Python 预测球队比赛成绩

羽毛球比赛规则：

1.21分制，3局2胜为佳。

2.每球得分制。

3.每回合中，取胜的一方加1分。

4.当双方均为20分时，领先对方2分的一方赢得该局比赛。

5.当双方均为29分时，先取得30分的一方赢得该局比赛。

6.一局比赛的获胜方在下一局率先发球。

该问题的IPO模式如下：

输入（I）：选手A和B的能力值（用0至1的小数表示），模拟比赛的场次

处理（P）：模拟比赛过程

输出（O）：选手A和B分别赢得比赛的场次和概率

解决这种问题，首选自顶向下设计，即以一个总问题开始，将其拆分成若干个小问题，考虑每个小问题的解决方案，最终使总问题变得很容易解决。然后只需把所有小问题的解决方案组合起来，就可以得到一个程序。

自顶向下设计中最重要的是顶层设计。以体育竞技分析为例，可以从问题的IPO描述开始。大多数程序都可以简单将IPO 描述直接用到程序结构设计中，体育竞技分析从用户得到模拟参数模拟比赛，最后输出结果。

步骤1：输入一些介绍信息

def main():
    printinput()

步骤2：获得用户输入

def main():
    printinput()
    abilityA,abilityB,n=getinput()

步骤3：使用abilityA、abilityB模拟n场比赛

def main():
    printinput()
    abilityA,abilityB,n=getinput()
    winsA,winsB=simNGames(n,abilityA,abilityB)

步骤4：输出结果

def main():
    printinput()
    abilityA,abilityB,n=getinput()
    winsA,winsB=simNGames(n,abilityA,abilityB)
    printoutcome(winsA,winsB)

由此我们将总问题分成了4个独立的函数：printinput()、getinput()、simNGames()、printoutcome()

printinput()函数中我们输入程序的介绍

def printinput():
    print("这个程序模拟两个选手A和B的羽毛球比赛")
    print("该程序需要选手A和B的能力值（以0到1之间的小数表示）")

getinput()函数中我们获得选手A和B的能力值和模拟比赛的场次

def getinput():
    a=eval(input("请输入选手A的能力值（0-1）："))
    b=eval(input("请输入选手B的能力值（0-1）："))
    n=eval(input("模拟比赛的场次："))

simNGames()函数是整个程序最为关键的部分，它能模拟n场比赛的胜负关系并记录选手赢得比赛的场次

def simNGames(n,abilityA,abilityB):
    winsA,winsB=0,0
    for i in range(n):
        scoreA,scoreB=simOneGame(abilityA,abilityB)
        if scoreA>scoreB:
            winsA+=1
        else:
            winsB+=1
    return winsA,winsB

在simNGames()函数中，我们可以看到其中又新添了一个函数simOneGame(),它是用来模拟一场比赛的胜负

def simOneGame(abilityA,abilityB):
    scoreA,scoreB=0,0
    serving="A" #先将发球权给A
    while not gameOver(scoreA,scoreB,abilityA,abilityB):
        if serving=="A":
            if random()<abilityA:      #采用random随机数判断A或B赢
                scoreA+=1           #A赢加1分
            else:
                scoreB+=1           #B赢加1分
                serving="B"          #B赢则将发球权给B
        else:
            if random()<abilityB:
                scoreB+=1
            else:
                scoreA+=1
                serving="B"
    return scoreA,scoreB

而在simOneGame()函数中，又进一步设计了gameOver()函数，它是用来判断一场比赛是否结束

def gameOver(scoreA,scoreB,abilityA,abilityB):
    if (scoreA==21 and scoreB<20) or (scoreA<20 and scoreB==21):
        return True           #21分制
    if scoreA==30 or scoreB==30:
        return True           #谁先达到30分谁赢
    if scoreA==20 and scoreB==20:     #A和B都为20分的情况
        againA,againB=0,0  
        serving="A"                              #同simOneGame()函数相同
        if serving=="A":
            if random()<abilityA:
                againA+=1
            else:
                againB+=1
                serving="B"
        else:
            if random()<abilityB:
                againB+=1
            else:
                againA+=1
                serving="B"
        return againA==againB+2 or againB==againA+2  #谁先领先对方2分谁赢
    else:
        return False

用printoutcome()函数打印比赛的结果

def printoutcome(winsA,winsB):
    n=winsA+winsB
    print("竞技分析开始，共模拟{}场比赛".format(n))
    print("选手A获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(winsA,winsA/n))
    print("选手B获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(winsB,winsB/n))

将所有的函数组装起来，就能得到解决该问题的程序：

from random import random
def main():
    printinput()
    abilityA,abilityB,n=getinput()
    winsA,winsB=simNGames(n,abilityA,abilityB)
    printoutcome(winsA,winsB)
def printinput():
    print("这个程序模拟两个选手A和B的羽毛球比赛")
    print("该程序需要选手A和B的能力值（以0到1之间的小数表示）")
def getinput():
    a=eval(input("请输入选手A的能力值（0-1）："))
    b=eval(input("请输入选手B的能力值（0-1）："))
    n=eval(input("模拟比赛的场次："))
    return a,b,n
def simNGames(n,abilityA,abilityB):
    winsA,winsB=0,0
    for i in range(n):
        scoreA,scoreB=simOneGame(abilityA,abilityB)
        if scoreA>scoreB:
            winsA+=1
        else:
            winsB+=1
    return winsA,winsB
def simOneGame(abilityA,abilityB):
    scoreA,scoreB=0,0
    serving="A"
    while not gameOver(scoreA,scoreB,abilityA,abilityB):
        if serving=="A":
            if random()<abilityA:
                scoreA+=1
            else:
                scoreB+=1
                serving="B"
        else:
            if random()<abilityB:
                scoreB+=1
            else:
                scoreA+=1
                serving="B"
    return scoreA,scoreB
def gameOver(scoreA,scoreB,abilityA,abilityB):
    if (scoreA==21 and scoreB<20) or (scoreA<20 and scoreB==21):
        return True
    if scoreA==30 or scoreB==30:
        return True
    if scoreA==20 and scoreB==20:
        againA,againB=0,0
        serving="A"
        if serving=="A":
            if random()<abilityA:
                againA+=1
            else:
                againB+=1
                serving="B"
        else:
            if random()<abilityB:
                againB+=1
            else:
                againA+=1
                serving="B"
        return againA==againB+2 or againB==againA+2
    else:
        return False
def printoutcome(winsA,winsB):
    n=winsA+winsB
    print("竞技分析开始，共模拟{}场比赛".format(n))
    print("选手A获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(winsA,winsA/n))
    print("选手B获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(winsB,winsB/n))
main()

运行结果如下：

Python 预测球队比赛成绩

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