完成猜数字游戏(随机数生成函数与二分查找算法思想简单应用)。

关于这种游戏,我们分模块来写,这个猜数字游戏,我们分三个模块,游戏菜单模块、游戏主模块、主函数模块。

游戏菜单模块不多作说明,很简单,
在C语言中,我们一般使用 <stdlib.h> 头文件中的 rand() 函数来生成随机数,它的用法为:

int rand (void);   

void 表示不需要传递参数。
C语言中还有一个 random() 函数可以获取随机数,但是 random() 不是标准函数,不能在 VC/VS 等编译器通过,所以比较少用。
rand() 会随机生成一个位于 0 ~ RAND_MAX 之间的整数。

RAND_MAX 是 <stdlib.h> 头文件中的一个宏,它用来指明 rand() 所能返回的随机数的最大值。C语言标准并没有规定 RAND_MAX 的具体数值,只是规定它的值至少为 32767。在实际编程中,我们也不需要知道 RAND_MAX 的具体值,把它当做一个很大的数来对待即可。
下面是一个随机数生成的实例

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

随机数的本质

多次运行上面的代码,你会发现每次产生的随机数都一样,这是怎么回事呢?为什么随机数并不随机呢?

实际上,rand() 函数产生的随机数是伪随机数,是根据一个数值按照某个公式推算出来的,这个数值我们称之为“种子”。种子和随机数之间的关系是一种正态分布,如下图所示:
在这里插入图片描述

种子在每次启动计算机时是随机的,但是一旦计算机启动以后它就不再变化了;也就是说,每次启动计算机以后,种子就是定值了,所以根据公式推算出来的结果(也就是生成的随机数)就是固定的。

重新定义种子

我们可以通过 srand() 函数来重新“播种”,这样种子就会发生改变。srand() 的用法为:

void srand (unsigned int seed);

它需要一个 unsigned int 类型的参数。在实际开发中,我们可以用时间作为参数,只要每次播种的时间不同,那么生成的种子就不同,最终的随机数也就不同。

使用 <time.h> 头文件中的 time() 函数即可得到当前的时间(精确到秒),就像下面这样:

srand((unsigned)time(NULL));

对上面的代码进行修改,生成随机数之前先进行播种:

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

多次运行程序,会发现每次生成的随机数都不一样了。但是,这些随机数会有逐渐增大或者逐渐减小的趋势,这是因为我们以时间为种子,时间是逐渐增大的,结合上面的正态分布图,很容易推断出随机数也会逐渐增大或者减小。

生成一定范围内的随机数

在实际操作中,我们需要在一定范围内的随机数,过大过小都不符合,那么我们就采用取模的方法产生一定范围内的随机数:方法如下

int a = rand() % 10;    //产生0~9的随机数

如果要规定上下限:

int a = rand() % 100 + 1;    //产生1~100的随机数

分析:取模即取余,rand()%100+1我们可以看成两部分:rand()%100是产生 0~99的随机数,后面+1保证 a 最小只能是 1,最大就是 99+1=100。代码如下

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(){
    int a;
    srand((unsigned)time(NULL));
    a = rand() % 100+ 1;
    printf("%d\n",a);
    return 0;
}

输入的数与随机函数产生的数比较

二分查找思想,将输入的数与随机函数产生的数比较,如果大了则往继续往后猜,取后面区间的一半的那个值,如果小了,往前继续猜,取前面区间的一半的那个值即可

完整代码如下

#include<stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
//游戏菜单模块
int meun() {
    printf("*********************\n");
    printf("欢迎来到猜数字游戏!\n");
    printf("1.开始游戏\n");
    printf("0.结束游戏\n");
    printf("*********************\n");
    printf("请输入你的选择:");
    int choice = 0;
    scanf("%d", &choice);
    return choice;
}
//游戏主模块
int Game() {
    int b = 0;
    srand((unsigned) time(NULL));
    int toGuess = rand() % 101;
    while (1) {
        printf("请输入要猜测的数字(0-100)\n");
        scanf("%d", &b);
        if (b == toGuess) {
            printf("你猜对了");
            break;
        } else if (b > toGuess) {
            printf("你猜大了!");
        } else {
            printf("你猜小了");
        }
    }
}
//主函数
int main(void) {
    while (1) {
        int choice = meun();
        if (choice == 1)
            //开始游戏
            Game();
        else if (choice == 0) {
            printf("Good Bye!\n");
            break;
        } else {
            printf("您输入有误!\n");
        }
    }
    return 0;
}

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