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，不能同时经过两只蚂蚁。开始时，蚂蚁的头朝左仍是朝右是任意的，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。假设蚂蚁们每秒钟能够走一厘米的距离。编写程序，求全部蚂蚁都离开木杆的最小时间和最大时间。
要求：用类模拟出蚂蚁的行为特性，进而模拟出五只蚂蚁在木杆上的运行过程来编程求解。不能经过数学的方式直接用公式计算。java
public class Ant {
private int pos;//蚂蚁的位置，每种状况开始走以前要初始化位置
private boolean isLeft=true;//默认左
private boolean isDown=false;//在细杆上
private static int num;//蚂蚁数目
private static int numOfDown=0;//在线记录每种状况有多少只蚂蚁已经离开
private static int LEFT_END=0;//标记细杆的左端位置
private static int RIGHT_END=27;//标记细杆的右端位置
private static int minTime=Integer.MAX_VALUE,maxTime,time;//标记最小最大时间，以及每种状况走的时间
public Ant(int pos) {//构造函数
this.pos = pos;
}
public void step(int i){//蚂蚁怎样走
if(!isDown){//判断蚂蚁是否在杆上
if(isLeft){//向左向右走并记录时间
pos-=i;
}else{
pos+=i;
}
if(pos<=LEFT_END||pos>=RIGHT_END){//判断蚂蚁离开杆
isDown=true;//标记已不在细杆上
numOfDown++;//离开的蚂蚁数量加1
if(numOfDown==num){//如故全部的蚂蚁离开
if(minTime>time){
minTime=time;//判断是否是最小时间
}
if(maxTime<time){//判断是否是最大时间
maxTime=time;
}
// System.out.println("all down........minTime:"+minTime+",maxTime:"+maxTime);//每种状况标记此种状况已走完，并输出时间
}
}
}
}
public static void setNum(int num) {//设置蚂蚁总数
Ant.num = num;
}
public int getPos() {//得到蚂蚁位置，是否碰头或者撞头
return pos;
}
public void setPos(int pos) {//每种状况初始化蚂蚁的位置
this.pos = pos;
}
public boolean isLeft() {//判断蚂蚁是否会碰头，撞头
return isLeft;
}
public void setLeft(boolean isLeft) {//对于每种状况蚂蚁的走向的设置，对碰头和撞头的处理
this.isLeft = isLeft;
}
public boolean isIsDown() {//判断蚂蚁在线不
return isDown;
}
public void setIsDown(boolean isDown) {//每种状况初始化为在线
this.isDown = isDown;
}
public static boolean isOver() {//判断蚂蚁是否所有离开细杆
return numOfDown==num;
}
public static void setNumOfDown(int numOfDown) {//初始化离杆蚂蚁的数量
Ant.numOfDown = numOfDown;
}
public static void setTime(int time) {//初始化每种状况的时间
Ant.time = time;
}
public void turnAround(){//撞头或碰头时的转向
isLeft=!isLeft;
}
public static int getMinTime() {//用于全部状况走完输出最大最小时间
return minTime;
}
public static int getMaxTime() {
return maxTime;
}
public static void timeGo(){
time++;
}
}
public class AntRun {
public static void main(String[] args) {
//建立蚂蚁
int[] a={3,7,11,18,23};
int numOfDirectionStates=1;//计算全部蚂蚁可能的朝向状态数（2的a.length次方种状况）
Ant ants[]=new Ant[a.length];
for(int i=0;i<a.length;i++){
ants[i]=new Ant(a[i]);
numOfDirectionStates*=2;//计算全部蚂蚁可能的朝向状态数（2的a.length次方种状况）
}
Ant.setNum(ants.length);//让蚂蚁在细杆上趴
//把全部蚂蚁可能的朝向记录在数组里
boolean directionStates[][]=new boolean[numOfDirectionStates][ants.length];
for(int i=0;i<directionStates.length;i++){//标记每种状况蚂蚁的朝向
for(int j=0;j<directionStates[i].length;j++){
directionStates[i][j]=(i & (1<<j))==0;//向左移j位
}
}
// for(int i=0;i<directionStates.length;i++){//标记每种状况蚂蚁的朝向
// directionStates[i][0]=(i & 0x01)==0;//十六进制
// directionStates[i][1]=(i & 0x02)==0;
// directionStates[i][2]=(i & 0x04)==0;
// directionStates[i][3]=(i & 0x08)==0;
// directionStates[i][4]=(i & 0x10)==0;//10：0是15，加一为16，进1，变成10
// }
for (int i = 0; i < directionStates.length; i++) {
//给每只蚂蚁设置朝向,初始位置，是否在细杆上,
Ant.setNumOfDown(0);
Ant.setTime(0);
for(int j=0;j<directionStates[i].length;j++){//给每只蚂蚁设置初始朝向
ants[j].setLeft(directionStates[i][j]);
ants[j].setPos(a[j]);
ants[j].setIsDown(false);
}
// System.out.print("走以前：");
// print(ants);//走以前打印如今的位置
while (!Ant.isOver()) {//
Ant.timeGo();
for (int j = 0; j < a.length; j++) {//先让每只蚂蚁走一步
ants[j].step(1);
}
// System.out.print("走以后：");
// print(ants);//走完打印位置
//判断是否碰头
for(int j=0;j<ants.length-1;j++){
//碰头只可能发生在左边那只向右，右边向左的状况---且都在细杆上
if(!ants[j].isLeft() && ants[j+1].isLeft() && !ants[j].isIsDown() && !ants[j+1].isIsDown()){
//根据位置判断：碰头撞头
//1碰头--换方向
if(ants[j].getPos()==ants[j+1].getPos()){
// System.out.println("碰头..");
ants[j].turnAround();
ants[j+1].turnAround();
}
//2撞头--回退一步且换方向
if(ants[j].getPos()>ants[j+1].getPos()){
// System.out.println("撞头..");
ants[j].step(-1);
ants[j+1].step(-1);
ants[j].turnAround();
ants[j+1].turnAround();
}
}
}
}
}
System.out.println("minTime is:"+Ant.getMinTime()+"maxTime is:"+Ant.getMaxTime());//全部状况遍历完打印最小最大时间
}
//打印蚂蚁的位置方法
private static void print(Ant ants[]){
for(int i=0;i<ants.length;i++){
if(i<ants.length-1){
System.out.print(ants[i].getPos()+",");
}else{
System.out.println(ants[i].getPos());
}
}
}
}
运行结果：
走以前：3,7,11,18,23
走以后：2,6,10,17,22
走以后：1,5,9,16,21
走以后：0,4,8,15,20
走以后：0,3,7,14,19
走以后：0,2,6,13,18
走以后：0,1,5,12,17
走以后：0,0,4,11,16
走以后：0,0,3,10,15
走以后：0,0,2,9,14
走以后：0,0,1,8,13
走以后：0,0,0,7,12
走以后：0,0,0,6,11
走以后：0,0,0,5,10
走以后：0,0,0,4,9
走以后：0,0,0,3,8
走以后：0,0,0,2,7
走以后：0,0,0,1,6
走以后：0,0,0,0,5
走以后：0,0,0,0,4
走以后：0,0,0,0,3
走以后：0,0,0,0,2
走以后：0,0,0,0,1
all down……..minTime:23,maxTime:23
走以后：0,0,0,0,0
走以前：3,7,11,18,23
走以后：4,6,10,17,22
走以后：5,5,9,16,21
碰头..
走以后：4,6,8,15,20
走以后：3,7,7,14,19
碰头..
走以后：2,6,8,13,18
走以后：1,5,9,12,17
走以后：0,4,10,11,16
走以后：0,3,11,10,15
撞头..
走以后：0,2,9,12,14
走以后：0,1,8,13,13
碰头..
走以后：0,0,7,12,14
走以后：0,0,6,11,15
走以后：0,0,5,10,16
走以后：0,0,4,9,17
走以后：0,0,3,8,18
走以后：0,0,2,7,19
走以后：0,0,1,6,20
走以后：0,0,0,5,21
走以后：0,0,0,4,22
走以后：0,0,0,3,23
走以后：0,0,0,2,24
走以后：0,0,0,1,25
走以后：0,0,0,0,26
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,0,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：2,8,10,17,22
走以后：1,9,9,16,21
碰头..
走以后：0,8,10,15,20
走以后：0,7,11,14,19
走以后：0,6,12,13,18
走以后：0,5,13,12,17
撞头..
走以后：0,4,11,14,16
走以后：0,3,10,15,15
碰头..
走以后：0,2,9,14,16
走以后：0,1,8,13,17
走以后：0,0,7,12,18
走以后：0,0,6,11,19
走以后：0,0,5,10,20
走以后：0,0,4,9,21
走以后：0,0,3,8,22
走以后：0,0,2,7,23
走以后：0,0,1,6,24
走以后：0,0,0,5,25
走以后：0,0,0,4,26
走以后：0,0,0,3,27
走以后：0,0,0,2,27
走以后：0,0,0,1,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,0,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：4,8,10,17,22
走以后：5,9,9,16,21
碰头..
走以后：6,8,10,15,20
走以后：7,7,11,14,19
碰头..
走以后：6,8,12,13,18
走以后：5,9,13,12,17
撞头..
走以后：4,10,11,14,16
走以后：3,11,10,15,15
撞头..
碰头..
走以后：2,9,12,14,16
走以后：1,8,13,13,17
碰头..
走以后：0,7,12,14,18
走以后：0,6,11,15,19
走以后：0,5,10,16,20
走以后：0,4,9,17,21
走以后：0,3,8,18,22
走以后：0,2,7,19,23
走以后：0,1,6,20,24
走以后：0,0,5,21,25
走以后：0,0,4,22,26
走以后：0,0,3,23,27
走以后：0,0,2,24,27
走以后：0,0,1,25,27
走以后：0,0,0,26,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：2,6,12,17,22
走以后：1,5,13,16,21
走以后：0,4,14,15,20
走以后：0,3,15,14,19
撞头..
走以后：0,2,13,16,18
走以后：0,1,12,17,17
碰头..
走以后：0,0,11,16,18
走以后：0,0,10,15,19
走以后：0,0,9,14,20
走以后：0,0,8,13,21
走以后：0,0,7,12,22
走以后：0,0,6,11,23
走以后：0,0,5,10,24
走以后：0,0,4,9,25
走以后：0,0,3,8,26
走以后：0,0,2,7,27
走以后：0,0,1,6,27
走以后：0,0,0,5,27
走以后：0,0,0,4,27
走以后：0,0,0,3,27
走以后：0,0,0,2,27
走以后：0,0,0,1,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,0,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：4,6,12,17,22
走以后：5,5,13,16,21
碰头..
走以后：4,6,14,15,20
走以后：3,7,15,14,19
撞头..
走以后：2,8,13,16,18
走以后：1,9,12,17,17
碰头..
走以后：0,10,11,16,18
走以后：0,11,10,15,19
撞头..
走以后：0,9,12,14,20
走以后：0,8,13,13,21
碰头..
走以后：0,7,12,14,22
走以后：0,6,11,15,23
走以后：0,5,10,16,24
走以后：0,4,9,17,25
走以后：0,3,8,18,26
走以后：0,2,7,19,27
走以后：0,1,6,20,27
走以后：0,0,5,21,27
走以后：0,0,4,22,27
走以后：0,0,3,23,27
走以后：0,0,2,24,27
走以后：0,0,1,25,27
走以后：0,0,0,26,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：2,8,12,17,22
走以后：1,9,13,16,21
走以后：0,10,14,15,20
走以后：0,11,15,14,19
撞头..
走以后：0,12,13,16,18
走以后：0,13,12,17,17
撞头..
碰头..
走以后：0,11,14,16,18
走以后：0,10,15,15,19
碰头..
走以后：0,9,14,16,20
走以后：0,8,13,17,21
走以后：0,7,12,18,22
走以后：0,6,11,19,23
走以后：0,5,10,20,24
走以后：0,4,9,21,25
走以后：0,3,8,22,26
走以后：0,2,7,23,27
走以后：0,1,6,24,27
走以后：0,0,5,25,27
走以后：0,0,4,26,27
走以后：0,0,3,27,27
走以后：0,0,2,27,27
走以后：0,0,1,27,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：4,8,12,17,22
走以后：5,9,13,16,21
走以后：6,10,14,15,20
走以后：7,11,15,14,19
撞头..
走以后：8,12,13,16,18
走以后：9,13,12,17,17
撞头..
碰头..
走以后：10,11,14,16,18
走以后：11,10,15,15,19
撞头..
碰头..
走以后：9,12,14,16,20
走以后：8,13,13,17,21
碰头..
走以后：7,12,14,18,22
走以后：6,11,15,19,23
走以后：5,10,16,20,24
走以后：4,9,17,21,25
走以后：3,8,18,22,26
走以后：2,7,19,23,27
走以后：1,6,20,24,27
走以后：0,5,21,25,27
走以后：0,4,22,26,27
走以后：0,3,23,27,27
走以后：0,2,24,27,27
走以后：0,1,25,27,27
走以后：0,0,26,27,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,27,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：2,6,10,19,22
走以后：1,5,9,20,21
走以后：0,4,8,21,20
撞头..
走以后：0,3,7,19,22
走以后：0,2,6,18,23
走以后：0,1,5,17,24
走以后：0,0,4,16,25
走以后：0,0,3,15,26
走以后：0,0,2,14,27
走以后：0,0,1,13,27
走以后：0,0,0,12,27
走以后：0,0,0,11,27
走以后：0,0,0,10,27
走以后：0,0,0,9,27
走以后：0,0,0,8,27
走以后：0,0,0,7,27
走以后：0,0,0,6,27
走以后：0,0,0,5,27
走以后：0,0,0,4,27
走以后：0,0,0,3,27
走以后：0,0,0,2,27
走以后：0,0,0,1,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,0,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：4,6,10,19,22
走以后：5,5,9,20,21
碰头..
走以后：4,6,8,21,20
撞头..
走以后：3,7,7,19,22
碰头..
走以后：2,6,8,18,23
走以后：1,5,9,17,24
走以后：0,4,10,16,25
走以后：0,3,11,15,26
走以后：0,2,12,14,27
走以后：0,1,13,13,27
碰头..
走以后：0,0,12,14,27
走以后：0,0,11,15,27
走以后：0,0,10,16,27
走以后：0,0,9,17,27
走以后：0,0,8,18,27
走以后：0,0,7,19,27
走以后：0,0,6,20,27
走以后：0,0,5,21,27
走以后：0,0,4,22,27
走以后：0,0,3,23,27
走以后：0,0,2,24,27
走以后：0,0,1,25,27
走以后：0,0,0,26,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：2,8,10,19,22
走以后：1,9,9,20,21
碰头..
走以后：0,8,10,21,20
撞头..
走以后：0,7,11,19,22
走以后：0,6,12,18,23
走以后：0,5,13,17,24
走以后：0,4,14,16,25
走以后：0,3,15,15,26
碰头..
走以后：0,2,14,16,27
走以后：0,1,13,17,27
走以后：0,0,12,18,27
走以后：0,0,11,19,27
走以后：0,0,10,20,27
走以后：0,0,9,21,27
走以后：0,0,8,22,27
走以后：0,0,7,23,27
走以后：0,0,6,24,27
走以后：0,0,5,25,27
走以后：0,0,4,26,27
走以后：0,0,3,27,27
走以后：0,0,2,27,27
走以后：0,0,1,27,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：4,8,10,19,22
走以后：5,9,9,20,21
碰头..
走以后：6,8,10,21,20
撞头..
走以后：7,7,11,19,22
碰头..
走以后：6,8,12,18,23
走以后：5,9,13,17,24
走以后：4,10,14,16,25
走以后：3,11,15,15,26
碰头..
走以后：2,12,14,16,27
走以后：1,13,13,17,27
碰头..
走以后：0,12,14,18,27
走以后：0,11,15,19,27
走以后：0,10,16,20,27
走以后：0,9,17,21,27
走以后：0,8,18,22,27
走以后：0,7,19,23,27
走以后：0,6,20,24,27
走以后：0,5,21,25,27
走以后：0,4,22,26,27
走以后：0,3,23,27,27
走以后：0,2,24,27,27
走以后：0,1,25,27,27
走以后：0,0,26,27,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,27,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：2,6,12,19,22
走以后：1,5,13,20,21
走以后：0,4,14,21,20
撞头..
走以后：0,3,15,19,22
走以后：0,2,16,18,23
走以后：0,1,17,17,24
碰头..
走以后：0,0,16,18,25
走以后：0,0,15,19,26
走以后：0,0,14,20,27
走以后：0,0,13,21,27
走以后：0,0,12,22,27
走以后：0,0,11,23,27
走以后：0,0,10,24,27
走以后：0,0,9,25,27
走以后：0,0,8,26,27
走以后：0,0,7,27,27
走以后：0,0,6,27,27
走以后：0,0,5,27,27
走以后：0,0,4,27,27
走以后：0,0,3,27,27
走以后：0,0,2,27,27
走以后：0,0,1,27,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,0,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：4,6,12,19,22
走以后：5,5,13,20,21
碰头..
走以后：4,6,14,21,20
撞头..
走以后：3,7,15,19,22
走以后：2,8,16,18,23
走以后：1,9,17,17,24
碰头..
走以后：0,10,16,18,25
走以后：0,11,15,19,26
走以后：0,12,14,20,27
走以后：0,13,13,21,27
碰头..
走以后：0,12,14,22,27
走以后：0,11,15,23,27
走以后：0,10,16,24,27
走以后：0,9,17,25,27
走以后：0,8,18,26,27
走以后：0,7,19,27,27
走以后：0,6,20,27,27
走以后：0,5,21,27,27
走以后：0,4,22,27,27
走以后：0,3,23,27,27
走以后：0,2,24,27,27
走以后：0,1,25,27,27
走以后：0,0,26,27,27
all down……..minTime:23,maxTime:24
走以后：0,0,27,27,27
走以前：3,7,11,18,23
走以后：2,8,12,19,22
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