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C语言探索之旅 | 第一部分第十课：第一个C语言小游戏

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C 面试

作者谢恩铭，慕课网精英讲师 Oscar老师。
转载请注明出处。

内容简介

前言
准备工作和建议
我的代码
改进方案
第一部分第十一课预告

1. 前言

上一课是 C语言探索之旅 | 第一部分第九课：循环语句。

经过前面这么多课的努力，我们终于迎来了第一个比较正式的程序：一个 C语言小游戏。

虽然这个游戏没有图形界面，是命令行的形式，但是不论怎样，这都是一个小小的里程碑。

我们的目的是让大家看到经过之前几课的学习，你已经可以完成一些有意思的事了。

虽然我们知道理论是很好的，但是如果我们不能把所学的理论付诸实践，那也很没有意思。

信不信由你，你其实已经有水平实现自己的第一个有意思的程序了。

2. 准备工作和建议

程序的原理

在动手编程之前，得先跟大家说一下这个程序是干什么的。

我们可以称呼这个游戏为《或多或少》。

游戏的原理是这样：

每一轮电脑从 1 到 100 中随机抽一个整数。
电脑请求你猜这个数字，因此你要输入一个 1 到 100 之间的整数。
电脑将你输入的数和它抽取的数进行比较，并告知你的数比它的数大了还是小了。
然后它会再次让你输入数字，并告诉你比较的结果。
一直到你猜到这个数为止，一轮结束。

游戏的目的，当然就是用最少的次数猜到这个“神秘”数字。虽然没有绚丽的图形界面，但是或多或少，这都是你的第一个游戏了，应该值得骄傲。

下面演示了一轮的样式，你要编程来实现它：

这个数字是什么？50
猜小了！
这个数字是什么？75
猜小了！
这个数字是什么？85
猜大了！
这个数字是什么？80
猜大了！
这个数字是什么？78
猜小了！
这个数字是什么？79
太棒了，你猜到了这个神秘数字！！

随机抽取一个数

但大家要问了：“如何随机地抽取一个数呢？不知道怎么办啊，臣妾做不到啊。”

诚然，我们还没学习如何来产生一个随机数。让亲爱的电脑兄来做这个是不简单的：它很会做运算，但是要它随机选择一个数，它还不知道怎么做呢。

事实上，为了“尝试”得到一个随机数，我们不得不让电脑来做一些复杂的运算。好吧，归根结底还是做运算。

我们有两个解决方案：

请用户通过 scanf 函数输入这个神秘数字，那么就需要两个玩家咯。一个选数字，一个猜数字。
孤注一掷地让电脑来为我们自动产生一个随机数。好处是：只需要一个玩家，可以自娱自乐。缺点是：需要学习该怎么做…

我们来学习用第二种方案编写这个游戏，当然你也可以之后自己编写第一种方案的代码。

为了生成一个随机数，我们要用到 rand() 函数（rand 是英语 random 的缩写，表示“随机的”）。

顾名思义，这个函数能为我们生成随机数。但是我们还想要这个随机数是在 1 到 100 的整数范围内（如果没有限定范围，那会很复杂）。

我们会用到以下的形式：

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

第一行（srand 函数）用于初始化随机数的生成器。srand 其实是 seed random 的缩写。seed 在英语中是“种子”的意思。

给出百度百科的简单解释：

srand 和 rand 配合使用产生伪随机数序列。rand 函数在产生随机数前，需要系统提供的生成伪随机数序列的种子，rand 根据这个种子的值产生一系列随机数。如果系统提供的种子没有变化，每次调用 rand 函数生成的伪随机数序列都是一样的。srand(unsigned seed) 通过参数 seed 改变系统提供的种子值，从而可以使得每次调用 rand 函数生成的伪随机数序列不同，从而实现真正意义上的“随机”。通常可以利用系统时间来改变系统的种子值，即 srand(time(NULL))，可以为 rand 函数提供不同的种子值，进而产生不同的随机数序列。

所谓的“伪随机数”指的并不是假的随机数，这里的“伪”是有规律的意思。其实绝对的随机数只是一种理想状态的随机数，计算机只能生成相对的随机数即伪随机数。计算机生成的伪随机数既是随机的又是有规律的 – 一部份遵守一定的规律，一部份则不遵守任何规律。比如“世上没有两片形状完全相同的树叶”，这正点到了事物的特性 – 规律性；但是每种树的叶子都有近似的形状，这正是事物的共性 – 规律性。从这个角度讲，我们就可以接受这样的事实了：计算机只能产生伪随机数而不是绝对的随机数。

通过 time() 函数来获得计算机系统当前的日历时间（Calendar Time），处理日期时间的函数都是以本函数的返回值为基础进行运算。其原型为：time_t time(time_t * t); 如果你已经声明了参数t，你可以从参数t返回现在的日历时间，同时也可以通过返回值返回现在的日历时间，即从一个时间点（例如：1970 年 1 月 1 日 0 时 0 分 0 秒）到现在此时的秒数。如果参数为空（NULL），函数将只通过返回值返回现在的日历时间。

如果我们在使用 rand 函数前没有用 srand 函数制定 seed 的值，或者虽然用了 srand 函数，但是给它的参数是一个常量，比如 srand(1)，那么每次程序运行 rand 产生的数字都是一样的。只有用例如 time() 函数来给一个每次都不一样的 seed 值，才能使得 rand 的返回值不一样，才能做到“随机”。

srand 函数只需要在 rand 函数前面调用一次就够了，也只能调用一次，之后你想要调用 rand 函数几次都无所谓，但是每个程序中不能用两次 srand 函数，切记。

上面代码格式中的 MAX 和 MIN 是常量或 const 类型的变量。MAX 是 Maximum 的缩写，表示“最大”。MIN 是 Minimum 的缩写，表示“最小”。顾名思义，MAX 和 MIN 分别是你规定的范围的最大值和最小值。

建议在程序的一开始定义这两个 const 类型的变量：

const int MAX = 100, MIN = 1;

引入的库

为了程序能够顺利运行，我们需要引入三个库：

stdio.h
stdlib.h
time.h

我们以前的课说过库的作用。库里面提供一些定义好的函数，比如 time.h里面就有我们的 time() 函数，stdlib 中有 rand 和 srand 函数。

好啦，我不继续透露了。我们已经说明了游戏的原理，给出了一轮游戏的运行例子，也给出了主要的随机数生成代码，该轮到你来完成游戏的代码了。加油，相信你可以的！

4. 我的代码

希望大家自己先写代码，查阅一些资料，或复习前面几课的内容。运行成功了或实在写不出来才来看答案。

以下给出我的版本。当然了，这个游戏的代码可以有不同的版本。你完全可以自己发挥。

#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;
    // 生成随机数
    srand(time(NULL));
    mysteryNumber = (rand() % (MAX - MIN + 1)) + MIN;
    /* 程序的循环部分， 如果用户没猜中数字，就一直进行循环 */
    do
    {
        // 请求用户输入所猜数字
        printf("这个数字是什么 ? ");
        scanf("%d", &guessNumber);
        // 比较用户输入的数字和神秘数字
        if (mysteryNumber > guessNumber)
            printf("猜小了 !\n\n");
        else if (mysteryNumber < guessNumber)
            printf("猜大了 !\n\n");
        else
            printf ("太棒了，你猜到了这个神秘数字 !!\n\n");
    } while (guessNumber != mysteryNumber);

    return 0;
}

程序的解释（从上到下的顺序）：

预处理指令：就是开头的那三行，以 # 开始。include 是英语“包含，引入”的意思，所以表示引入什么库。
变量：这个游戏中，不需要太多变量，只有一个用于记录用户输入的数字的变量 guessNumber，和一个电脑随机抽取的数字 mysteryNumber。guess 表示“猜”，mystery 表示“神秘”，number 表示“数字”。我们也定义了两个常量（const 变量，其实叫只读变量比较准确）MAX 和 MIN，值分别是 100 和 1。这样定义的好处是，如果你后面要改这两个数值，会很方便，直接改这一行的两个值就好了。如果没有用 MAX 和 MIN 而是在程序里每一个地方写 100 和 1 的话，那如果以后要改数值，工作量就大了。
随机数：srand 和 rand 那两行，用于生成在 1 和 100 之间的一个随机数，值赋给 mysteryNumber。
循环：我选择用 do…while 循环。理论上一个 while 循环也可以做到，但我觉得这里用 do…while 可能更合逻辑。为什么呢？还记得 do…while 循环的特点吗？就是循环体里的指令至少会执行一次，不像 while 循环可能一次也不执行。这里我们至少要让用户输入一次数字，不可能用户一次也不输入就猜到了数字。
在每一次进入循环体里运行时，我们都请求用户输入一个数字，并且把这个数字的值赋给 guessNumber 变量，接下来就比较 guessNumber 和 mysteryNumber（需要猜的数字）的大小：
- mysteryNumber 大于 guessNumber，那么输出“猜小了”，继续循环；
- mysteryNumber 小于 guessNumber，那么输出“猜大了”，继续循环；
- mysteryNumber 等于 guessNumber，也就是 else 语句的情况，就说明我们猜对了，输出“太棒了，你猜到了这个神秘数字!”，结束循环。
循环也需要一个条件，我们给出的条件是：只要猜的数字和神秘数字不一样，循环就继续。

4. 改进方案

现在这个游戏还是很基础很简单的，但是可以有以下的改进方案：

增加一个记录步数的计数器，在你猜对的时候输出：“太棒了，你用**步猜到了这个神秘数字!”
目前的程序只进行一轮就结束了，如果玩家不过瘾，还想继续下一轮怎么办呢？可以加入一个问题：“你还想继续玩吗？”，等待用户输入数字来回答。定义一个布尔值 continue（continue 表示“继续”）来存储用户输入的回答，比如 continue 的默认值是 1，就是用户默认是继续玩下一轮的；但如果用户输入 0，那么程序停止，游戏结束。
增加一个模式：双人模式。可以你出题我来猜。但是我希望你能够在程序一开始就让用户选择是玩哪一种模式，是经典的人机对战，还是人人对战。如果是双人模式的人人对战，那么就不是用 srand 和 rand 来产生神秘数字了，而是让玩家一通过 scanf 来输入这个数字。
设置几个难度级别，让玩家选择：初级（1-100 中的一个数），中级（1-1000 中的一个数），高级（1-10000 中的一个数）。如果你这样设计，就需要改写 MAX 值了，而此时 MAX 就不能再是一个 const 变量了，必须要把 MAX 前面的 const 去掉，MIN 的还能保留。

你也可以自己增设难度，想出更多好玩的点子来丰富这个游戏。通过完善和改进这个小游戏，你会学到更多。