C语言从猜数字游戏中理解数据结构
1 猜数字游戏-问题描述
这个游戏一点都不陌生，猜价格是一度很火的综艺节目。很多老师也用这个案例作为课堂案例。在这里，我想把重点放到“思维层面上”，即：为什么要这样写代码，就实现了猜数字游戏的功能。
我们先来说真人版的猜数字游戏：
A：心里默默出一个数字（约定一个范围，假设[1-100]之间），开始猜把
B猜：50
A: 大了
B猜：25
A：小了
B猜：150
A：你违规了
B猜：30
A：猜对了！正确答案就是30！是否继续猜？
B：需要
…
2 问题分析
从前面的真人版，换成人机版：
| 现实世界 | 程序模拟 | 实现途径 |
|---|---|---|
| A | 电脑 | |
| 心里默默出一个数字 | 一个变量的值 | 随机数/手动在程序里悄悄定义的变量值/其他（总之就是你解决：产生一个数的方法） |
| B猜 | B敲键盘 | scanf扫描键盘 |
| A说大了、小了、对了 | 计算机判断并输出判断结果 | if判断 |
| A和B之间的继续猜 | 重复事件 | 循环 |
所谓“天下大事必做于易，天下难事必做于细”，
有了一个对现实问题的一个分析，你还可以把一个问题进行逐层简化，然后再逐层丰富其功能：
1）猜一次
2）直到猜到为止
3）限定猜的次数，并显示当前是第几次猜
4）处理特殊情况：如果你提前猜到了；如果你猜的数超出了范围
5）猜更多的数
6）对游戏计时、一分钟猜对得越多还可以设关卡
…
这样，就会对一个较为综合的问题，有了一个自己的方案，接下来就可以开始尝试逐个击破了。
3 问题解决
3.1 猜一次
用IPO的思维，继续分析这种情况，其故事流程是不是这样的：
// I:输入
1）计算机：出一个数
2）用户： 键盘输一个数（猜）
3）计算机：获得这个数
//处理并输出
4）计算机：判断这个数和自己出的数的大小关系
5）计算机：根据不同的关系，告诉你猜大了、小了、对了
6）计算机：告诉你正确答案
根据输入与输出，确定要定义的变量：计算机出的数、用于猜的数
程序员要做的：就是把上面的故事流程，用一种编程语言描述出来。
而故事的流程就是：算法；
编程语言描述出来的就是：程序
那么，我们就可以得到以下程序了：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
int guess,magic; //magic计算机想的数
srand(time(NULL)); //用时间做种子，产生一个随机数
magic = rand()%100+1; //随机数落到1-100之间
printf("guess a number:\n"); //用户猜一个数
scanf("%d",&guess);
if(guess>magic) //计算机判断，并告诉你猜的情况
printf("too big!\n");
else if(guess<magic)
printf("too small!\n");
else
printf("right!\n");
printf("the right number is %d\n",magic);
return 0;
}
3.2 直到猜到为止
接着上面的故事。
还要继续猜：
1）计算机出的数是否应该变化？ ——显然，不能变，变了就作弊了
2）用户还要继续猜 —— 那么就还要再敲键盘、计算机还要继续获得这个数（3.1节代码：Line9-10）
3）计算机还要继续判断——还要判断大小关系（3.1节代码：Line11-16）
因此，3.1节代码Line9-16就应该反复做，循环体就确定了；
直到猜到为止： 循环条件则是magic！=guess
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
int guess,magic;
srand(time(NULL));
magic = rand()%100+1;
do{ ///用户和计算机判断是循环体
printf("guess a number:\n");
scanf("%d",&guess);
if(guess>magic)
printf("too big!\n");
else if(guess<magic)
printf("too small!\n");
else
printf("right!\n");
}while(guess!=magic); //循环条件
printf("the right number is %d\n",magic);
return 0;
}
}
3.3 限定猜10次
循环结束条件就变为：猜了10次结束
那么就需要一个计数器，每猜一次，计数器+1， 到10次，循环结束；
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
int guess,magic;
int count=0; //计数器，一次都还没有猜，初始为0
srand(time(NULL));
magic = rand()%100+1;
do{
count++; //猜1次，计数器加1
printf("the %dth: guess a number:\n",count); //显示第几次猜
scanf("%d",&guess);
if(guess>magic)
printf("too big!\n");
else if(guess<magic)
printf("too small!\n");
else
printf("right!\n");
}while(count<=10); //判断猜到10次了没有
printf("the right number is %d\n",magic);
return 0;
}
3.4 处理特殊情况
情况1：如果用于猜的范围超出[1,100]，给出提示
显然，从键盘获得用户猜的数（3.3节代码Line13）后，就应判断：
—— a）是否超过了[1,100]的范围，是，本次不判断猜的情况，用户重新猜下一次；
——b）否，则判断用户猜的情况。
情况2：如果不到10次就猜到了，提前结束循环；
这就是代码输出“right！”的情况（3.3节代码Line19），同时加上结束循环的语句break就ok。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
int guess,magic;
int count=0;
srand(time(NULL));
magic = rand()%100+1;
do{
count++;
printf("the %dth: guess a number:\n",count);
scanf("%d",&guess);
if(guess>100 ||guess<1) //处理情况1
{
printf("You guess the number should be in the range [1,100]:\n");
continue; //跳过本次循环
}
if(guess>magic)
printf("too big!\n");
else if(guess<magic)
printf("too small!\n");
else
{
printf("right!\n");
break; //处理情况2
}
}while(count<=10);
printf("the right number is %d\n",magic);
return 0;
}
3.5 猜下一个数
分析：
1) 上一个数的猜，已经结束；—— 3.4节代码中的Line29
2) 询问用户，是否继续进行游戏； ——输出一条询问语句
3) 输入用户的意愿； —— scanf输入
4) 如果是，则继续做游戏；否则游戏结束 ——新的循环是否继续的条件
5) 重新给10次猜的机会 ——计数器清0
6) 计算机再重新想一个数； ——3.4节代码中的Line 8-9
7) 继续猜； ——3.4节代码中的Line 10-29
于是3.4节代码的Line8-29是需要继续作为新的循环的循环体。
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
int guess,magic;
int count;
int reply=0; //用户是否继续游戏
do{
count=0; //每猜一个新的数，计数器清0
srand(time(NULL)); //重新产生一个新的数来猜
magic = rand()%100+1;
do{
count++; //猜1次，计数器加1
printf("the %dth: guess a number:\n",count);
scanf("%d",&guess);
if(guess>100 ||guess<1)
{
printf("You guess the number should be in the range [1,100]:\n");
continue;
}
if(guess>magic)
printf("too big!\n");
else if(guess<magic)
printf("too small!\n");
else
{
printf("right!\n");
break;
}
}while(count<=10);
printf("the right number is %d\n",magic);
printf("Is the game continue? 1(yes) or 0(no):\n"); //询问是否继续游戏
scanf("%d",&reply); //获得用户的意愿
}while(reply==1); //如果意愿是1，则继续游戏；否则，整个程序结束
return 0;
}
小结：
程序其实就是用计算机的语言，描述你要解决的问题。
所以，对初学者来说，学好程序有如下点：
1）学会把现实问题和计算机世界做一个抽象，如上面的表格
2）把一个大的问题逐层简化
3）从小问题入手，层进式解决问题
当然，分析问题是整个过程的重点，切勿拿着个问题，就想着代码怎么写，算法才是程序的灵魂。
同学们还可以在上面代码的基础上，让这个游戏的功能更加丰富，继续加油吧！
