华容道与数据结构 (7)

十一、 Layout的设计

Layout在我的程序中充当"布局"，也就是说记录当前棋盘的状态。棋盘状态其实无外乎就是10个棋子的位置以及2个空格的位置而已。所以在Layout类中包含了两个成员：

public class Layout
{
  private Chessman[] _chessmen = new Chessman[10];
  private BlankPosition _blankPosition;
  
  …………
}

同时，Layout应当具有将自己转换为4字节整数的功能。所以提供了ToInt函数。关于转换的方式，可以参考《华容道与数据结构 (1)》中的内容。我这里需要说的是如何将Layout转换为整数。

由于Layout中的每个棋子都有其坐标值，例如如下布局：

 

为了正确对棋子编号，我们需要一个排序操作，而这个排序的依据就是先按纵坐标排，纵坐标相同的按横坐标排。排序后就可以根据每个棋子的类型生成对应的整数。就上面这个例子来说，我们可以得到如下表：

棋子	类型	Y	X	Y×10＋X	顺序号
赵云	VChessman	0	0	0	1
曹操	General	0	1	1	A
张飞	VChessman	0	3	3	2
马超	VChessman	2	0	20	3
黄忠	VChessman	2	3	23	6
关羽	HChessman	4	1	41	10
卒1	Solider	2	1	21	4
卒2	Solider	2	2	22	5
卒3	Solider	3	1	31	7
卒4	Solider	3	2	32	8
空格1	Blank	4	0	40	9
空格2	Blank	4	3	43	11

按照Y×10＋X公式排序后得到的顺序号正好是我们棋子的编号。剩下的事情就是将这些棋子串起来，形成一个整数值。在这里我们使用左移运算符。前面的设计中用二进制的00表示空格，01表示卒，10表示竖放，11表示横放，这与ChessmanTypeEnum中各棋子的整数值正好相对应。所以我们可以如此完成串接过程（仅仅以8位二进制位来演示）：

int result = 0;       //二进制的00000000
a = 2;                //二进制的10，竖放棋子
b = 3;                //二进制的11，横放棋子
c = 1;                //二进制的01，卒
result = a;           //二进制的00000010
result = result << 2; //左移两位00001000
result += b;          //得到结果00001011
result = result << 2; //左移两位00101100
result += c;          //得到结果00101101

其中左移运算给新棋子的加入腾出位置。具体Layout中的实现可以参考代码中的ToInt方法，这里就不再多说。

Layout中另外一处需要注意的问题就是在类的定义中有这样的两个数组：

private Chessman[] _chessmen = new Chessman[10];
private Chessman[] sortedChessmen  = new Chessman[12];

其中的sortedChessmen起到什么作用？我们知道数组是引用型的变量，为了兼顾排序求Int以及Layout的复制操作，我们需要两个数组，一个是不排序的，而另外一个是排序的，但它们都指向同一内存中的对象。这样在求整数以及追踪第几个棋子被移动的过程中，我们使用sortedChessmen，在复制Layout时我们使用_chessmen，但最终引用的对象确是同一个对象。如下图所示：

 

sortedChessmen在Layout的InitLayoutMap方法中被初始化，使用快速排序法进行排序操作（有关快速排序法将在下部分内容中加以介绍）。

Layout中还有一个只读属性IsFinished属性，用来判断当前棋局是否可以结束，其实就是判断曹操是否移动到了指定位置而已。该属性在ToInt方法中被初始化。