C语言第四十一弹---猜数字游戏

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💗系列专栏：【C语言详解】【数据结构详解】

猜数字游戏

1、随机数生成

1.1、rand

1.2、srand

1.3、time

1.4、设置随机数的范围

2、猜数字游戏的分析和设计

2.1、猜数字游戏功能说明

2.2、猜数字游戏的结构分析

2.2.1、用户选择

2.2.2、生成随机数

2.2.3、游戏设计

3、猜数字游戏实现

总结

1、随机数生成

要想完成猜数字游戏，首先得产生随机数，那怎么产生随机数呢？

1.1、rand

C语言提供了⼀个函数叫rand，这函数是可以生成随机数的，函数原型如下所示：

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。
rand函数的使用需要包含⼀个头文件是：#include<stdlib.h>
那我们就测试⼀下rand函数，这里多调用几次，产生5个随机数：

#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;
}

我们先运行⼀次，看看结果，再运行⼀次再看看结果，多运行几次呢？

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。

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。

1.2、srand

C语言中又提供了⼀个函数叫srand，用来初始化随机数的生成器的，srand的原型如下：

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。那也就是说给srand的种子是如果是随机的，rand就能生成随机数；在生成随机数的时候又需要⼀个随机数，这就矛盾了。

1.3、time

在程序中我们⼀般是使用程序运行的时间作为种子的，因为时间时刻在发生变化的。
在C语言中有⼀个函数叫time，就可以获得这个时间，time函数原型如下：

time_t time (time_t* timer);

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：#include<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;
}

多运行几次看看，每次的运行就有差异了。

（注：截图只是当时程序运行的结果，你的运行结果不⼀定和这个⼀样）
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。

1.4、设置随机数的范围

如果我们要生成0~99之间的随机数，方法如下：

rand() %100;//余数的范围是0~99

如果要生成1~100之间的随机数，方法如下：

rand()%100+1;//%100的余数是0~99,0~99的数字+1,范围是1~100

如果要生成100~200的随机数，方法如下：

100 + rand()%(200-100+1)
//余数的范围是0~100，加100后就是100~200

所以如果要生成a~b的随机数，方法如下：

a + rand()%(b-a+1)

2、猜数字游戏的分析和设计

2.1、猜数字游戏功能说明

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。

游戏界面：

2.2、猜数字游戏的结构分析

2.2.1、用户选择

首先用户选择需要的功能，输入1则进入游戏，输入0则退出游戏，输入其他值则重新输入。

从这可以知道此处为一个循环，而且一定会进入一次，符号do while的特性，因此使用do while循环，但是此处需要打印一个选项的界面，因此可以使用创建一个菜单。

代码实现：

#include<stdio.h>
void menu()
{printf("***********************\n");printf("****** 1. play ******\n");printf("****** 0. exit ******\n");printf("***********************\n");
}
int main()
{int input = 0;do{menu();printf("请选择:>");scanf("%d", &input);switch (input){case 1: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;
}

2.2.2、生成随机数

根据游戏的要求，第一步需要电脑自动生成1~100的随机数。

根据前面生成随机数的讲解，我们可以直接使用rand()生成随机数。前面已经测试过，只要将头文件和srand种子设计好，就能生成真正的随机数。

2.2.3、游戏设计

根据游戏的要求，自己输入一个值，根据比较判断猜大了，猜小了，还是猜对了的情况，没有猜对则还可以继续猜，因此此处可以设计成一个循环，直到猜对才结束循环，那么循环结束的条件是什么呢？如果直接找条件似乎不太好下手，所以我们可以先设计一个死循环，如果猜对了则跳出循环即可。

void game()
{int r = rand() % 100 + 1;//生成1-100的随机数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;}}
}

3、猜数字游戏实现

参考代码：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
void game()
{int r = rand() % 100 + 1;//生成1-100的随机数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));//随机数种子，只需要包含一次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;
}

还可以加上猜数字的次数限制，如果5次猜不出来，就算失败.我们前面使用的是死循环，猜对了才结束，如果次猜不出来就失败，那么我们只需要循环5次结束即可，可以创建一个控制数量的变量初始化为5，猜完一次之后--即可，此处也可以使用宏常量。(循环开始之前可以先提示还有几次猜的机会，如果5次都没有猜对则可以打印正确值)

void game()
{
int r = rand() % 100 + 1;
int guess = 0;
int count = 5;//猜5次不对则失败
while (count)
{
printf("\n你还有%d次机会\n", count);
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;
}
count--;//猜一次则--
}
if (count == 0)
{
printf("你失败了，正确值是:%d\n", r);
}
}