Java 中的石头剪刀布游戏：从基础到最佳实践

简介

石头剪刀布（Rock Paper Scissors）是一款广为人知的简单策略游戏。在 Java 编程中，实现这个游戏可以帮助开发者理解基本的控制结构、用户输入处理以及面向对象编程的基础概念。本文将详细介绍如何在 Java 中创建石头剪刀布游戏，涵盖基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。

基础概念

在石头剪刀布游戏中，玩家和计算机各自选择石头（Rock）、剪刀（Scissors）或布（Paper）中的一种。游戏规则如下： - 石头胜剪刀 - 剪刀胜布 - 布胜石头 - 如果双方选择相同，则为平局

在 Java 中实现这个游戏，需要用到基本的变量、数据类型、控制结构（如 if-else 语句和 switch 语句）以及用户输入处理。

使用方法

控制台输入实现

以下是一个使用控制台输入实现石头剪刀布游戏的简单示例：

import java.util.Scanner;

public class RockPaperScissorsConsole {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String[] choices = {"Rock", "Paper", "Scissors"};

        // 计算机随机选择
        int computerChoiceIndex = (int) (Math.random() * 3);
        String computerChoice = choices[computerChoiceIndex];

        System.out.println("请输入你的选择（Rock、Paper 或 Scissors）：");
        String playerChoice = scanner.nextLine();

        System.out.println("计算机选择了：" + computerChoice);

        if (playerChoice.equalsIgnoreCase(computerChoice)) {
            System.out.println("平局！");
        } else if (playerChoice.equalsIgnoreCase("Rock")) {
            if (computerChoice.equals("Scissors")) {
                System.out.println("你赢了！");
            } else {
                System.out.println("你输了！");
            }
        } else if (playerChoice.equalsIgnoreCase("Paper")) {
            if (computerChoice.equals("Rock")) {
                System.out.println("你赢了！");
            } else {
                System.out.println("你输了！");
            }
        } else if (playerChoice.equalsIgnoreCase("Scissors")) {
            if (computerChoice.equals("Paper")) {
                System.out.println("你赢了！");
            } else {
                System.out.println("你输了！");
            }
        } else {
            System.out.println("无效的输入，请重新运行程序并输入有效的选择。");
        }

        scanner.close();
    }
}

图形界面（GUI）实现简介

使用 Java 的 Swing 或 JavaFX 库可以创建图形界面的石头剪刀布游戏。以下是一个使用 Swing 的简单示例框架：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;

public class RockPaperScissorsGUI extends JFrame {
    private JButton rockButton, paperButton, scissorsButton;
    private JLabel resultLabel;

    public RockPaperScissorsGUI() {
        setTitle("石头剪刀布游戏");
        setSize(300, 200);
        setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        setLayout(new FlowLayout());

        rockButton = new JButton("Rock");
        paperButton = new JButton("Paper");
        scissorsButton = new JButton("Scissors");
        resultLabel = new JLabel("");

        rockButton.addActionListener(new ButtonClickListener());
        paperButton.addActionListener(new ButtonClickListener());
        scissorsButton.addActionListener(new ButtonClickListener());

        add(rockButton);
        add(paperButton);
        add(scissorsButton);
        add(resultLabel);

        setVisible(true);
    }

    private class ButtonClickListener implements ActionListener {
        @Override
        public void actionPerformed(ActionEvent e) {
            String playerChoice = ((JButton) e.getSource()).getText();
            // 计算机随机选择逻辑
            String[] choices = {"Rock", "Paper", "Scissors"};
            int computerChoiceIndex = (int) (Math.random() * 3);
            String computerChoice = choices[computerChoiceIndex];

            // 判断结果并更新标签
            if (playerChoice.equals(computerChoice)) {
                resultLabel.setText("平局！");
            } else if (playerChoice.equals("Rock")) {
                if (computerChoice.equals("Scissors")) {
                    resultLabel.setText("你赢了！");
                } else {
                    resultLabel.setText("你输了！");
                }
            } else if (playerChoice.equals("Paper")) {
                if (computerChoice.equals("Rock")) {
                    resultLabel.setText("你赢了！");
                } else {
                    resultLabel.setText("你输了！");
                }
            } else if (playerChoice.equals("Scissors")) {
                if (computerChoice.equals("Paper")) {
                    resultLabel.setText("你赢了！");
                } else {
                    resultLabel.setText("你输了！");
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SwingUtilities.invokeLater(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                new RockPaperScissorsGUI();
            }
        });
    }
}

常见实践

游戏逻辑实现

在实现游戏逻辑时，要确保正确处理各种选择组合。可以使用 switch 语句来简化代码结构，例如：

switch (playerChoice) {
    case "Rock":
        if (computerChoice.equals("Scissors")) {
            System.out.println("你赢了！");
        } else if (computerChoice.equals("Paper")) {
            System.out.println("你输了！");
        } else {
            System.out.println("平局！");
        }
        break;
    case "Paper":
        // 类似的逻辑
        break;
    case "Scissors":
        // 类似的逻辑
        break;
    default:
        System.out.println("无效的输入，请重新运行程序并输入有效的选择。");
}

错误处理

在处理用户输入时，要考虑到无效输入的情况。在控制台版本中，我们通过检查用户输入是否匹配预期的选项来处理错误。在 GUI 版本中，也可以通过添加输入验证逻辑来确保用户输入有效。

最佳实践

代码模块化

将游戏的不同功能封装到方法中，提高代码的可读性和可维护性。例如，将计算机随机选择、判断游戏结果等功能分别封装到不同的方法中：

public class RockPaperScissors {
    public static String getComputerChoice() {
        String[] choices = {"Rock", "Paper", "Scissors"};
        int computerChoiceIndex = (int) (Math.random() * 3);
        return choices[computerChoiceIndex];
    }

    public static String determineWinner(String playerChoice, String computerChoice) {
        if (playerChoice.equals(computerChoice)) {
            return "平局！";
        } else if (playerChoice.equals("Rock")) {
            if (computerChoice.equals("Scissors")) {
                return "你赢了！";
            } else {
                return "你输了！";
            }
        } else if (playerChoice.equals("Paper")) {
            if (computerChoice.equals("Rock")) {
                return "你赢了！";
            } else {
                return "你输了！";
            }
        } else if (playerChoice.equals("Scissors")) {
            if (computerChoice.equals("Paper")) {
                return "你赢了！";
            } else {
                return "你输了！";
            }
        }
        return "无效的输入";
    }

    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入你的选择（Rock、Paper 或 Scissors）：");
        String playerChoice = scanner.nextLine();
        String computerChoice = getComputerChoice();
        System.out.println("计算机选择了：" + computerChoice);
        System.out.println(determineWinner(playerChoice, computerChoice));
        scanner.close();
    }
}

测试驱动开发

在编写游戏代码之前，先编写测试用例来验证游戏逻辑的正确性。可以使用 JUnit 等测试框架。例如：

import org.junit.jupiter.api.Test;
import static org.junit.jupiter.api.Assertions.*;

public class RockPaperScissorsTest {
    @Test
    public void testDetermineWinnerWhenPlayerWins() {
        String result = RockPaperScissors.determineWinner("Rock", "Scissors");
        assertEquals("你赢了！", result);
    }

    @Test
    public void testDetermineWinnerWhenPlayerLoses() {
        String result = RockPaperScissors.determineWinner("Rock", "Paper");
        assertEquals("你输了！", result);
    }

    @Test
    public void testDetermineWinnerWhenTie() {
        String result = RockPaperScissors.determineWinner("Rock", "Rock");
        assertEquals("平局！", result);
    }
}

小结

通过本文，我们学习了在 Java 中实现石头剪刀布游戏的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践。从简单的控制台输入版本到图形界面版本，再到代码模块化和测试驱动开发，逐步提升了代码的质量和可维护性。希望这些知识能帮助读者更好地理解和应用 Java 编程。