FizzBuzz的一种解法

原创
2014/05/06 13:39
阅读数 8.7K

今天刚好在oschina上看到关于Thoughtworks的一道题目:FizzBuzzWhizz。有好几个人提供了不同的解法,于是兴起也自己实现一个。

题目:FizzBuzzWhizz

你是一名体育老师,在某次课距离下课还有五分钟时,你决定搞一个游戏。此时有100名学生在上课。游戏的规则是:

  1. 你首先说出三个不同的特殊数,要求必须是个位数,比如3、5、7。
  2. 让所有学生拍成一队,然后按顺序报数。
  3. 学生报数时,如果所报数字是第一个特殊数(3)的倍数,那么不能说该数字,而要说Fizz;如果所报数字是第二个特殊数(5)的倍数,那么要说Buzz;如果所报数字是第三个特殊数(7)的倍数,那么要说Whizz。
  4. 学生报数时,如果所报数字同时是两个特殊数的倍数情况下,也要特殊处理,比如第一个特殊数和第二个特殊数的倍数,那么不能说该数字,而是要说FizzBuzz, 以此类推。如果同时是三个特殊数的倍数,那么要说FizzBuzzWhizz。
  5. 学生报数时,如果所报数字包含了第一个特殊数,那么也不能说该数字,而是要说相应的单词,比如本例中第一个特殊数是3,那么要报13的同学应该说Fizz。如果数字中包含了第一个特殊数,那么忽略规则3和规则4,比如要报35的同学只报Fizz,不报BuzzWhizz。

第一步:准备模具——建模及拆分

我认为建模是代码设计最重要的一部分。如何设计一个扩展性强、同时又能很好解决问题的模型,是个比较讲究的地方。

其实整个问题就是将一个顺序的数字串,转化为一个字符串的过程。因为在问题中,各个同学的报数是互不影响的,所以这里我将问题继续拆解,变成“将一个数字转化为一个字符串”的过程NumberSayer,和将多个NumberSayer的结果整合起来的NumberSequenceSayer。在这里,我们考虑数字、输出字符、甚至判断策略都是可变的,而这个接口完全能够满足需要。

这里NumberSayer定义的非常简单,因为接口越简单,系统模块间耦合性越小。

public interface NumberSayer {

    /**
     * Say a number
     * @param number
     * @return can be null
     */
    public String say(int number);
}

根据题目,NumberSayer其实是会有多个的,但是我决定仍然只在NumberSequenceSayer中持有一个NumberSayer,然后用内部组合模式来代替外部的组合——这样可以减少耦合性。

public class NumberSequenceSayer {

    private final NumberSayer numberSayer;

    private final int startNumber;

    private final int endNumber;

    private static String SEPARATOR = System.getProperty("line.separator");

    public NumberSequenceSayer(NumberSayer numberSayer, int startNumber, int endNumber) {
        this.numberSayer = numberSayer;
        this.startNumber = startNumber;
        this.endNumber = endNumber;
    }

    public String say() {
        StringBuilder accum = new StringBuilder();
        for (int i = startNumber; i <= endNumber; i++) {
            String say = numberSayer.say(i);
            if (say != null) {
                accum.append(say).append(SEPARATOR);
            }
        }
        return accum.toString();
    }
}

第二步:填充面粉——细化策略

组合策略

之前说过,我们要使用组合模式。就这个题目的例子而言,我们至少需要两种组合方式:

  1. 累加关系 ConcatNumberSayer

    多个NumberSayer会同时生效,例如15会输出FizzBuzz。按照添加的顺序决定字符串排列顺序。

  2. 互斥关系 OrNumberSayer

    只有一个NumberSayer会生效,例如FizzBuzz输出后不再输出15这个数字本身。

单个策略的实现

同时,我们发现,其实目前的几种例子,都是一个“匹配”->“返回指定字符串”的过程,于是我们定义Matcher对象:

public interface Matcher {

    public boolean isMatch(int number);

}

和一个基本类:

public class MatchNumberSayer implements NumberSayer {

    private Matcher matcher;

    private final String mapWord;

    protected MatchNumberSayer(Matcher matcher, String mapWord) {
        this.matcher = matcher;
        this.mapWord = mapWord;
    }

    public String getMapWord() {
        return mapWord;
    }

    @Override
    public String say(int number) {
        if (matcher.isMatch(number)) {
            return getMapWord();
        } else {
            return null;
        }
    }

}

这里我们用模板方法的方式,将mapWord的部分的代码复用了起来。

最后我们只需要定义一些Matcher即可:

//取模判断
public class ModMatcher implements Matcher {

    private int divisor;

    private int remainder;

    protected ModMatcher(int divisor, int remainder) {
        this.divisor = divisor;
        this.remainder = remainder;
    }

    @Override
    public boolean isMatch(int number) {
        return number % divisor == remainder;
    }
   
}
//数字的字面值包含关系
public class LiteralContainsMatcher extends NumberSayerBuildMatcher {

    private int matchNumber;

    public LiteralContainsMatcher(int matchNumber) {
        this.matchNumber = matchNumber;
    }

    @Override
    public boolean isMatch(int number) {
        return String.valueOf(number).contains(String.valueOf(matchNumber));
    }
}

第三步:加点奶油——方便的API facade

最后我决定使用最近Java比较流行的fluent API,这可以最大程度让程序的API接近自然语言。虽然这种方式不见得最好,但是比起把一堆Factory和Strategy暴露给用户还是要好太多了。这个API是不是看起来有点酷炫?

NumberSequenceSayer numberSequenceSayer = NumberSequenceSayerBuilder.custom()
   .setNumberSayer(
       or(contains(3).thenReturn("Fizz"))
       .or(
           concat(
              mod(3).is(0).thenReturn("Fizz"),
              mod(5).is(0).thenReturn("Buzz"),
              mod(7).is(0).thenReturn("Whizz")
           )
       )
       .or(echoInputNumber())
   )
   .setStartNumber(1).setEndNumber(100).get();
System.out.println(numberSequenceSayer.say());

总结

至此项目完成,总结一下:粗粒度的设计,为了可扩展性;细粒度的实现,为了复用性。

项目地址:https://github.com/code4craft/FizzBuzzWhizz

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半年后重新看到这篇文章,表示链式API、变化点抽象都非常赞。同时代码上有一些命名的小反馈:

* isMatch() 直接命名为 matches() 就可以了
* MatchNumberSayer.say() 方法体,用三元表达式 ? : 可以节省三行代码? 个人偏好

另外,像这种输入输出非常非常明确的题目,是不是刚好是函数式语言的强项?一口气写了5个if就把题目搞定了,再把一些容易变化的点抽出去,比如三个数可能变化,说的word可能变化,抽出去就可以了。当然,规则之间的次序就是通过硬编码了。
2016/08/24 02:06
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79 点赞!自己做的因为没有抽象到Or和Concat这一层,打算把所有的规则都当成一个'Rule'来抽象,最后就遇到困难了。学习了!
2016/01/02 15:55
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黄大的思路就是清晰,编程思想更值得我们学习,小弟在此膜拜了。
2014/05/07 09:16
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好牛逼。
2014/05/06 17:54
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