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用 python 设计猜数游戏

python语言 2019-06-12 qhdsteam.com

分解

各国在中小学引入编程教育,更多的是让孩子们从以计算机的方式来考虑问题,培养逻辑思维能力和编程思维,并非是要把所有人都培养成程序员。编程思维是一个非常重要的概念,含义是将以大的问题分解问小的问题,然后逐步解决每个小问题,最后解决整个问题。

那么我们就把这个任务分解为以下步骤:用一个变量了保存用户的积分,生成目标数,在猜数游戏中目标应该是随机的,同时保存在变量中;提示用户猜测数字,获取用户输入,并保存在变量中,判断用户输入,给出适当的反馈;如果用户猜对了,加 5 分,询问是否继续;如果用户选择继续,重复 1-5 步;否则游戏结束,下面我们按照这个思路来实现这个程序。

积分变量

首先我们要新建一个变量(图 1),保存分数,并且初始化为 0 分。新建 score 变量,变量值设置为 9。从现在开始我们就要感受到 python 的简洁之美了,在 scratch 我们新建积分变量并设定为 0,需要好几步操作,而在 python 中只需要一句命令就好了:score = 0。


这也是高级语言的特点,Python 作为高级语言,代码量可以说是 Java 的十分之一,c 语言的百分之一;当然对于初学者来说还是是诚然比较容易理解,声明积分变量之后,我们就要生成要猜测的目标数字了。

目标数字是个随机数 , 是一定范围之内的随机数,所以我们先来看 Scratch 和 Python 都是怎么生成随机数的:Scratch 随机数积木块。这次 Python 就需要费点脑筋了,Python 有许多别人写好的完成特定功能的代码,成为代码库,生成随机数的代码库叫做 random,换句话说我们要用生成随机数的功能,就需要引入 random 库,然后库中有函数,调用对应的函数就可以完成相应的功能。

我们要用到的是 randomint ( ) 函数,比如生成 1-10 的随机整数就是 randomint ( 1, 10 ) 。背景交代完毕,下面我们就上手来实现生成随机数:target 变量(图 2),然后把 target 的值设定为 1 到 10 之间的随机数。接下来 , 我们看 Python 是如何实现的(图 3):



现在 , 积分变量也有了 , 也生成要猜测的数字了 , 接下来就要提示用户猜数字了 , 用户不输入数字也就没得玩了 , 不过似乎可以写一个猜数的机器人,用随机数来猜测,这又是另外一个程序了。

获取用户输入

我们还是以 Scratch 为例进行讲解 , 在 Scratch 获取用户输入要用到侦测代码分类中共的两个代码块:得到用户的输入和获取用户输入(图 4)。当然我们需要新建一个变量,并把用户的代码块放到这个变量里。


而 Python 中则要用到 input ( ) 函数,但是有一点要注意的是,input ( ) 函数读入的数据的类型是字符串类型,需要转换成整数,而将字符串转换为整数要用到 int ( ) 函数,当然一个严格程序这里还需要对输入进行验证的,这个等你熟悉了 Python 之后可以自行完成。

在这里我们就要用到分支结构了,所谓分支结构简单的来说就是满足某个条件的时候做某个事情,比如你高考分数大于 700 分,只要你运气不是特别被差,基本就能去北大清华了;而如果天气预报说明天下雨的话,十有八九你是会选择带伞出门的,毕竟有的人喜欢淋雨。

这里我们就要进行判断,如果用户输入的大于目标数,就提示大了,否则提示小了,这里要用到控制模块中的分支模块(图 5)。

同时还会用到数字和逻辑运算分类中的比大小(图 6),这里涉及了逻辑运算和分支结构两个知识点,大家还记得吗 ?

猜数程序结构

用户第一次输入的时候,会判断用户输入的数,也就是猜的数跟目标数字孰大孰小,如果大了就会提示 " 大了 ",如果相等就恭喜,如果小了,就提示 " 你猜的数太小了 ",问题是实际猜测中很难一次就猜中的,所以我们需要反复不停的猜测,如果猜错了就要重新获取用户的输,一直到猜对(图 7)。

再往下就要用到循环了,循环猜测的过程,我们先不讲,回过头来讲 python 如何实现这一步。首先 Python 的语法呢,比较有意思,没有万恶的大括号,但是有固定的缩写,虽然 tab 党和空格党有一场世纪之战,但是作为空格的拥泵,大家跟我一样用空格就好了。Python 中 if 语句的格式是(图 8):


注意到了吗,expr 和 else 后面的语句是有四个空格的,同时冒号是必不可少的,expr 代表的是逻辑表达式,关于逻辑表达式呢,随便找一本关于编程的书都能够讲个七八页,简单的说就是大小相等的判断,这就是判断猜的数和目标数的大小(图 9)。

猜数字

这个时候已经可以猜数了,但是只有一次机会,一次之后即便你读取了用户猜的数字 , 你也没有反馈的机会,这样的游戏肯定是不完整的,怎么办呢 ? 日常生活中 , 我们会说把课文抄 10 遍,我们就知道需要重复执行抄课文 10 次,那么在 Scratch 是有循环的结构的。

当然如果你想限制猜测的次数可以用这个,如果在规定的次数内没有猜到,就扣分,这也很可以,然而这里我们想做的是让用户不停的猜测直到猜对为止。

比如隔壁村的王二狗跟俺们村的李翠花约定,在湖边见面不见不散,那么王二狗只能一个人孤零零的在湖边等着,直到俺们村的李翠花到了湖边,也就是说只有满足了某个条件,才会执行。在这里就是重复执行,直到猜对了或者说在没有猜对的情况下,会让玩家一直猜猜猜。

接下来我们继续完善我们的程序,看看(图 10)的程序,我们做了改动,用户第一次猜测之后,就会判断 guess_number 与 target 是否相等,如果不相等,就会进入里面的判断,判断结束后引导用户再猜,直到猜对为止。


然后我们来看 Python 要怎么做 : 这里用到了 while 循环,只要条件成立,就一直做,(图 11)是代码。这里就要再次询问读者,基本的功能已经完成了,后面可以完善成为完整的猜数游戏呢。你会考虑如何改动呢?在实际中来试试吧。

Scratch 之父解读儿童编程 50 年

米切尔 · 雷斯尼克教授因为创造了 Scratch 编程语言和 Scratch 社区,常常被认为大家称为 " 少儿编程之父 "。米切尔 · 雷斯尼克教授和他的老师西蒙 · 派珀特一样,都是真正研究学习、创新的教育专家,自 20 世纪 60 年代末,他们一直致力于帮助儿童更具创造性地表达自己、实现想法。

来自一只海龟的启发

研发 Scratch 的灵感可以追溯到 1968 年。这一年,西蒙 · 派珀特开发出名为 Logo 的编程语言,这也是全球第一款针对儿童教学使用的编程语言。

与当时其他的计算机语言不同,Logo 最主要的功能是绘图。进入 Logo 界面,光标将被一只闪烁的小海龟取代。输入 " 向前 25"、" 向左 11" 这样易于儿童理解的语言和指令后,小海龟将在画面上走动,画出特定的几何图形。


Logo 编程语言的指令示意图

整个 20 世纪 80 年代,全球成千上万的学生都在学习 Logo 语言。不过,学习热情消散得也很快。一方面,编写 Logo 程序的过程充满了不够直观的语法和标点,使用门槛依然不低;另一方面,学生对使用 Logo 完成的任务并不感兴趣,学习 Logo 变成一门技术活,而无关乎创造。这样的结果自然背离了西蒙 · 派珀特推出 Logo 语言的本意,即让儿童有机会利用科技去构建知识、解决问题、创造性地表达自己。

数字版乐高积木

1983 年,米切尔 · 雷斯尼克来到麻省理工学院,与西蒙 · 派珀特尝试基于乐高积木研发项目。他们将乐高积木与 Logo 语言结合,当乐高模型与电脑连接后,儿童就能够通过 Logo 程序控制乐高积木。这款硬件与软件的组合后来被称为 " 乐高 /Logo",在 1988 年由乐高公司作为产品推出。

孩子们试用乐高 /Logo 的过程让米切尔 · 雷斯尼克意识到,专门供儿童使用的编程软件几乎没有。" 专业性软件如 Java、C++ 超出了儿童的驾驭能力,一些可以编程的 APP 又只能输出特定的游戏程序。" 米切尔 · 雷斯尼克回忆。

三角原则与 4"P"

在可视化编程功能之外,Scratch 最与众不同的地方或许在于它背后的设计理念。西蒙 · 派珀特总会强调 " 低地板 " 和 " 高天花板 " 的原则。" 低地板 " 是指技术手段能给新手提供简单易上手的起点," 高天花板 " 是说学习体验能够包含由易到难的循序渐进过程。例如,Logo 语言就让儿童可以从绘制极简的三角形开始,最终画出复杂的几何图像。

" 低地板 + 高天花板 + 宽墙壁 " 的三角设计理念反映在 Scratch 平台上目前超过 3700 万个编程作品里。另外还有 4 个以字母 "P" 开头的关键词像基石一样支撑着 Scratch 的开发设计。米切尔 · 雷斯尼克用一句话来解释:" 在具体的项目 ( Project ) 中,孩子做着自己充满热情 ( Passion ) 的事,并与同伴 ( Peer ) 交流共进,整个过程都伴随着游戏 ( Play ) 精神。"


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