C语言探索之旅 | 第一部分第十课:第一个C语言小游戏

作者 谢恩铭,公众号「程序员联盟」(微信号:coderhub)。
转载请注明出处。
原文:https://www.jianshu.com/p/7d03f054c2d1

《C语言探索之旅》全系列

内容简介


  1. 前言
  2. 准备工作和建议
  3. 我的代码
  4. 改进方案
  5. 第一部分第十一课预告

1. 前言


上一课是 C语言探索之旅 | 第一部分第九课:循环语句

经过前面这么多课的努力,我们终于迎来了第一个比较正式的程序:一个 C语言小游戏。

虽然这个游戏没有图形界面,是命令行的形式,但是不论怎样,这都是一个小小的里程碑。

我们的目的是让大家看到经过之前几课的学习,你已经可以完成一些有意思的事了。

虽然我们知道理论是很好的,但是如果我们不能把所学的理论付诸实践,那也很没有意思。

信不信由你,你其实已经有水平实现自己的第一个有意思的程序了。

2. 准备工作和建议


程序的原理

在动手编程之前,得先跟大家说一下这个程序是干什么的。

我们可以称呼这个游戏为《或多或少》。

游戏的原理是这样:

  1. 每一轮电脑从 1 到 100 中随机抽一个整数。

  2. 电脑请求你猜这个数字,因此你要输入一个 1 到 100 之间的整数。

  3. 电脑将你输入的数和它抽取的数进行比较,并告知你的数比它的数大了还是小了。

  4. 然后它会再次让你输入数字,并告诉你比较的结果。

  5. 一直到你猜到这个数为止,一轮结束。

游戏的目的,当然就是用最少的次数猜到这个“神秘”数字。虽然没有绚丽的图形界面,但是或多或少,这都是你的第一个游戏了,应该值得骄傲。

下面演示了一轮的样式,你要编程来实现它:

这个数字是什么?50
猜小了!
这个数字是什么?75
猜小了!
这个数字是什么?85
猜大了!
这个数字是什么?80
猜大了!
这个数字是什么?78
猜小了!
这个数字是什么?79
太棒了,你猜到了这个神秘数字!!

随机抽取一个数


但大家要问了:“如何随机地抽取一个数呢?不知道怎么办啊,臣妾做不到啊。”

诚然,我们还没学习如何来产生一个随机数。让亲爱的电脑兄来做这个是不简单的:它很会做运算,但是要它随机选择一个数,它还不知道怎么做呢。

事实上,为了“尝试”得到一个随机数,我们不得不让电脑来做一些复杂的运算。好吧,归根结底还是做运算。

我们有两个解决方案:

  • 请用户通过 scanf 函数输入这个神秘数字,那么就需要两个玩家咯。一个选数字,一个猜数字。

  • 孤注一掷地让电脑来为我们自动产生一个随机数。好处是:只需要一个玩家,可以自娱自乐。缺点是:需要学习该怎么做...

我们来学习用第二种方案编写这个游戏,当然你也可以之后自己编写第一种方案的代码。

为了生成一个随机数,我们要用到 rand() 函数(rand 是英语 random 的缩写,表示“随机的”)。

顾名思义,这个函数能为我们生成随机数。但是我们还想要这个随机数是在 1 到 100 的整数范围内(如果没有限定范围,那会很复杂)。

我们会用到以下的形式:

srand(time(NULL));
mysteryNumber = (rand() % (MAX - MIN + 1)) + MIN;

第一行(srand 函数)用于初始化随机数的生成器。srand 其实是 seed random 的缩写。seed 在英语中是“种子”的意思。

给出 百度百科 的简单解释:

srand 和 rand 配合使用产生伪随机数序列。rand 函数在产生随机数前,需要系统提供的生成伪随机数序列的种子,rand 根据这个种子的值产生一系列随机数。如果系统提供的种子没有变化,每次调用 rand 函数生成的伪随机数序列都是一样的。srand(unsigned seed) 通过参数 seed 改变系统提供的种子值,从而可以使得每次调用 rand 函数生成的伪随机数序列不同,从而实现真正意义上的“随机”。通常可以利用系统时间来改变系统的种子值,即 srand(time(NULL)),可以为 rand 函数提供不同的种子值,进而产生不同的随机数序列。


所谓的“伪随机数”指的并不是假的随机数,这里的“伪”是有规律的意思。其实绝对的随机数只是一种理想状态的随机数,计算机只能生成相对的随机数即伪随机数。计算机生成的伪随机数既是随机的又是有规律的 -- 一部份遵守一定的规律,一部份则不遵守任何规律。比如“世上没有两片形状完全相同的树叶”,这正点到了事物的特性 -- 规律性;但是每种树的叶子都有近似的形状,这正是事物的共性 -- 规律性。从这个角度讲,我们就可以接受这样的事实了:计算机只能产生伪随机数而不是绝对的随机数。


通过 time() 函数来获得计算机系统当前的日历时间(Calendar Time),处理日期时间的函数都是以本函数的返回值为基础进行运算。其原型为:time_t time(time_t * t); 如果你已经声明了参数t,你可以从参数t返回现在的日历时间,同时也可以通过返回值返回现在的日历时间,即从一个时间点(例如:1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒)到现在此时的秒数。如果参数为空(NULL),函数将只通过返回值返回现在的日历时间。

如果我们在使用 rand 函数前没有用 srand 函数制定 seed 的值,或者虽然用了 srand 函数,但是给它的参数是一个常量,比如 srand(1),那么每次程序运行 rand 产生的数字都是一样的。只有用例如 time() 函数来给一个每次都不一样的 seed 值,才能使得 rand 的返回值不一样,才能做到“随机”。

srand 函数只需要在 rand 函数前面调用一次就够了,也只能调用一次,之后你想要调用 rand 函数几次都无所谓,但是每个程序中不能用两次 srand 函数,切记。

上面代码格式中的 MAX 和 MIN 是常量或 const 类型的变量。MAX 是 Maximum 的缩写,表示“最大”。MIN 是 Minimum 的缩写,表示“最小”。顾名思义,MAX 和 MIN 分别是你规定的范围的最大值和最小值。

建议在程序的一开始定义这两个 const 类型的变量:

const int MAX = 100, MIN = 1;

引入的库


为了程序能够顺利运行,我们需要引入三个库:

  • stdio.h
  • stdlib.h
  • time.h

我们以前的课说过库的作用。库里面提供一些定义好的函数,比如 time.h里面就有我们的 time() 函数,stdlib 中有 rand 和 srand 函数。

好啦,我不继续透露了。我们已经说明了游戏的原理,给出了一轮游戏的运行例子,也给出了主要的随机数生成代码,该轮到你来完成游戏的代码了。加油,相信你可以的!

4. 我的代码


希望大家自己先写代码,查阅一些资料,或复习前面几课的内容。运行成功了或实在写不出来才来看答案。

以下给出我的版本。当然了,这个游戏的代码可以有不同的版本。你完全可以自己发挥。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main (int argc, char** argv)
{
    int mysteryNumber = 0, guessNumber = 0;
    const int MAX = 100, MIN = 1;
    // 生成随机数
    srand(time(NULL));
    mysteryNumber = (rand() % (MAX - MIN + 1)) + MIN;
    /* 程序的循环部分, 如果用户没猜中数字,就一直进行循环 */
    do
    {
        // 请求用户输入所猜数字
        printf("这个数字是什么 ? ");
        scanf("%d", &guessNumber);
        // 比较用户输入的数字和神秘数字
        if (mysteryNumber > guessNumber)
            printf("猜小了 !\n\n");
        else if (mysteryNumber < guessNumber)
            printf("猜大了 !\n\n");
        else
            printf ("太棒了,你猜到了这个神秘数字 !!\n\n");
    } while (guessNumber != mysteryNumber);

    return 0;
}

程序的解释(从上到下的顺序)

  1. 预处理指令:就是开头的那三行,以 # 开始。include 是英语“包含,引入”的意思,所以表示引入什么库。

  2. 变量:这个游戏中,不需要太多变量,只有一个用于记录用户输入的数字的变量 guessNumber,和一个电脑随机抽取的数字 mysteryNumber。guess 表示“猜”,mystery 表示“神秘”,number 表示“数字”。我们也定义了两个常量(const 变量,其实叫只读变量比较准确)MAX 和 MIN,值分别是 100 和 1。这样定义的好处是,如果你后面要改这两个数值,会很方便,直接改这一行的两个值就好了。如果没有用 MAX 和 MIN 而是在程序里每一个地方写 100 和 1 的话,那如果以后要改数值,工作量就大了。

  3. 随机数:srand 和 rand 那两行,用于生成在 1 和 100 之间的一个随机数,值赋给 mysteryNumber。

  4. 循环:我选择用 do...while 循环。理论上一个 while 循环也可以做到,但我觉得这里用 do...while 可能更合逻辑。为什么呢?还记得 do...while 循环的特点吗?就是循环体里的指令至少会执行一次,不像 while 循环可能一次也不执行。这里我们至少要让用户输入一次数字,不可能用户一次也不输入就猜到了数字。

  5. 在每一次进入循环体里运行时,我们都请求用户输入一个数字,并且把这个数字的值赋给 guessNumber 变量,接下来就比较 guessNumber 和 mysteryNumber(需要猜的数字)的大小:

    • mysteryNumber 大于 guessNumber,那么输出“猜小了”,继续循环;
    • mysteryNumber 小于 guessNumber,那么输出“猜大了”,继续循环;
    • mysteryNumber 等于 guessNumber,也就是 else 语句的情况,就说明我们猜对了,输出“太棒了,你猜到了这个神秘数字!”,结束循环。
  6. 循环也需要一个条件,我们给出的条件是:只要猜的数字和神秘数字不一样,循环就继续。

4. 改进方案

现在这个游戏还是很基础很简单的,但是可以有以下的改进方案:

  1. 增加一个记录步数的计数器,在你猜对的时候输出:“太棒了,你用**步猜到了这个神秘数字!”

  2. 目前的程序只进行一轮就结束了,如果玩家不过瘾,还想继续下一轮怎么办呢?可以加入一个问题:“你还想继续玩吗?”,等待用户输入数字来回答。定义一个布尔值 continue(continue 表示“继续”)来存储用户输入的回答,比如 continue 的默认值是 1,就是用户默认是继续玩下一轮的;但如果用户输入 0,那么程序停止,游戏结束。

  3. 增加一个模式:双人模式。可以你出题我来猜。但是我希望你能够在程序一开始就让用户选择是玩哪一种模式,是经典的人机对战,还是人人对战。如果是双人模式的人人对战,那么就不是用 srand 和 rand 来产生神秘数字了,而是让玩家一通过 scanf 来输入这个数字。

  4. 设置几个难度级别,让玩家选择:初级(1-100 中的一个数),中级(1-1000 中的一个数),高级(1-10000 中的一个数)。如果你这样设计,就需要改写 MAX 值了,而此时 MAX 就不能再是一个 const 变量了,必须要把 MAX 前面的 const 去掉,MIN 的还能保留。

你也可以自己增设难度,想出更多好玩的点子来丰富这个游戏。通过完善和改进这个小游戏,你会学到更多。

5. 第一部分第十一课预告


今天的课就到这里,一起加油吧!

下一课:C语言探索之旅 | 第一部分第十一课:函数

下一课我们来学习函数这个极为重要和有用的内容吧!


我是 谢恩铭,公众号「程序员联盟」(微信号:coderhub)运营者,慕课网精英讲师 Oscar 老师,终生学习者。
热爱生活,喜欢游泳,略懂烹饪。
人生格言:「向着标杆直跑」

推荐阅读更多精彩内容