Java中实现州府问答系统：2D数组管理、排序与用户输入验证-java教程-PHP中文网

Java中实现州府问答系统：2D数组管理、排序与用户输入验证

本教程详细介绍了如何使用Java构建一个州府问答系统。内容涵盖了使用二维数组存储州名及其首都数据、实现冒泡排序对数据按首都名称进行排序、以及如何通过用户输入验证机制，处理大小写不敏感的答案，并最终统计正确率。文章提供了完整的代码示例和关键注意事项，帮助读者理解并实现类似的数据结构与算法应用。

1. 数据结构：使用二维数组存储州名与首都

在处理州名及其首都这类成对数据时，二维数组是一个非常直观且高效的选择。每个内部数组可以代表一个州及其对应的首都。例如，string[][] stateandcapital 声明了一个存储字符串的二维数组，其中 stateandcapital[i][0] 存储州名，stateandcapital[i][1] 存储首都名。

import java.util.Scanner;
import java.util.Arrays;

public class Assignment {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化存储州名和首都的二维数组
        String[][] stateAndCapitals = {
                {"Alabama", "Montgomery"}, {"Alaska", "Juneau"}, {"Arizona", "Phoenix"},
                {"Arkansas", "Little Rock"}, {"California", "Sacramento"}, {"Colorado", "Denver"},
                {"Connecticut", "Hartford"}, {"Delaware", "Dover"}, {"Florida", "Tallahassee"},
                {"Georgia", "Atlanta"}, {"Hawaii", "Honolulu"}, {"Idaho", "Boise"},
                {"Illinois", "Springfield"}, {"Indiana", "Indianapolis"}, {"Iowa", "Des Moines"},
                {"Kansas", "Topeka"}, {"Kentucky", "Frankfort"}, {"Louisiana", "Baton Rouge"},
                {"Maine", "Augusta"}, {"Maryland", "Annapolis"}, {"Massachusetts", "Boston"},
                {"Michigan", "Lansing"}, {"Minnesota", "Saint Paul"}, {"Mississippi", "Jackson"},
                {"Missouri", "Jefferson City"}, {"Montana", "Helena"}, {"Nebraska", "Lincoln"},
                {"Nevada", "Carson City"}, {"New Hampshire", "Concord"}, {"New Jersey", "Trenton"},
                {"New Mexico", "Santa Fe"}, {"New York", "Albany"}, {"North Carolina", "Raleigh"},
                {"North Dakota", "Bismarck"}, {"Ohio", "Columbus"}, {"Oklahoma", "Oklahoma City"},
                {"Oregon", "Salem"}, {"Pennsylvania", "Harrisburg"}, {"Rhode Island", "Providence"},
                {"South Carolina", "Columbia"}, {"South Dakota", "Pierre"}, {"Tennessee", "Nashville"},
                {"Texas", "Austin"}, {"Utah", "Salt Lake City"}, {"Vermont", "Montpelier"},
                {"Virginia", "Richmond"}, {"Washington", "Olympia"}, {"West Virginia", "Charleston"},
                {"Wisconsin", "Madison"}, {"Wyoming", "Cheyenne"}
        };

        System.out.println("原始州名和首都列表：");
        displayArray(stateAndCapitals); // 显示原始数据
    }

    /**
     * 辅助方法：显示二维数组的内容
     * @param arr 要显示的二维字符串数组
     */
    public static void displayArray(String[][] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(Arrays.toString(arr[i]));
        }
        System.out.println("--------------------");
    }
}

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为了验证数据是否正确存储和显示，我们可以编写一个辅助方法 displayArray 来遍历并打印数组的每一行。

2. 2D数组的排序：冒泡排序按首都名称

对二维数组进行排序时，核心思想与一维数组相似，但需要注意：当交换元素时，必须交换整个行以保持州名和首都的对应关系。如果只交换首都列，那么州名和首都的配对关系就会被破坏。

本教程将演示如何使用冒泡排序（Bubble Sort）根据首都名称（即数组的第二个元素，索引为1）对 stateAndCapitals 数组进行升序排列。

    /**
     * 对二维数组进行冒泡排序，根据指定列的值进行排序。
     * 在本例中，按首都名称（索引为1的列）进行排序。
     * @param arr 要排序的二维字符串数组
     * @param columnIndex 用于排序的列索引
     */
    public static void bubbleSort(String[][] arr, int columnIndex) {
        int n = arr.length;
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
                // 使用compareTo方法比较字符串，实现按字母顺序排序
                // arr[j][columnIndex] 是当前行的首都
                // arr[j + 1][columnIndex] 是下一行的首都
                if (arr[j][columnIndex].compareTo(arr[j + 1][columnIndex]) > 0) {
                    // 交换整个行，确保州名和首都的对应关系不变
                    String[] temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }

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在 main 方法中调用排序并显示结果：

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        // ... (在main方法中，紧接着displayArray(stateAndCapitals)之后)
        bubbleSort(stateAndCapitals, 1); // 按首都名称（索引1）排序
        System.out.println("按首都名称排序后的列表：");
        displayArray(stateAndCapitals); // 显示排序后的数据

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3. 用户输入与答案验证

实现问答系统的核心在于接收用户输入并验证其正确性。这包括以下几个关键点：

获取用户输入： 使用 java.util.Scanner 类来读取用户的键盘输入。
大小写不敏感比较： 用户输入的答案可能与正确答案的大小写不符。为了提供更好的用户体验，应将用户输入和正确答案都转换为统一的大小写（例如，都转为小写）再进行比较。String.toLowerCase() 或 String.toUpperCase() 方法对此非常有帮助。
统计正确答案： 维护一个计数器来记录用户回答正确的次数。

以下是实现用户问答和验证的完整代码：

    public static void main(String[] args) {
        // ... (二维数组初始化和排序代码)

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int correctCount = 0; // 记录正确答案数量

        System.out.println("\n现在开始进行州府问答挑战！");
        System.out.println("请输入每个州的首都名称，答案不区分大小写。");

        // 遍历数组，向用户提问并验证答案
        for (int i = 0; i < stateAndCapitals.length; i++) {
            String state = stateAndCapitals[i][0]; // 获取州名
            String correctCapital = stateAndCapitals[i][1]; // 获取正确首都

            System.out.print("请问 " + state + " 的首都是什么？ ");
            String userAnswer = scanner.nextLine(); // 读取用户输入

            // 将用户输入和正确答案都转换为小写进行比较，实现大小写不敏感
            if (userAnswer.toLowerCase().equals(correctCapital.toLowerCase())) {
                System.out.println("正确！");
                correctCount++;
            } else {
                System.out.println("错误。正确答案是：" + correctCapital);
            }
        }

        System.out.println("\n挑战结束！您总共答对了 " + correctCount + " 个问题。");
        scanner.close(); // 关闭Scanner，释放资源
    }

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4. 完整程序示例

将上述所有部分整合，形成一个完整的Java程序：

import java.util.Scanner;
import java.util.Arrays;

public class Assignment {

    public static void main(String[] args) {
        // 1. 初始化存储州名和首都的二维数组
        String[][] stateAndCapitals = {
                {"Alabama", "Montgomery"}, {"Alaska", "Juneau"}, {"Arizona", "Phoenix"},
                {"Arkansas", "Little Rock"}, {"California", "Sacramento"}, {"Colorado", "Denver"},
                {"Connecticut", "Hartford"}, {"Delaware", "Dover"}, {"Florida", "Tallahassee"},
                {"Georgia", "Atlanta"}, {"Hawaii", "Honolulu"}, {"Idaho", "Boise"},
                {"Illinois", "Springfield"}, {"Indiana", "Indianapolis"}, {"Iowa", "Des Moines"},
                {"Kansas", "Topeka"}, {"Kentucky", "Frankfort"}, {"Louisiana", "Baton Rouge"},
                {"Maine", "Augusta"}, {"Maryland", "Annapolis"}, {"Massachusetts", "Boston"},
                {"Michigan", "Lansing"}, {"Minnesota", "Saint Paul"}, {"Mississippi", "Jackson"},
                {"Missouri", "Jefferson City"}, {"Montana", "Helena"}, {"Nebraska", "Lincoln"},
                {"Nevada", "Carson City"}, {"New Hampshire", "Concord"}, {"New Jersey", "Trenton"},
                {"New Mexico", "Santa Fe"}, {"New York", "Albany"}, {"North Carolina", "Raleigh"},
                {"North Dakota", "Bismarck"}, {"Ohio", "Columbus"}, {"Oklahoma", "Oklahoma City"},
                {"Oregon", "Salem"}, {"Pennsylvania", "Harrisburg"}, {"Rhode Island", "Providence"},
                {"South Carolina", "Columbia"}, {"South Dakota", "Pierre"}, {"Tennessee", "Nashville"},
                {"Texas", "Austin"}, {"Utah", "Salt Lake City"}, {"Vermont", "Montpelier"},
                {"Virginia", "Richmond"}, {"Washington", "Olympia"}, {"West Virginia", "Charleston"},
                {"Wisconsin", "Madison"}, {"Wyoming", "Cheyenne"}
        };

        System.out.println("原始州名和首都列表：");
        displayArray(stateAndCapitals); // 显示原始数据

        // 2. 对二维数组进行冒泡排序，按首都名称排序
        bubbleSort(stateAndCapitals, 1); // 按首都名称（索引1）排序
        System.out.println("按首都名称排序后的列表：");
        displayArray(stateAndCapitals); // 显示排序后的数据

        // 3. 用户输入与答案验证
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int correctCount = 0; // 记录正确答案数量

        System.out.println("\n现在开始进行州府问答挑战！");
        System.out.println("请输入每个州的首都名称，答案不区分大小写。");

        // 遍历数组，向用户提问并验证答案
        for (int i = 0; i < stateAndCapitals.length; i++) {
            String state = stateAndCapitals[i][0]; // 获取州名
            String correctCapital = stateAndCapitals[i][1]; // 获取正确首都

            System.out.print("请问 " + state + " 的首都是什么？ ");
            String userAnswer = scanner.nextLine(); // 读取用户输入

            // 将用户输入和正确答案都转换为小写进行比较，实现大小写不敏感
            if (userAnswer.toLowerCase().equals(correctCapital.toLowerCase())) {
                System.out.println("正确！");
                correctCount++;
            } else {
                System.out.println("错误。正确答案是：" + correctCapital);
            }
        }

        System.out.println("\n挑战结束！您总共答对了 " + correctCount + " 个问题。");
        scanner.close(); // 关闭Scanner，释放资源
    }

    /**
     * 辅助方法：显示二维数组的内容
     * @param arr 要显示的二维字符串数组
     */
    public static void displayArray(String[][] arr) {
        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {
            System.out.println(Arrays.toString(arr[i]));
        }
        System.out.println("--------------------");
    }

    /**
     * 对二维数组进行冒泡排序，根据指定列的值进行排序。
     * 在本例中，按首都名称（索引为1的列）进行排序。
     * @param arr 要排序的二维字符串数组
     * @param columnIndex 用于排序的列索引
     */
    public static void bubbleSort(String[][] arr, int columnIndex) {
        int n = arr.length;
        for (int i = 0; i < n - 1; i++) {
            for (int j = 0; j < n - i - 1; j++) {
                // 使用compareTo方法比较字符串，实现按字母顺序排序
                if (arr[j][columnIndex].compareTo(arr[j + 1][columnIndex]) > 0) {
                    // 交换整个行，确保州名和首都的对应关系不变
                    String[] temp = arr[j];
                    arr[j] = arr[j + 1];
                    arr[j + 1] = temp;
                }
            }
        }
    }
}

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5. 注意事项与总结

数据完整性： 在对二维数组进行排序时，务必记住要交换整个行，而不是仅仅交换排序依据的列，以避免数据错乱。
字符串比较： Java中的 String 对象不能直接使用 < 或 > 进行比较。应使用 compareTo() 方法进行字典顺序比较，或者 equals() / equalsIgnoreCase() 方法进行相等性比较。
大小写处理： 对于用户输入，通常需要进行大小写不敏感处理，toLowerCase() 或 toUpperCase() 方法是实现这一功能的关键。
资源管理： 使用 Scanner 等资源时，在程序结束前调用 close() 方法是一个良好的编程习惯，可以释放系统资源。
模块化： 将显示数组和排序等功能封装成单独的方法（如 displayArray 和 bubbleSort），可以提高代码的可读性和复用性。

通过本教程，您应该已经掌握了在Java中使用二维数组管理数据、实现冒泡排序以及处理用户输入和验证的基本技能。这些是数据结构与算法学习中的基础且重要的概念，为更复杂的应用奠定了基础。

以上就是Java中实现州府问答系统：2D数组管理、排序与用户输入验证的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！