11/5 課題問題

MOO は, Hit & Blow, Cow & Bull などさまざまな名で呼ばれ, 親しまれて きた数当てゲームである. ゲームのルールは以下のようになっている．

• 2人の対戦者が互いに異なる数字(0-9)からなる4桁の数(以下MOO数という)を 紙に書いて, 両方の見えないところにしまっておく. "0586"のように最初の 桁に0が来ても良い.
• 対戦者は相手の書いた数を当てるために, 交互に質問としてMOO数を 提 示する. 質問に対して出題した側は紙に書いたMOO数とのbull (場所も数字 も 同じもの)，cow(数字は同じだが場所が異なるもの)の数を答える. 2つのMOO 数からbull, cowの数を計算する操作を以下ではMOO積という. 相手の書いた MOO数を当てると4 bullとなる.
• 4 bullとなるまでの，質問回数が少い方が勝ちとなる. 質問回数が等し い場合には引き分けとなる.

人間同士でプレイするのも楽しいが，その場合は相手が必要であるし，bull 数とcow数を間違えて答えられたりするとゲームそのものが成り立たなくなっ てしまう．そこで，コンピュータに出題者をさせるプログラムを作成してみる．

コンピュータに解答させるプログラムはそれはそれで面白い．かなり単純な プログラムでも人間のエキスパートレベルに達するし，工夫をすると更に良く なる．なお，平均質問数を最小にする戦略は計算されている．

作成プログラムの概要

また，繰り返しゲームをプレイするプログラムを作るか，1回だけゲームをプ レイするプログラムにするかが問題になる．プログラムの作成しやすさを考え て，1回だけゲームをプレイするプログラムにしてみよう．

ktanaka@ux019> java Kadai1105
Guess a Moo number  入力を促す1行(メッセージは任意を表示) 
0123  4桁の数字 
1:1B1C   メッセージ内部に 「数字」「大文字B」「数字」「大文字C」 という文字列(すべていわゆる半角)を含む 
0245
2:0B0C
6137
3:1B2C
3178
4:2B1C
3179
5:2B0C
3168
6:2B2C
3186
7:4B0C  正解の時も4B0C を表示する 
Correct answer in 7

プログラム全体の流れは以下のようになるはずである．

1. 正解のMOO数を乱数で生成する
2. ユーザの入力を受け取る
3. 正解と一致したら解答回数を表示して，プログラムを終了
4. 正解とのMOO積を表示
5. 2に戻る．

クラスの設計

// Moo数を表すクラス
class MooNumber{
}

// Moo数を表すクラス
class MooNumber{
  // 4桁の10進表現に対応した配列
  int digits[]=new int[4];
}

MOO数を作るには，0123456789という列を作ってから，0(番目の要素)と 0-9 (の範囲の乱数を添字とする tmpDigitsの要素)の入れ換え，1と1-9，2と 2-9, 3と3-9を入れ換えていく．以下のようになる．

  // 乱数でのMOO数の生成
  // 0123456789を並び替えて最初の4桁
  MooNumber(){
    int tmpDigits[]=new int[10];
    int i;
   // tmpDigitsに 0123456789を入れる
    for(i=0;i< 10;i++){
      tmpDigits[i]=i;
    }
    // 乱数を生成するためのクラス
    Random r=new Random();
    // 0 と 0-9(の範囲の乱数を添字とする tmpDigitsの要素)を, 
    // 1と1-9を, 2と2-9を，3と3-9を入れ換える
    for(i=0;i< 4;i++){
      int j=i+r.nextInt(10-i);
      digits[i]=tmpDigits[j];
      tmpDigits[j]=tmpDigits[i];
    }
  }

  // 文字列から対応するMoo数を作る
  MooNumber(String str) throws Exception{
    if(str.length() != 4){
      throw new Exception("Not a Moo Number");
    }
    // 同じ数字が2回使われないかどうかのチェック
    boolean used[]=new boolean[10];
    for(int i=0;i< 4;i++){
      // strのi番目の文字が 0-9にあてはまるか?
      int index="0123456789".indexOf(str.charAt(i));
      // 0-9以外の文字か，index番目の数字が既に使われた時
      if(index == -1 || used[index]){
	throw new Exception("Not a Moo Number");
      }
      // index番目の数字が使われた
      used[index]=true;
      // インスタンス変数 digitのi桁目をindexにする．
      digits[i]=index;
    }
  }

  // 別のMoo数との間のbullを数える
  int getBull(MooNumber m){
    int bull=0;
    for(int i=0;i< 4;i++)
      if(digits[i]==m.digits[i])
	bull++;
    return bull;
  }
  // 別のMoo数との間のcowを数える
  int getCow(MooNumber m){
    int cow=0;
    for(int i=0;i< 4;i++)
      for(int j=0;j< 4;j++)
	if(i!=j && digits[i]==m.digits[j]){
	  cow++;
	  break;
	}
    return cow;
  }

  // デバッグ用など表示に使う．
  public String toString(){
    return ""+digits[0]+""+digits[1]+""+digits[2]+""+digits[3];
  }

プログラムの作成

// Randomクラスを使うために必要
import java.util.*;
// キーボード入力のために必要
import java.io.*;
// Moo数を表すクラス
class MooNumber{
  // 4桁の10進表現に対応した配列
  int digits[]=new int[4];
  // 乱数でのMOO数の生成
  // 0123456789を並び替えて最初の4桁
  MooNumber(){
    int tmpDigits[]=new int[10];
    int i;
   // tmpDigitsに 0123456789を入れる
    for(i=0;i< 10;i++){
      tmpDigits[i]=i;
    }
    // 乱数を生成するためのクラス
    Random r=new Random();
    // 0 と 0-9(の範囲の乱数を添字とする tmpDigitsの要素)を, 
    // 1と1-9を, 2と2-9を，3と3-9を入れ換える
    for(i=0;i< 4;i++){
      int j=i+r.nextInt(10-i);
      digits[i]=tmpDigits[j];
      tmpDigits[j]=tmpDigits[i];
    }
  }
  // 文字列から対応するMoo数を作る
  MooNumber(String str) throws Exception{
    if(str.length() != 4){
      throw new Exception("Not a Moo Number");
    }
    // 同じ数字が2回使われないかどうかのチェック
    boolean used[]=new boolean[10];
    for(int i=0;i< 4;i++){
      // strのi番目の文字が 0-9にあてはまるか?
      int index="0123456789".indexOf(str.charAt(i));
      // 0-9以外の文字か，index番目の数字が既に使われた時
      if(index == -1 || used[index]){
	throw new Exception("Not a Moo Number");
      }
      // index番目の数字が使われた
      used[index]=true;
      // インスタンス変数 digitのi桁目をindexにする．
      digits[i]=index;
    }
  }
  // 別のMoo数との間のbullを数える
  int getBull(MooNumber m){
    int bull=0;
    for(int i=0;i< 4;i++)
      if(digits[i]==m.digits[i])
	bull++;
    return bull;
  }
  // 別のMoo数との間のcowを数える
  int getCow(MooNumber m){
    int cow=0;
    for(int i=0;i< 4;i++)
      for(int j=0;j< 4;j++)
	if(i!=j && digits[i]==m.digits[j]){
	  cow++;
	  break;
	}
    return cow;
  }
  // デバッグ用など表示に使う．
  public String toString(){
    return ""+digits[0]+""+digits[1]+""+digits[2]+""+digits[3];
  }
}
class Kadai1105{
  public static void main(String [] args) throws Exception{
   // この部分を埋めて下さい．
  }
}

提出

• プログラムは ~/javaに Kadai1105.java という名前で作った
• ファイル内にKadai1105というクラスが定義されている．
• 表示の形式が正しい

/home/ktanaka/bin/report1105 1

• コメントもプログラムの一部なので採点の対象になる．
• 締切り前なら何度提出しても構わない．

ヒント

class MooTest {
  public static void main(String[] args){
      // 乱数でMooNumberを作る
      MooNumber n1=new MooNumber();
      // toString() を定義しているので、表示される。
      System.out.println(n1);
      // MooNumberを作成中にExceptionが発生する可能性があるので
      // tryでくるむ
      try{
          // 文字列からMooNumberを作る。
	  // ここでExceptionが発生する可能性がある。
	  MooNumber n2=new MooNumber("0123");
	  System.out.println(n2);
          // Bullを計算して表示
	  System.out.print(n1.getBull(n2)+"B");
          // Cowを計算して表示
	  System.out.println(n1.getCow(n2)+"C");
      }
      catch(Exception e){
	  System.out.println("Moo Numberではありません。");
      }
  }
}

ktanaka@nc01913> java MooTest
5637
0123
0B1C