。此时只要按确定，框内都输入数字即可。显示正确答案窗口：图1-6提交后，若答案错误，弹出答案错误提示框图1-7提交后，答案正确，弹出答案正确提示框图1-8不同的难易程度：图1-9图1-102、软件的发布三种发布程序的方式：1、Packaging Programs in IAR Files2、Deploying Applications with Java Web start3、Creating and Deploying Applets with Java Plug-in按第一种方式进行发布如在D:/java/ShuDu1.clacc打包成jar文件发布步骤：（1）、在D:/java中生成一个文件mainclass.my(如图所示)它里面可以只有一行文字Main-Class :Text1,冒号后必须有空格，该行文字必须以回车键结束（2）、使用如下命令将mainclass.mf并入一个JAR文件的manifest，生成app.jar:Jar cmf mainclass.mf app.jar ShuDu1.clss图1-11生成app.jar:（3）、使用命令行运行ShuDu1.class:java -jar app.jar 或者在jar文件的图标上双击也可以图1-123、分析讨论运行结果基本上完成了实验题目所要求的功能。使用方便明了，设计上有层次，立体感强。可是九宫格数独小游戏和网络上的游戏软件仍有很