Java实现HangMan自动解题程序---初涉AI

猜单词游戏（英文：Hangman，“上吊的人”之意）是一个双人游戏。一位玩家想一个字，另一位尝试猜该玩家所想的字中的每一个字母。

要猜的字以一列横线表示，让玩家知道该字有多少个字母。如果猜字的玩家猜中其中一个字母，另一位便须于该字母出现的所有位置上写上该字母。如果猜的字母没有于该字中出现，另一位玩家便会画吊颈公仔的其中一笔。游戏会在以下情况结束：

“我要t字。”“有， 在第八和第十一位。”

· 猜字的玩家猜完所有字母，或猜中整个字

· 另一位玩家画完整幅图：

这幅图其实是设计得像一个吊颈的人。尽管这幅图的品味曾经引起争议，却一直沿用至今。

这幅图的本质各有不同；有玩家在游戏开始前画绞刑架，在游戏期间画人的身体（传统上先画头，再画躯干，然后是左手、同右手，最后是左脚、右脚）。

有玩家在开始时不会画任何图，将绞刑架的每一笔当作游戏的一部分，这种做法实际上给予玩家更多机会。

历史

《牛津字母游戏指南》(The Oxford Guide to Word Games)（牛津大学出版社）作者东尼·欧加迪(Tony Augarde)说：“猜单词游戏的起源已经无从考究，但似是在维多利亚时代开始流行起来。”

爱丽丝·比加·歌美(Alice Bertha Gomme)于1894年出版的《传统游戏》(Traditional Games)中曾提及这游戏，书中称之为“雀、兽、鱼”(“Birds, Beasts and Fishes”)。规则很简单；一个玩家写下一种动物的首尾两个字母，由另外一位猜该字的中间部份。

其他出处中这游戏被称为“绞刑架”(Gallows)或“吊颈游戏”(The Game of Hanging)。

自动解题报告算法思路：

模拟人脑思考即初步设计AI 算法。

第一步：电脑随机出一个单词M，唯一传递出来的信息就是这个单词的位数，即字母的个数。

对应解决办法：那么根据这一点，首先在单词库中对所有的单词进行分析，并且以单词的位数进行分类，最后得到单词位数从1-N 的一个单词集合。后面的操作都是对这个单词集合的操作。那么这里我们得到集合 X，表示指定位数的单词集合。

第二步：猜第一个字母，以大脑来思考的话，那么就应该是在X集合中出现次数最多的字母。

对应解决办法：首先在X集合中找到所有可能出现的字母，然后依次对出现的字母做一个试探性的猜测性分析，即：我如果猜这个字母，那么会有多少个单词会被命中，最后找出命中单词最大的那么字母。

第三步：从第二步会得出一个字母A(假设) ，那么就有两种可能性，M包含这个字母，那么第四步，否则的话，在集合X 中删除所有包含字母A 的单词，缩小猜测的范围。然后继续第二步。

第四步： 在猜中第一个字母后，做一个全匹配删除，即假设单词M 为“hello”，字母A 为 小写‘e’,那么可以得出在第二个位置上有一个字母’e’，同样就可以将第二个位置上不含有字母’e’的单词全部删除，缩小范围。返回第二步。

算法优化

1.在每一次猜中一个字母之后就检测当前剩余的单词库X集合中的单词数，如果小于出错的次数，那么做一个遍历，可以肯定一定可以在指定的出错次数内猜出来。

2.将每一次猜中的字母记录下来，形成一个 Test 字符串，并每次都与单词库做一个匹配操作。

可能存在的更高效的优化：

对所有单词进行分析，找出单词之间在构词法之间的相同点。

详细解决步骤：

利用jsoup 从网上爬单词，组成单词库，这里爬的是四级词汇。

调用程序：

private void getToken() {File file = new File("doc.txt");      if(file.exists()){          return;    }  String[] str = { "ab", "bc", "cd", "df", "fh", "hl", "lo", "or", "rt","tw", "wz" };htmlHelp html = new htmlHelp();for (int i = 0; i < str.length; i++) {String url = "http://cet.hjenglish.com/zt/sijicihui" + str[i] + "/";String s = html.getContent(url, str[i]);if (s != null && !"".equals(s))html.parseDocument(s);}html.writeFileByFileWriter("doc.txt", html.list);}

这里爬的是沪江英语四级的单词汇，就借来用用学学，貌似没有侵权吧.......(*^__^*) 嘻嘻……

下面的具体的实现程序：

package html;import java.io.File;import java.io.FileWriter;import java.io.IOException;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;import java.util.Vector;import org.jsoup.Jsoup;import org.jsoup.nodes.Document;import org.jsoup.nodes.Element;public class htmlHelp {public List<String> list=null;public String getContent(String url, String ch){String s = null;try {Document doc = Jsoup.connect(url).get();/* * 沪江英语的源码在这里wz 都相同,可是标题又不同，一个Bug * */if(ch.equals("wz")) ch = "tw";String cc = ch.toUpperCase();Element title = doc.getElementById(cc);if(title!=null)s = title.toString();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}return s;}public void parseDocument(String str){if(list==null) list = new ArrayList<String>();int fromIndex=0, judge=0, judge2=0;String s = "<br />", tmp="";while((judge = str.indexOf(s, fromIndex)) != -1){if((judge2 = str.indexOf(s, judge+5))!=-1){for(int i=judge+6; i < judge2; i++)tmp += str.charAt(i);list.add(tmp);fromIndex = judge2;tmp = "";}else break;}}public void writeFileByFileWriter(String filePath, List<String> list2){          File file = new File(filePath);         boolean result=true;        if(!file.exists()){              try {                  result = file.createNewFile();              } catch (IOException e) {                  e.printStackTrace();              }          }          if(result)        {        synchronized (file) {          try {        FileWriter fw = new FileWriter(filePath);         Iterator<String> it = list2.iterator();        while(it.hasNext()){        fw.write(it.next()+'\n');        } fw.close(); } catch (IOException e) {e.printStackTrace();}                   }        }            }  }

在爬好了单词库，对单词库按单词的位数进行分析归类。

调用程序：

private void parseToken() {parseToken = new ParseToken();parseToken.parseToken();}

实现程序：

package tangman_01;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;import FileHelp.fileHelp;public class ParseToken {public ArrayList<String> []tokenString=null;public List<String> allString = null;@SuppressWarnings("unchecked")public void parseToken(){List<String> list = fileHelp.readFileByLines("doc.txt");Iterator<String> it =  list.iterator();String token=null, tmp=null;tokenString = new ArrayList[20];for(int i=0; i < tokenString.length; i++)tokenString[i] = new ArrayList<String>();if(allString==null) allString = new ArrayList<String>();while(it.hasNext()){token="";tmp = it.next();int i;for(i=0; i < tmp.length(); i++){/* * 沪江英语的又一个bug ，只有单词解释，却没有单词，之前在爬单词时没有发现， * 现在只有在这里做一个判断 * */if(isChinese(tmp.charAt(i))) break;if(tmp.charAt(i)!= ' ') token += tmp.charAt(i);else break;}if(i!=0){tokenString[i].add(token);allString.add(token);}}}public  boolean isChinese(char c) {Character.UnicodeBlock ub = Character.UnicodeBlock.of(c);if (ub == Character.UnicodeBlock.CJK_UNIFIED_IDEOGRAPHS|| ub == Character.UnicodeBlock.CJK_COMPATIBILITY_IDEOGRAPHS|| ub == Character.UnicodeBlock.CJK_UNIFIED_IDEOGRAPHS_EXTENSION_A|| ub == Character.UnicodeBlock.GENERAL_PUNCTUATION|| ub == Character.UnicodeBlock.CJK_SYMBOLS_AND_PUNCTUATION|| ub == Character.UnicodeBlock.HALFWIDTH_AND_FULLWIDTH_FORMS) {return true;}return false;}}

在对单词按单词的位数归好类之后，现在就是随机生一个需要猜的字符串。

private String randomSelect() {int size = parseToken.allString.size();Random rdl = new Random();String str = parseToken.allString.get(rdl.nextInt(size));return str;}

接下来做的事情就是自动判断程序：

package tangman_01;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;import javax.swing.text.StyledEditorKit.ItalicAction;public class autoJudge {private String judgeString; // 随机出来的字符串private List<String> wrongChar = null;// 收集猜错的字母private List<String> correctChar = null;// 收集猜对的字母private ParseToken parseToken = null;// 初始的涵盖单词位数的字符串集合private List<String> nextAllString = null;// 结果筛选之后的字符串集合private char[] test = null;// 测试字符串，记录猜对的字母和字母所在的位置private int[] num = null; // 记录字母在字符串匹配中的个数和位置private int count = 0;// 记录猜错的次数 最大为8；boolean resu = false;// 结果为true 即为猜出结果否则为没猜出来// 传入需要匹配的字符串，和原始单词位数的集合autoJudge(String str, ParseToken parseToken) {judgeString = str;this.parseToken = parseToken;}public void getResult() {correctChar = new ArrayList<String>();wrongChar = new ArrayList<String>();test = new char[judgeString.length() + 5];for (int i = 0; i < judgeString.length() + 5; i++) {test[i] = ' ';}// 猜第一个字母;char c1 = getFirst();// 判断是否正确，错误返回-1， 正确返回正确的位数，并更新num 数组/* * 在一个单词中因为存在重复的字母出现,比如 hello,当猜字母 l 时，那么返回的结果就是2，num中记录2个l 所在的位置 */int isHas = containKey(c1);// begin// 拿到第一个符合字母if (isHas == -1) {count++;// 猜错计数器加 1wrongChar.add(c1 + "");// 将包含错误字母的单词全删除，更新所在位数的单词库deleteDoc(c1);// 猜下一个字母char c2 = getNext();isHas = containKey(c2);if (isHas == -1) {/* 循环猜，直到找到第一个匹配的单词 */while (isHas == -1) {count++;wrongChar.add(c2 + "");// 单字符删除deleteDoc2(c2);c2 = getNext();isHas = containKey(c2);if (count == 8)break;}correctChar.add(c2 + "");for (int i = 0; i < isHas; i++) {test[num[i]] = c2;}} else {correctChar.add(c2 + "");for (int i = 0; i < isHas; i++) {test[num[i]] = c2;}}} else {correctChar.add(c1 + "");for (int i = 0; i < isHas; i++) {test[num[i]] = c1;}nextAllString = parseToken.tokenString[judgeString.length()];}// endif (count < 8) {// 猜对了第一个字母之后，做全匹配删除deleteDoc3();nextBack();}if (resu) {System.out.println("随机出来的字符串是：" + judgeString);System.out.println("错误匹配的次数为：" + count);System.out.print(" 错误匹配的字符/字符串分别为：");for (int i = 0; i < wrongChar.size(); i++)System.out.print(wrongChar.get(i) + " ");System.out.println();System.out.print("正确匹配的字符为：");for (int i = 0; i < correctChar.size(); i++) {System.out.print(correctChar.get(i) + " ");}System.out.println();}}private void nextBack() {if (resu)return;if (count > 8)return;/* * getNext2() 函数会判断这一次取的字母不是已经在正确匹配字符串中的字母 */char c = getNext2();int isHas = containKey(c);if (isHas == -1) {count++;wrongChar.add(c + "");deleteDoc2(c);// 单字符匹配删除} else {correctChar.add(c + "");// 更新testfor (int i = 0; i < isHas; i++) {test[num[i]] = c;}deleteDoc3();// 全匹配删除}// 剩余单词分析if (!parseRemain() || !isSuccess()) {nextBack();} elsereturn;}// 测试输出结果----调试用// private void put() {// System.out.println(judgeString);// for(int i=0; i < test.length; i++)// System.out.print(test[i]);// System.out.println();// System.out.println(nextAllString.size());// System.out.println("count = " + count);// Iterator<String> it = nextAllString.iterator();// while(it.hasNext()){// System.out.println(it.next());// }//// }// 剩余的字符串分析，如果找到则返回true 否则返回false;/* * 如果剩余的字符小于还可以错误的次数则可以保证得出正确结果. * */private boolean parseRemain() {if (nextAllString.size() <= (8 - count)) {Iterator<String> it = nextAllString.iterator();while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();if (tmp.equals(judgeString)) {resu = true;System.out.println("_________________在剩余分析中找到结果是：" + tmp);return true;} else {wrongChar.add(tmp);count++;}}}return false;}private char getNext2() {boolean[] ch = new boolean[100];Iterator<String> it = nextAllString.iterator();// 统计出现的字母while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();for (int i = 0; i < tmp.length(); i++) {// 剔除不常用的符号 比如'-'if (tmp.charAt(i) < 'A')break;ch[tmp.charAt(i) - 'A'] = true;}}// 拿到出现的字母中最大的单词包含量int[] count = new int[100];int max = 0, maxPos = -1;for (int i = 0; i < ch.length; i++) {if (ch[i]) {if (isExist((char) ('A' + i)))continue;count[i] = getNextCount((char) ('A' + i));if (count[i] > max) {max = count[i];maxPos = i;}}}char c = (char) (maxPos + 'A');return c;}/* * 判断当前的单词是否已经出现过 * 出现过返回true * */private boolean isExist(char c) {Iterator<String> it = correctChar.iterator();while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();if (tmp.charAt(0) == c)return true;}return false;}// 匹配成功返回 true 否则 false;private boolean isSuccess() {int i;for (i = 0; i < judgeString.length(); i++) {if (judgeString.charAt(i) != test[i])break;}if (i != judgeString.length())return false;// 直接打印结果System.out.print("当前分析中找到的结果__________:");for (i = 0; i < test.length; i++)System.out.print(test[i]);System.out.println();resu = true;return true;}/* * 全字符匹配删除 * */private void deleteDoc3() {List<String> tmpString = new ArrayList<String>();Iterator<String> it = nextAllString.iterator();while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();int j;for (j = 0; j < test.length; j++) {if (test[j] != ' ') {if (tmp.charAt(j) != test[j])break;}}if (j == test.length) {tmpString.add(tmp);}}nextAllString = tmpString;}/* * 单字符匹配删除 * */private void deleteDoc2(char c2) {List<String> tmpString = new ArrayList<String>();Iterator<String> it = nextAllString.iterator();while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();int i;for (i = 0; i < tmp.length(); i++) {if (tmp.charAt(i) == c2)break;}if (i == tmp.length()) {tmpString.add(tmp);}}nextAllString = tmpString;}/* * 猜下一个可能出现的字母 * */private char getNext() {boolean[] ch = new boolean[100];Iterator<String> it = nextAllString.iterator();// 统计出现的字母while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();for (int i = 0; i < tmp.length(); i++) {// 剔除不常用的符号 比如'-'if (tmp.charAt(i) < 'A')break;ch[tmp.charAt(i) - 'A'] = true;}}// 拿到出现的字母中最大的单词包含量int[] count = new int[100];int max = 0, maxPos = -1;for (int i = 0; i < ch.length; i++) {if (ch[i]) {count[i] = getNextCount((char) ('A' + i));if (count[i] > max) {max = count[i];maxPos = i;}}}char c = (char) (maxPos + 'A');return c;}/* * 拿到字母在当前所有字符串中出现的个数 * */private int getNextCount(char c) {Iterator<String> it = nextAllString.iterator();int count = 0;while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();for (int i = 0; i < tmp.length(); i++) {if (tmp.charAt(i) == c) {count++;break;}}}return count;}private void deleteDoc(char c1) {nextAllString = new ArrayList<String>();int length = judgeString.length();Iterator<String> it = parseToken.tokenString[length].iterator();while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();int i;for (i = 0; i < tmp.length(); i++) {if (tmp.charAt(i) == c1)break;}if (i == tmp.length()) {nextAllString.add(tmp);}}}/* * 判断猜的字母是否在匹配的字符串中，如果 * 存在那么返回存在的位数，否则返回-1 * */private int containKey(char c1) {int tmp[] = new int[10];int length = 0;int i;for (i = 0; i < judgeString.length(); i++) {if (judgeString.charAt(i) == c1) {tmp[length++] = i;}}num = tmp;if (length > 0)return length;elsereturn -1;}/* * 第一次猜 * */private char getFirst() {int length = judgeString.length();boolean[] ch = new boolean[100];Iterator<String> it = parseToken.tokenString[length].iterator();while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();for (int i = 0; i < tmp.length(); i++) {// 剔除不常用的符号 比如'-'if (tmp.charAt(i) < 'A')break;ch[tmp.charAt(i) - 'A'] = true;}}int[] count = new int[100];int max = 0, maxPos = -1;for (int i = 0; i < ch.length; i++) {if (ch[i]) {count[i] = getCount((char) ('A' + i));if (count[i] > max) {max = count[i];maxPos = i;}}}char c = (char) (maxPos + 'A');return c;}private int getCount(char c) {int length = judgeString.length();Iterator<String> it = parseToken.tokenString[length].iterator();int count = 0;while (it.hasNext()) {String tmp = it.next();for (int i = 0; i < tmp.length(); i++) {if (tmp.charAt(i) == c) {count++;break;}}}return count;}}

最后是一些其他的主调用程序：

main ：

package tangman_01;import java.io.BufferedReader;import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileNotFoundException;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;import FileHelp.fileHelp;import html.htmlHelp;public class main {public static void main(String[] args) {int size = 10;Start []start = new Start[size];for(int i=0; i < size; i++){start[i] = new Start();start[i].startGame();System.out.println("--------------------------");}}}

start 类：

package tangman_01;import html.htmlHelp;import java.io.File;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;import java.util.Random;import FileHelp.fileHelp;public class Start {ParseToken parseToken = null;public void startGame() {// 拿到单词库getToken(); // 分析单词库，即将单词以字母的位数做分析parseToken();// 生成的随机单词String str = randomSelect();autoJudge resu = new autoJudge(str, parseToken);resu.getResult();}private String randomSelect() {int size = parseToken.allString.size();Random rdl = new Random();String str = parseToken.allString.get(rdl.nextInt(size));return str;}private void parseToken() {parseToken = new ParseToken();parseToken.parseToken();}private void getToken() {File file = new File("doc.txt");      if(file.exists()){          return;    }  String[] str = { "ab", "bc", "cd", "df", "fh", "hl", "lo", "or", "rt","tw", "wz" };htmlHelp html = new htmlHelp();for (int i = 0; i < str.length; i++) {String url = "http://cet.hjenglish.com/zt/sijicihui" + str[i] + "/";String s = html.getContent(url, str[i]);if (s != null && !"".equals(s))html.parseDocument(s);}html.writeFileByFileWriter("doc.txt", html.list);}}

文件操作类：

package FileHelp;import java.io.BufferedReader;import java.io.File;import java.io.FileInputStream;import java.io.FileNotFoundException;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class fileHelp {public static List<String> readFileByLines(String filePath){      File file = new File(filePath);      if(!file.exists() || !file.isFile()){          return null;      }            List<String> content = new ArrayList<String>();      try {          FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);          InputStreamReader inputStreamReader = new InputStreamReader(fileInputStream, "GBK");          BufferedReader reader = new BufferedReader(inputStreamReader);          String lineContent = "";          while ((lineContent = reader.readLine()) != null) {              content.add(lineContent);          }                    fileInputStream.close();          inputStreamReader.close();          reader.close();      } catch (FileNotFoundException e) {          e.printStackTrace();      } catch (IOException e) {          e.printStackTrace();      }      return content;  }  }