C/C++實(shí)現(xiàn)投骰子游戲
我們將要模擬一個(gè)非常流行的游戲——擲骰子。
骰子的形式多種多樣, 最普遍的是使用兩個(gè)6面骰子。在一些冒險(xiǎn)游戲中,會(huì)使用5種骰子:4面、6 面、8面、12面和20面。聰明的古希臘人證明了只有5種正多面體,它們的所 有面都具有相同的形狀和大小。各種不同類(lèi)型的骰子就是根據(jù)這些正多面體 發(fā)展而來(lái)。也可以做成其他面數(shù)的,但是其所有的面不會(huì)都相等,因此各個(gè) 面朝上的幾率就不同。
計(jì)算機(jī)計(jì)算不用考慮幾何的限制,所以可以設(shè)計(jì)任意面數(shù)的電子骰子。 我們先從6面開(kāi)始。
我們想獲得1~6的隨機(jī)數(shù)。然而,rand()生成的隨機(jī)數(shù)在0~ RAND_MAX之間。RAND_MAX被定義在stdlib.h中,其值通常是 INT_MAX。因此,需要進(jìn)行一些調(diào)整,方法如下。
1.把隨機(jī)數(shù)求模6,獲得的整數(shù)在0~5之間。
2.結(jié)果加1,新值在1~6之間。
3.為方便以后擴(kuò)展,把第1步中的數(shù)字6替換成骰子面數(shù)。
下面的代碼實(shí)現(xiàn)了這3個(gè)步驟:
#include <stdlib.h> /* 提供rand()的原型 */ int rollem(int sides) { int roll; roll = rand() % sides + 1; return roll; }
我們還想用一個(gè)函數(shù)提示用戶選擇任意面數(shù)的骰子,并返回點(diǎn)數(shù)總和。
/* diceroll.c -- 擲骰子模擬程序 */ /* 與 mandydice.c 一起編譯 */ #include "diceroll.h" #include <stdio.h> #include <stdlib.h> /* 提供庫(kù)函數(shù) rand()的原型 */ int roll_count = 0; /* 外部鏈接 */ static int rollem(int sides) /* 該函數(shù)屬于該文件私有 */ { int roll; roll = rand() % sides + 1; ++roll_count; /* 計(jì)算函數(shù)調(diào)用次數(shù) */ return roll; } int roll_n_dice(int dice, int sides) { int d; int total = 0; if (sides < 2) { printf("Need at least 2 sides.\n"); return -2; } if (dice < 1) { printf("Need at least 1 die.\n"); return -1; } for (d = 0; d < dice; d++) total += rollem(sides); return total; }
該文件加入了新元素。第一,rollem()函數(shù)屬于該文件私有,它是 roll_n_dice()的輔助函數(shù)。第二,為了演示外部鏈接的特性,該文件聲明了 一個(gè)外部變量roll_count。該變量統(tǒng)計(jì)調(diào)用rollem()函數(shù)的次數(shù)。這樣設(shè)計(jì)有 點(diǎn)蹩腳,僅為了演示外部變量的特性。第三,該文件包含以下預(yù)處理指令:
#include "diceroll.h"
如果使用標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)函數(shù),如 rand(),要在當(dāng)前文件中包含標(biāo)準(zhǔn)頭文件(對(duì) rand()而言要包含stdlib.h),而不是聲明該函數(shù)。因?yàn)轭^文件中已經(jīng)包含了 正確的函數(shù)原型。我們效仿這一做法,把roll_n_dice()函數(shù)的原型放在 diceroll.h頭文件中。把文件名放在雙引號(hào)中而不是尖括號(hào)中,指示編譯器在 本地查找文件,而不是到編譯器存放標(biāo)準(zhǔn)頭文件的位置去查找文件。“本地 查找”的含義取決于具體的實(shí)現(xiàn)。一些常見(jiàn)的實(shí)現(xiàn)把頭文件與源代碼文件或 工程文件(如果編譯器使用它們的話)放在相同的目錄或文件夾中。
//diceroll.h extern int roll_count; int roll_n_dice(int dice, int sides);
該頭文件中包含一個(gè)函數(shù)原型和一個(gè) extern 聲明。由于 direroll.c 文件 包含了該文件, direroll.c實(shí)際上包含了roll_count的兩個(gè)聲明:
extern int roll_count; // 頭文件中的聲明(引用式聲明) int roll_count = 0; // 源代碼文件中的聲明(定義式聲明)
這樣做沒(méi)問(wèn)題。一個(gè)變量只能有一個(gè)定義式聲明,但是帶 extern 的聲明 是引用式聲明,可以有多個(gè)引用式聲明。
使用 roll_n_dice()函數(shù)的程序都要包含 diceroll.c 頭文件。包含該頭文件 后,程序便可使用roll_n_dice()函數(shù)和roll_count變量。
/* manydice.c -- 多次擲骰子的模擬程序 */ /* 與 diceroll.c 一起編譯*/ #include <stdio.h> #include <stdlib.h> /* 為庫(kù)函數(shù) srand() 提供原型 */ #include <time.h> /* 為 time() 提供原型 */ #include "diceroll.h" /* 為roll_n_dice()提供原型,為roll_count變量 提供聲明 */ int main(void) { int dice, roll; int sides; int status; srand((unsigned int) time(0)); /* 隨機(jī)種子 */ printf("Enter the number of sides per die, 0 to stop.\n"); while (scanf("%d", &sides) == 1 && sides > 0) { printf("How many dice?\n"); if ((status = scanf("%d", &dice)) != 1) { 905 if (status == EOF) break; /* 退出循環(huán) */ else { printf("You should have entered an integer."); printf(" Let's begin again.\n"); while (getchar() != '\n') continue; /* 處理錯(cuò)誤的輸入 */ printf("How many sides? Enter 0 to stop.\n"); continue; /* 進(jìn)入循環(huán)的下一輪迭代 */ } } roll = roll_n_dice(dice, sides); printf("You have rolled a %d using %d %d-sided dice.\n", roll, dice, sides); printf("How many sides? Enter 0 to stop.\n"); } printf("The rollem() function was called %d times.\n", roll_count); /* 使用外部變量 */ 906 printf("GOOD FORTUNE TO YOU!\n"); return 0; }
要與包含程序清單12.11的文件一起編譯該文件。可以把程序清單 12.11、12.12和12.13都放在同一文件夾或目錄中。運(yùn)行該程序,下面是一個(gè) 輸出示例:
Enter the number of sides per die, 0 to stop. 6 How many dice? 2 You have rolled a 12 using 2 6-sided dice. How many sides? Enter 0 to stop. 6 How many dice? 2 You have rolled a 4 using 2 6-sided dice. How many sides? Enter 0 to stop. 6 How many dice? 2 907 You have rolled a 5 using 2 6-sided dice. How many sides? Enter 0 to stop. 0 The rollem() function was called 6 times. GOOD FORTUNE TO YOU!
因?yàn)樵摮绦蚴褂昧藄rand()隨機(jī)生成隨機(jī)數(shù)種子,所以大多數(shù)情況下,即 使輸入相同也很難得到相同的輸出。注意,manydice.c中的main()訪問(wèn)了定 義在diceroll.c中的roll_count變量。
有3種情況可以導(dǎo)致外層while循環(huán)結(jié)束:side小于1、輸入類(lèi)型不匹配 (此時(shí)scanf()返回0)、遇到文件結(jié)尾(返回值是EOF)。為了讀取骰子的 點(diǎn)數(shù),該程序處理文件結(jié)尾的方式(退出while循環(huán))與處理類(lèi)型不匹配 (進(jìn)入循環(huán)的下一輪迭代)的情況不同。
可以通過(guò)多種方式使用roll_n_dice()。sides等于2時(shí),程序模仿擲硬 幣,“正面朝上”為2,“反面朝上”為1(或者反過(guò)來(lái)表示也行)。很容易修改 該程序單獨(dú)顯示點(diǎn)數(shù)的結(jié)果,或者構(gòu)建一個(gè)骰子模擬器。如果要擲多次骰子 (如在一些角色扮演類(lèi)游戲中),可以很容易地修改程序以輸出類(lèi)似的結(jié) 果:
Enter the number of sets; enter q to stop. 18 How many sides and how many dice? 6 3 Here are 18 sets of 3 6-sided throws. 908 12 10 6 9 8 14 8 15 9 14 12 17 11 7 10 13 8 14 How many sets? Enter q to stop. q
rand1()或 rand()(不是 rollem())還可以用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)猜數(shù)字程序,讓 計(jì)算機(jī)選定一個(gè)數(shù)字,你來(lái)猜。讀者感興趣的話可以自己編寫(xiě)這個(gè)程序。
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