猜数字游戏——C语言实现

前言

在学习了选择和循环结构后，我们就可以根据现有的知识编写一些简单有趣的代码了。下面介绍一种简单又好玩的猜数字游戏，希望大家在游戏中体会到编程的快乐！

游戏简介

电脑自动生成1~100的随机数。玩家猜数字，如果猜大了，则提示“猜大了！”，如果猜小了，则提示“猜小了！”，如果猜对了，则提示“恭喜你，猜对了！”。

实现过程

一、打印菜单

为使main函数部分代码简洁，这里单独封装menu函数实现打印菜单功能。实现过程较简单，即玩家输入“1”，开始游戏；玩家输入“0”，退出游戏，这里不过多赘述。

void menu()
{
	printf("*****************************\n");
	printf("*****************************\n");
	printf("*****      1.PLAY      ******\n");
	printf("*****      0.EXIT      ******\n");
	printf("*****************************\n");
	printf("*****************************\n");
}

二、确定游戏框架

下面我们来确定游戏主体框架，即main函数部分。
为实现玩家输入“1”，开始游戏；玩家输入“0”，退出游戏；玩家输入其他数字，提示无效输入。考虑使用switch语句。
由于为保证玩家能进行多次游戏，且需要保证循环体至少执行一次，考虑使用do-while循环。

int main()
{
	int input = 0;
	do
	{
		menu();//打印菜单
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			game();//game函数部分请看后面哦！
			break;
		case 0:
			printf("游戏结束\n");
			break;
		default:
			printf("无效选择!请重新选择!\n");
			break;
		}
	} while (input);//input为1，能继续循环；input为0，退出游戏

	return 0;
}

三、生成随机数

确定游戏框架后，怎么让计算机自动生成随机数呢?
为使计算机能自动生成随机数，下面我们先介绍几种函数，相信看完后你就能明白其中的秘密。

1、rand函数

C语言提供了一个函数叫rand，这个函数是可以生成随机数的。使用时需包含头文件<stdlib.h>。
函数原型：

 int rand (void);

rand函数会返回一个（伪）随机数，这个随机数的范围实在0~RAND_MAX之间，RAND_MAX的大小是依赖编译器实现的，但是大部分编译器上RAND_MAX是32767。
下面我们就测试一下rand函数生成随机数的能力，这里调用5次，产生五个随机数：

#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;
 } 

生成的5个随机数：

可是，我们发现，不管程序运行几次，生成的随机数总是这5个：

生成的随机数“不随机”，这是为什么呢？
原来，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。rand函数是对一个叫做“种子”的基准值进行运算而生成的随机数。
之所以前面每次运行程序产生的随机数是一样的，是因为rand函数默认生成随机数的种子为1。
那么，为了生成不同的随机数，就要让rand函数的“种子”是变化的。

2、srand函数

C语言中又提供了一个函数叫srand，这个函数是用来初始化随机数的生成器的。使用时需包含头文件<stdlib.h>。
函数原型：

 void srand (unsigned int seed);

所以，程序中在调用rand函数之前，要先调用srand函数，通过srand函数的参数seed来初始化rand函数生成随机数时的种子。这样，种子在变化，每次生成的随机数也就是变化的。
也就是说，如果给srand函数的种子如果是随机的，rand就能生成随机数。
那么，怎样使srand函数的种子是随机的呢？

3、time函数

在程序中，我们一般是使用程序运行的时间作为种子的，因为时间是时刻在发生变化的。
C语言中提供了一个函数叫time，这个函数可以用来获取时间。使用时需包含头文件<time.h>。
函数原型：

 time_t time (timr_t* timer);

time函数会返回当前的日历时间，实际上，time函数返回的是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类型本质上其实是32(#`O′)或64位的整形类型。
如果time函数的参数timer是空指针NULL，就只会返回这个时间的差值，返回的这个时间差也叫：时间戳。
即如果只是想让time函数返回时间戳，我们就可以这样写：

 time (NULL);

学习了rand srand time这三种函数后，我们就可以将生成随机数的代码改写如下：
注意：由于time函数的返回值是整形，而srand函数的参数是unsigned int，这里需要将time函数的返回值强制类型转换 。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main()
{
	srand((unsigned int)time(NULL));//使用time函数的返回值设置种子
	printf("%d\n", rand());
	printf("%d\n", rand());
	printf("%d\n", rand());
	printf("%d\n", rand());
	printf("%d\n", rand());
	
	return 0;
 } 

这样，我们就可以每次都真正产生完全随机的5个数：

4、设置随机数的范围

由于我们只需要产生0~100之间的随机数，而rand函数最大能产生的随机数为32767，这对我们来说太大了，这就需要设置随机数的范围。
这里需要一点数学知识，我们要知道，任何一个数除以100的余数一定是在0到99之间的，那么如果要生成1到100之间的随机数，方法如下：

 rand () % 100 + 1;//这时余数范围为1~100

以此类推，如果要生成100~200之间的随机数，方法如下：

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

如果要生成a~b之间的随机数，方法如下：

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

三、实现猜数字

最后，我们来到游戏的game函数部分。
我们通过无限循环while(1)来实现反复输入所猜的数字，并反复给出提示与反馈。
首先确定1~100之间的一个随机数，然后玩家输入一个数字，如果猜大了，则提示“猜大了！”，如果猜小了，则提示“猜小了！”，如果猜对了，则提示“恭喜你，猜对了！”。

void game()
{
	int ret = rand()%100+1;
	int guess = 0;
	while (1)
	{
		printf("请猜数字：");
		scanf("%d", &guess);
		if (guess < ret)
		{
			printf("猜小了！\n");
		}
		else if (guess > ret)
		{
			printf("猜大了！\n");
		}
		else
		{
			printf("恭喜你，猜对了！\n");
			break;
		}
	}
}

完整源码

能看到这里，你实在太棒了！
好了！下面让我们一起来看一看完整的C语言源代码吧！

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

void menu()
{
	printf("*****************************\n");
	printf("*****************************\n");
	printf("*****      1.PLAY      ******\n");
	printf("*****      0.EXIT      ******\n");
	printf("*****************************\n");
	printf("*****************************\n");
}

void game()
{
	int ret = rand()%100+1;
	int guess = 0;
	while (1)
	{
		printf("请猜数字：");
		scanf("%d", &guess);
		if (guess < ret)
		{
			printf("猜小了！\n");
		}
		else if (guess > ret)
		{
			printf("猜大了！\n");
		}
		else//guess=ret，猜对了！
		{
			printf("恭喜你，猜对了！\n");
			break;
		}
	}
}

int main()
{
	int input = 0;
	srand((unsigned int)time(NULL));//设置种子，在调用rand函数之前先调用srand函数
	do
	{
		menu();//打印菜单
		printf("请选择：");
		scanf("%d", &input);//输入所猜的数字
		switch (input)
		{
		    case 1:
			    game();//进入游戏game函数部分
			    break;
		    case 0:
			    printf("游戏结束\n");
			    break;
		    default:
			    printf("无效选择!请重新选择!\n");
			    break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}

这里有一点需要重点说明，就是srand函数调用的位置。即do-while循环之外，主函数之中。由于种子只需要设置一次即可，所以srand函数一定要在main函数之中，因为main函数只执行一次，而不能在game函数之中。如果将srand函数放在game中，则会导致两次游戏生成的随机数非常相近。且一定要在do-while循环之外，否则每次猜一个数字后电脑生成的随机数都会改变，导致游戏出现bug。

游戏机制优化——次数限制

为了增加游戏的趣味性，让游戏变得更加刺激，我们还可以加上次数限制。玩家有5次猜数字机会，如果5次猜不出来，则游戏失败。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

void menu()
{
	printf("*****************************\n");
	printf("*****************************\n");
	printf("*****      1.PLAY      ******\n");
	printf("*****      0.EXIT      ******\n");
	printf("*****************************\n");
	printf("*****************************\n");
}

void game()
{
	int ret = rand()%100+1;
	int guess = 0;
	int count = 5;//引入计数变量count
	while (1)
	{
		printf("请猜数字：");
		scanf("%d", &guess);
		if (guess < ret)
		{
			printf("猜小了！\n");
		}
		else if (guess > ret)
		{
			printf("猜大了！\n");
		}
		else
		{
			printf("恭喜你，猜对了！\n");
			break;
		}
		count--;//每次猜错count--
		if (count == 0)
		{
			printf("失败了！正确的数字是：%d\n", ret);//失败了，显示正确数字
			break;
		}
	}
}

int main()
{
	int input = 0;
	srand((unsigned int)time(NULL));
	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("无效选择!请重新选择!\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}

总结

今天我们学习了选择与循环结构的简单应用，实现了简单又好玩的猜数字游戏。快去和你的小伙伴们玩起来吧！