C語言探索之旅 | 第一部分第八課：第一個C語言小遊戲

-- 簡書作者 謝恩銘 轉載請註明出處

第一部分第八課：第一個C語言小遊戲

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上一課是C語言探索之旅 | 第一部分第七課：循環語句。

經過前七課的努力，我們終於來到了第一個比較正式的程序：一個C語言小遊戲。

雖然暫時還不介紹C語言的圖形編程，這個遊戲還是命令行的形式，但是不論怎樣，這都是一個小小的里程碑。

我們的目的是讓大家看到經過之前幾課的學習，你已經可以完成一些有意思的事了。

雖然我們知道理論是很好的，但是如果我們不能把所學的理論付諸實踐，那也很沒有意思，我們不就白學了那麼多理論。

信不信由你，你其實已經有水平實現自己的第一個有意思的程序了。

準備工作和建議

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程序的原理

在動手編程之前，得先跟大家說一下這個程序是幹什麼的。

我們可以稱呼這個遊戲爲《或多或少》。

遊戲的原理是這樣：

1. 每一輪電腦從1到100中隨機抽一個整數

2. 電腦請求你猜這個數字，因此你要輸入一個1到100之間的整數

3. 電腦將你輸入的數和它抽取的數進行比較，並告知你的數比它的數大了還是小了

4. 然後它會再次讓你輸入數字，並告訴你比較的結果

5. 一直到你猜到這個數爲止，一輪結束

遊戲的目的，當然就是用最少的次數猜到這個“神祕”數字。雖然沒有絢麗的圖形界面，但是或多或少，這都是你的第一個遊戲了，應該值得驕傲。

下面演示了一輪的樣式，你要編程來實現它：

這個數字是什麼？50
猜小了！
這個數字是什麼？75
猜小了！
這個數字是什麼？85
猜大了！
這個數字是什麼？80
猜大了！
這個數字是什麼？78
猜小了！
這個數字是什麼？79
太棒了，你猜到了這個神祕數字！！

隨機抽取一個數

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但大家要問了：怎麼來隨機地抽取一個數呢？不知道怎麼辦啊，臣妾做不到啊。

誠然，我們還沒學習如何來產生一個隨機數。讓親愛的電腦兄來做這個是不簡單的：它很會做運算，但是要它隨機選擇一個數，它還不知道怎麼做呢。

事實上，爲了“嘗試”得到一個隨機數，我們不得不讓電腦來做一些複雜的運算，好吧，歸根結底還是做運算。

我們有兩個解決方案：

• 請用戶通過scanf函數輸入這個神祕數字，那麼就需要兩個玩家咯。一個選數字，一個猜數字。

• 孤注一擲地讓電腦來爲我們自動產生一個隨機數。好處是：只需要一個玩家，可以自娛自樂。缺點是：需要學習該怎麼做...

我們來學習用第二種方案編寫這個遊戲，當然你也可以之後自己編寫第一種方案的代碼。

爲了生成一個隨機數，我們要用到rand()函數（rand是英語“random：隨機” 的縮寫）。

顧名思義，這個函數能爲我們生成隨機數。但是我們還要這個隨機數是在1到100的整數範圍內（如果沒有限定範圍，那會很複雜）。

我們會用到以下的形式：

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

第一行（srand函數）用於初始化隨機數的生成器。srand其實是seed random的縮寫，seed在英語中是“種子”的意思。

給出 百度百科 的簡單解釋：

【srand和rand配合使用產生僞隨機數序列。rand函數在產生隨機數前，需要系統提供的生成僞隨機數序列的種子，rand根據這個種子的值產生一系列隨機數。如果系統提供的種子沒有變化，每次調用rand函數生成的僞隨機數序列都是一樣的。srand(unsigned seed)通過參數seed改變系統提供的種子值，從而可以使得每次調用rand函數生成的僞隨機數序列不同，從而實現真正意義上的“隨機”。通常可以利用系統時間來改變系統的種子值，即srand(time(NULL))，可以爲rand函數提供不同的種子值，進而產生不同的隨機數序列】

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【所謂的“僞隨機數”指的並不是假的隨機數，這裏的“僞”是有規律的意思。其實絕對的隨機數只是一種理想狀態的隨機數，計算機只能生成相對的隨機數即僞隨機數。計算機生成的僞隨機數既是隨機的又是有規律的 —— 一部份遵守一定的規律，一部份則不遵守任何規律。比如“世上沒有兩片形狀完全相同的樹葉”，這正點到了事物的特性 —— 規律性；但是每種樹的葉子都有近似的形狀，這正是事物的共性 —— 規律性。從這個角度講，我們就可以接受這樣的事實了：計算機只能產生僞隨機數而不是絕對的隨機數。】

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【通過time()函數來獲得計算機系統當前的日曆時間（Calendar Time），處理日期時間的函數都是以本函數的返回值爲基礎進行運算。其原型爲：time_t time(time_t * t); 如果你已經聲明瞭參數t，你可以從參數t返回現在的日曆時間，同時也可以通過返回值返回現在的日曆時間，即從一個時間點（例如：1970年1月1日0時0分0秒）到現在此時的秒數。如果參數爲空（NULL），函數將只通過返回值返回現在的日曆時間。】

如果我們在使用rand函數前沒有用srand函數制定seed的值，或者雖然用了srand函數，但是給它的參數是一個常量，比如srand(1)，那麼每次程序運行rand產生的數字都是一樣的。只有用例如time()函數來給一個每次都不一樣的seed值，才能使得rand的返回值不一樣，才能做到“隨機”。

srand函數只需要在rand函數前面調用一次就夠了，也只能調用一次，之後你想要調用rand函數幾次都無所謂，但是每個程序中不能用兩次srand函數，切記。

上面代碼格式中的MAX和MIN是常量，MAX是英語的“最大”Maximum的縮寫，MIN是“最小”Minimum的縮寫。顧名思義，MAX和MIN分別是你規定的範圍的最大值和最小值。
建議在程序的一開始定義這兩個常量：

const int MAX = 100, MIN = 1;

引入的庫

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爲了程序能夠順利運行，我們需要引入三個庫：

stdio.h
stdlib.h
time.h

我們以前的課說過庫的作用，庫裏面提供一些定義好的函數，比如time.h裏面就有我們的time()函數，stdlib中有rand和srand函數。

好啦，我不繼續透露了。我們已經說明了遊戲的原理，也給出了一輪遊戲的運行例子，也給出了主要的隨機數生成代碼，該輪到你來完成遊戲的代碼了。加油。

我的代碼

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希望大家自己先寫代碼，查閱一些資料，或複習前面幾課的內容。運行成功了或實在寫不出來纔來看答案。

以下給出我的版本，當然了，這個遊戲的代碼可以有不同的版本。你完全可以自己發揮。

#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;
  // 生成隨機數
  srand(time(NULL));
  mysteryNumber = (rand() % (MAX - MIN + 1)) + MIN;
  /* 程序的循環部分， 如果用戶沒猜中數字，就一直進行循環 */
  do
  {
    // 請求用戶輸入所猜數字
    printf("這個數字是什麼 ? ");
    scanf("%d", &guessNumber);
    // 比較用戶輸入的數字和神祕數字
    if (mysteryNumber > guessNumber)
      printf("猜小了 !\n\n");
    else if (mysteryNumber < guessNumber)
      printf("猜大了 !\n\n");
    else
      printf ("太棒了，你猜到了這個神祕數字 !!\n\n");
  } while (guessNumber != mysteryNumber);

  return 0;
}

程序的解釋（從上到下的順序）：

1. 預處理指令：就是開頭的那三行，以#開始，include是英語“包含，引入”的意思。所以表示引入什麼庫。之前我已經給大家這部分的代碼了，所以如果你的程序運行起來出錯是在這部分的話，那你也是夠夠的了 :P

2. 變量：這個遊戲中，不需要太多變量，只有一個用於記錄用戶輸入的數字的變量guessNumber，和一個電腦隨機抽取的數字mysteryNumber。同時也定義了兩個常量（const變量，其實叫只讀變量比較準確）MAX和MIN，值分別是100和1。這樣定義的好處是，如果你後面要改這兩個數值，會很方便，直接改這一行的兩個值就好了。如果沒有用MAX和MIN而是在程序裏每一個地方寫100和1的話，那如果以後要改數值，工作量就大了。

3. 隨機數：srand和rand那兩行，產生在1和100之間的一個隨機數，值賦給mysteryNumber。

4. 循環：我選擇了用do...while循環。理論上一個while循環也可以做到，但我覺得這裏用do...while可能更合邏輯。爲什麼呢？還記得do...while循環的特點嗎？就是循環體裏的指令至少會執行一次，不像while循環可能一次也不執行。這裏我們至少要讓用戶輸入一次數字，不可能用戶一次也不輸入就猜到了數字。

5. 在每一次進入循環體裏運行時，我們都請求用戶輸入一個數字，並且把這個數字的值賦給guessNumber變量，接下來就比較guessNumber和mysteryNumber（需要猜的數字）的大小：
   mysteryNumber大於guessNumber，那麼輸出“猜小了”，繼續循環
   mysteryNumber小於guessNumber，那麼輸出“猜大了”，繼續循環
   mysteryNumber等於guessNumber，也就是else語句的情況，即是說我們猜對了，輸出“太棒了，你猜到了這個神祕數字!”，結束循環

6. 循環也需要一個條件，我們給出的條件是：只要猜的數字和神祕數字不一樣，循環就繼續。

現在這個遊戲還是很基礎很簡單的，但是可以有以下的改進方案：

1. 增加一個記錄步數的計數器，在你猜對的時候輸出：“太棒了，你用**步猜到了這個神祕數字!”

2. 目前的程序只進行一輪就結束了，如果玩家不過癮，還想繼續下一輪怎麼辦呢？可以加入一個問題：“你還想繼續玩嗎？”，等待用戶輸入數字來回答。定義一個布爾值continue來存儲用戶輸入的回答，比如continue的默認值是1，就是用戶默認是繼續玩下一輪的，但如果用戶輸入0，那麼程序停止，遊戲結束

3. 增加一個模式：雙人模式。可以你出題我來猜。但是我希望你能夠在程序一開始就讓用戶選擇是玩哪一種模式，是經典的人機對戰，還是人人對戰。如果是雙人模式的人人對戰，那麼就不是用srand和rand來產生神祕數字了，而是讓玩家一通過scanf來輸入這個數字

4. 設置幾個難度級別，讓玩家選擇：初級（1-100中的一個數），中級（1-1000中的一個數），高級（1-10000中的一個數）。如果你這樣設計，就需要改寫MAX值了，而此時MAX就不能再是一個const變量了，必須要把MAX前面的const去掉，MIN的還能保留。

你也可以自己增設難度，想出更多好玩的點子來豐富這個遊戲。通過完善和改進這個小遊戲，你會學到更多。

第一部分第九課預告：函數

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今天的課就到這裏，一起加油咯。

下一次我們學習第九課，來認識函數這個極爲重要和有用的內容吧！

C語言探索之旅 | 第一部分第九課：函數