一、游戏介绍

猜数字（又称 Bulls and Cows ）是一种古老的的密码破译类益智类小游戏，起源于20世纪中期，一般由两个人或多人玩，也可以由一个人和电脑玩。一方出数字，一方猜。出数字的人要想好一个没有重复数字的4个数，不能让猜的人知道。猜的人就可以开始猜。每猜一个数字，出数者就要根据这个数字给出几A几B，其中A前面的数字表示位置正确的数的个数，而B前的数字表示数字正确而位置不对的数的个数。如正确答案为 5234，而猜的人猜 5346，则是 1A2B，其中有一个5的位置对了，记为1A，而3和4这两个数字对了，而位置没对，因此记为 2B，合起来就是 1A2B。接着猜的人再根据出题者的几A几B继续猜，直到猜中（即 4A0B）为止。

二、算法

程序首先生成四个互不相同的位于0-9之间的随机数，根据输入的数据，将两者进行对比，给出A和B的值。
程序使用std::array<uchar,4>来存储这四个数字，并且定义一个结构体Result来存储A和B的值。将这些数据及相应的操作整合到GDigit类中

三、程序代码

1、`GDigit.h`

该文件包含结构体Result、GDigit类及其它必要的数据结构的定义。

/* the definition of GDigit class
 * writen by Liangjin Song on 20200122
*/
#ifndef GDIGIT_H
#define GDIGIT_H
#include <array>

using uchar=unsigned char;
using Digit=std::array<uchar,4>;

struct Result{
    uchar A;
    uchar B;
};

class GDigit
{
private:
    Digit digit;
public:
    GDigit()=default;
    ~GDigit()=default;
public:
    // initial the digits
    void initial();
    // check if the four numbers are different from each other
    bool different(Digit& guess) const;
    // check the result
    Result check(Digit& guess) const;
    // get the digit
    const Digit& get() const {return digit;}
    bool finish(Digit& guess) const {return digit[0]==guess[0] && digit[1]==guess[1] && digit[2]==guess[2] && digit[3]==guess[3];}
};
#endif // GDIGIT_H

2、`GDigit.cpp`

该文件包含GDigit类的具体实现。

/* the definition of GDigit class
 * writen by Liangjin Song on 20200122
*/
#include "GDigit.h"
#include <random>
#include <ctime>

void GDigit::initial()
{
    // initialize four numbers, and 
    // make the four numbers different from each other.
    using engine=std::default_random_engine;
    using uniform=std::uniform_int_distribution<int>;
    
    // the first number
    engine rnd((unsigned)time(NULL));
    uniform dis(0,9);

    engine rndp((unsigned)time(NULL));
    uniform disp(10,20);
    int i, loop=disp(rndp);
    for(i=0;i<loop;++i){
        dis(rnd);
    }


    digit[0]=dis(rnd);

    // the second number
    do{
        digit[1]=dis(rnd);
    }while(digit[1]==digit[0]);

    // the third number
    do{
        digit[2]=dis(rnd);
    }while(digit[2]==digit[0] || digit[2]==digit[1]);

    // the forth number
    do{
        digit[3]=dis(rnd);
    }while(digit[3]==digit[0] || digit[3]==digit[1] || digit[3]==digit[2]);
}

bool GDigit::different(Digit& guess) const
{
    // check if the four numbers are different from each other
    bool same;
    same=guess[0]==guess[1] || guess[0]==guess[2] || guess[0]==guess[3];
    same=same || guess[1]==guess[2] || guess[1]==guess[3];
    same=same || guess[2]==guess[3];
    return !same;
}

Result GDigit::check(Digit& guess) const
{
    // check the result
    Result res;
    res.A=0;
    res.B=0;

    uchar i,j;
    for(i=0; i<4; ++i){
        for(j=0; j<4; ++j){
            if(guess[j]==digit[i]){
                if(i==j){
                    ++res.A;
                }
                else{
                    ++res.B;
                }
            }
        }
    }
    return res;
}

3、`main.cpp`

C++控制台程序的main函数。

/* main function
 * writen by Liangjin Song on 20200122
*/
#include "GDigit.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    GDigit gdigit;
    gdigit.initial();
    Digit guess;
    Result res;
    do{
        do{
            cout<<"Please input four unique digits:"<<endl;
            cin>>guess[0]>>guess[1]>>guess[2]>>guess[3];
            for(auto &i : guess){
                i-=0x30;
            }
        }while(!gdigit.different(guess));
        res=gdigit.check(guess);
        cout<<static_cast<int>(res.A)<<"A"<<static_cast<int>(res.B)<<"B"<<endl;
    }while(!gdigit.finish(guess));
    
    cout<<endl;
    return 0;
}