蚂蚁过杆问题（二） ------java面向对象处理

问题：有一根27厘米的细木杆，在第3厘米、7厘米、11厘米、18厘米、23厘米这五个位置上各有一只蚂蚁。木杆很细，不能同时通过两只蚂蚁。开始时，蚂蚁的头朝左还是朝右是任意的，它们只会朝前走或调头，但不会后退。当任意两只蚂蚁碰头时，两只蚂蚁会同时调头朝反方向走。假设蚂蚁们每秒钟可以走一厘米的距离。编写程序，求所有蚂蚁都离开木杆的最小时间和最大时间。

思路：因为没有告诉蚂蚁的初始朝向，所以要对初始化蚂蚁朝向。用0表示朝左，1表示朝右，用二进制00000（0）表示五只蚂蚁都是朝向左，然后每次加1，直到加到11111（31）时，表示五只蚂蚁初始的所有朝向。让后随时间的推移，有些蚂蚁可能碰头，这是就的对蚂蚁的朝向就行修改，即：如原来朝向为0，则变为1，原来为1的变为0,。做到这里就会想到如何判断蚂蚁朝向问题，这个可以通过异或来解决问题。如：当要判断第一只蚂蚁朝向时，可以用二进制10000(16)与原来朝向异或，若结果为0，则表示朝向为1，朝右，否则相反；用二进制01000(8)与原来朝向异或，可以判断第二个蚂蚁的朝向，以此类推。

注意：在new一个对象数组后，还要记得对对象数组再次new，知道最后为基本类型为止。

	Ant a[]=new Ant[5];
	for(int i=0;i<a.length;i++){
		a[i]=new Ant();
	}

代码实现：

import java.util.*;
class Ant{
	int direction,position;
	public Ant(int d,int p){
		this.set(d,p);
	}
	public Ant(){//令初始值为0
		this.set(0,0);
	}
	public Ant(Ant a){
		this.set(a.direction,a.position);
	}
	public void set(int d,int p){
		this.direction=d;
		this.position=p;
	}
	public void change(Ant a[],int n){//改变蚂蚁的初始朝向，通过加1来改变初始朝向。如：00000+1  --->  00001,00010 ---> 00011  一直到 11111。（相当于二进制加法）
		if(n<a.length){
			a[n].direction+=1;
			if(a[n].direction>1){//大于1时，原值变为0，并向下一位进1
				a[n].direction=0;//原值变为0
				change(a,n+1);//下一位进1
			}
		}
		return ;
	}
	public void move(Ant a){//蚂蚁移动
		if(Ant.direct(a)){//若为0，则向左移动，为1，则向右移动
			a.position--;
		}else{
			a.position++;
		}
		a.direction=a.direction&1;
	}
	public static boolean direct(Ant a){//判断蚂蚁的朝向问题
		return (a.direction&1)==1;
	}
	public int fallNumb(Ant a[]){//记录蚂蚁掉下去的个数
		int k=0;
		for(int i=0;i<a.length;i++){
			if(a[i].position>=27||a[i].position<=0){
				k++;
			}
		}
		return k;
	}
	public String toString(){
		return "direction: "+this.direction+" position: "+this.position;
	}
}
class Main{
	public static void main(String[] args){
		Scanner sc=new Scanner(System.in);
		Ant ant=new Ant();
		Ant a[]=new Ant[5];
		int n;
		for(int i=0;i<a.length;i++){//记住 ，这里一定要在new，对于初学java的我卡死这里了<img alt="大哭" src="http://static.blog.csdn.net/xheditor/xheditor_emot/default/wail.gif" />
			a[i]=new Ant();
		}
		for(int i=0;i<a.length;i++){
			a[i].position=sc.nextInt();
			a[i].direction=0;
		}
		Ant b[]=new Ant[5];
		for(int i=0;i<b.length;i++){
			b[i]=new Ant();
		}
		int min=99999,max=-99999,step=0;
		for(int i=0;i<=31;i++){
			for(int k=0;k<b.length;k++){//保留蚂蚁的初始位置，但初始朝向时改变的
				b[k].position=a[k].position;
				b[k].direction=a[k].direction;
			}
			step=0;//记录步数
			ant.change(a,0);
			while(true){
				if(ant.fallNumb(b)==5){//若掉下的蚂蚁数为5，则结束
					break;
				}
				step++;
				for(int k=0;k<5;k++){//蚂蚁移动
					ant.move(b[k]);
				}
			   	/*for(int k=0;k<b.length;k++){
					System.out.print(b[k].position+" ");
				}System.out.println();*/
				for(int k=0;k<4;k++){//判断是否碰头
					if(b[k].position==b[k+1].position){若碰头则0变1,1变0
						b[k].direction=(b[k].direction)&1;
						b[k+1].direction=(b[k+1].direction)&1;
					}
				}
			}
			if(step>max){
				max=step;
			}
			if(step<min){
				min=step;
			}
 		}
		System.out.println("max time= "+max+" second.");
		System.out.println("min time= "+min+" second.");
	}
}