分支和循环以及猜数字游戏的实现

简介: 分支和循环以及猜数字游戏的实现

随机书生成

rand

C语言中有一个函数叫rand函数,它可以生成随机数,代码格式如下:

int rand(void)

rand函数会返回一个伪随机数,这个随机数的范围是在0~RAND_MAX之间,这个RAND_MAX的大小是依赖编译器上实现的,但是大部分编译器上是32767。

并且我们在使用rand函数时也应包含头文件stdlib.h

下面是rand函数的实际应用

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main()
{
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 printf("%d\n", rand());
 return 0;
}

运行结果如下

但当我们多次运行后结果为

我们可以看到虽然一次运行中产生的5个数字是相对随机的,但是下一次运行程序生成的结果和上一次一模一样,这就说明有点问题。

如果再深入了解一下,我们就不难发现,其实rand函数生成的随机数是伪随机的,伪随机数不是真正的随机数,是通过某种算法生成的随机数。真正的随机数的是无法预测下⼀个值是多少的。而rand函数是对一个叫“种子”的基准值进行运算生成的随机数,也就是rand函数会受到基准值的一些限制,当基准值固定时每次打印的数字也都是固定的。

之所以前面每次运行程序产生的随机数序列是⼀样的,那是因为rand函数生成随机数的默认种子是1。如果要生成不同的随机数,就要让种子是变化的。

srand

为了解决“种子”的问题,我们引入了srand函数

srand函数是用来初始化随机数的生成器,srand的格式如下:

void srand (unsigned int seed);

程序中在调用 rand 函数之前先调用 srand 函数,通过 srand 函数的参数seed来设置rand函数生成随机数的时候的种子,只要种子在变化,每次生成的随机数序列也就变化起来了。

理想情况是只用srand函数就可以将rand生成的随机值完全随机化,但实际上我们需要不断的输入seed的数值,这样就导致了一个问题,seed并不是随机的。

有的人可能会想,如果我们用for循环,然后定义一个整形数值i=0,让i在for循环中不断变化数值,这样是不是就可以解决这个问题了,但实际上,我们知道for循环需要一个i的范围,比如i<5,这个范围是具体的,因此循环也是有限的,循环最终会有结束的时候。所以for循环并不能解决问题,其他的循环也是如此。

time

为了解决上诉问题,我们需要一个能无限变化的数字,而函数time刚好满足这个条件。

time函数会返回当前的⽇历时间,其实返回的是1970年1月1日0时0分0秒到现在程序运行时间之间的差值,单位是秒。返回的类型是time_t类型的,time_t 类型本质上其实就是32位或者64位的整型类

型。

time函数的格式如下:

time_t time (time_t* timer);

time函数的参数 timer 如果是非NULL的指针的话,函数也会将这个返回的差值放在timer指向的内存

中带回去。

如果 timer 是NULL,就只返回这个时间的差值。time函数返回的这个时间差也被叫做:时间戳。

time函数的时候需要包含头文件:time.h

//VS2022 上time_t类型的说明
#ifndef _CRT_NO_TIME_T
#ifdef _USE_32BIT_TIME_T
typedef __time32_t time_t;
#else
typedef __time64_t time_t;
#endif
#endif
typedef long __time32_t;
typedef __int64__time64_t;

如果只是让time函数返回时间戳,我们就可以这样写:

time(NULL);//调⽤time函数返回时间戳,这⾥没有接收返回值

那我们就可以让⽣成随机数的代码改写成如下:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
  //使⽤time函数的返回值设置种⼦
  //因为srand的参数是unsigned int类型,我们将time函数的返回值强制类型转换
  srand((unsigned int)time(NULL));
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  printf("%d\n", rand());
  return 0;
}

我们运行几次看看

我们可以看出,两次运行的结果都不一样,因此问题解决了

注意:srand函数是不需要频繁调用的,一次运行的程序中调用一次就够了(因为程序中在调用 rand 函数之前先调用 srand 函数,通过 srand 函数的参数seed来设置rand函数生成随机数的时候的种子,所以只需要调用一次)

设置随机数的范围

事实上虽然我们解决了如何让数字随机,但我们常常会在随机的基础上设定随机数的范围。

例如

1:⽣成0~99之间的随机数
rand() %100;//余数的范围是0~99(注意可能会有人觉得RAND_MAX为32767,
              所以32767%100就是他余数的最大值,但事实上不是这样的
              比如:199%100=99,299%100=99,所以余数最大值是99)
2:⽣成1~100之间的随机数
rand()%100+1;//%100的余数是0~99,0~99的数字+1,范围是1~100
3:要⽣成100~200的随机数
100 + rand()%(200-100+1)//余数的范围是0~100,加100后就是100~200
4:⽣成a~b的随机数
a + rand()%(b-a+1)

如果我们需要求在一个范围内生成一个数字的概率,我们只需要用for循环,当我们循环足够多时,那么就可以用生成指定的数字的和去除所有生成的数字的和。

猜数字游戏的实现

掌握了前面学习的这些知识,我们就可以写⼀些稍微有趣的代码了,比如:写⼀个猜数字游戏

游戏要求:

  1. 电脑自动生成1~100的随机数
  2. 玩家猜数字,猜数字的过程中,根据猜测数据的大小给出大了或小了的反馈,直到猜对,游戏结束
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
void game()
{
  int r = rand() % 100 + 1;
  int guess = 0;
  while (1)
  {
    printf("请猜数字>:");
    scanf("%d", &guess);
    if (guess < r)
    {
      printf("猜⼩了\n");
    }
    else if (guess > r)
    {
      printf("猜⼤了\n");
    }
    else
    {
      printf("恭喜你,猜对了\n");
      break;
    }
  }
}
void menu()
{
  printf("***********************\n");
  printf("****** 1. play ******\n");
  printf("****** 0. exit ******\n");
  printf("***********************\n");
}
int main()
{
  int input = 0;
  srand((unsigned int)time(NULL));
  do
  {
    menu();
    printf("请选择:>");
    scanf("%d", &input);
    switch (input)
    {
    case 1:
      game();
      break;
    case 0:
      printf("游戏结束\n");
      break;
    default:
      printf("选择错误,重新选择\n");
      break;
    }
  } while (input);
  return 0;
}
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