作者 謝恩銘，公眾號「程序員聯盟」（微信號：coderhub）。
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《C語言探索之旅》全系列
內容簡介
- 前言
- 準備工作和建議
- 我的代碼
- 改進方案
- 第一部分第十一課預告
1. 前言
上一課是 C語言探索之旅 | 第一部分第九課：循環語句 。
經過前面這么多課的努力，我們終于迎來了第一個比較正式的程序：一個 C語言小游戲。
雖然這個游戲沒有圖形界面，是命令行的形式，但是不論怎樣，這都是一個小小的里程碑。
我們的目的是讓大家看到經過之前幾課的學習，你已經可以完成一些有意思的事了。
雖然我們知道理論是很好的，但是如果我們不能把所學的理論付諸實踐，那也很沒有意思。
信不信由你，你其實已經有水平實現自己的第一個有意思的程序了。
2. 準備工作和建議
程序的原理
在動手編程之前，得先跟大家說一下這個程序是干什么的。
我們可以稱呼這個游戲為《或多或少》。
游戲的原理是這樣：
每一輪電腦從 1 到 100 中隨機抽一個整數。
電腦請求你猜這個數字，因此你要輸入一個 1 到 100 之間的整數。
電腦將你輸入的數和它抽取的數進行比較，并告知你的數比它的數大了還是小了。
然后它會再次讓你輸入數字，并告訴你比較的結果。
一直到你猜到這個數為止，一輪結束。
游戲的目的，當然就是用最少的次數猜到這個“神秘”數字。雖然沒有絢麗的圖形界面，但是或多或少，這都是你的第一個游戲了，應該值得驕傲。
下面演示了一輪的樣式，你要編程來實現它：
這個數字是什么？50
猜小了！
這個數字是什么？75
猜小了！
這個數字是什么？85
猜大了！
這個數字是什么？80
猜大了！
這個數字是什么？78
猜小了！
這個數字是什么？79
太棒了，你猜到了這個神秘數字！！
隨機抽取一個數
但大家要問了：“如何隨機地抽取一個數呢？不知道怎么辦啊，臣妾做不到啊。”
誠然，我們還沒學習如何來產生一個隨機數。讓親愛的電腦兄來做這個是不簡單的：它很會做運算，但是要它隨機選擇一個數，它還不知道怎么做呢。
事實上，為了“嘗試”得到一個隨機數，我們不得不讓電腦來做一些復雜的運算。好吧，歸根結底還是做運算。
我們有兩個解決方案：
請用戶通過 scanf 函數輸入這個神秘數字，那么就需要兩個玩家咯。一個選數字，一個猜數字。
孤注一擲地讓電腦來為我們自動產生一個隨機數。好處是：只需要一個玩家，可以自娛自樂。缺點是：需要學習該怎么做...
我們來學習用第二種方案編寫這個游戲，當然你也可以之后自己編寫第一種方案的代碼。
為了生成一個隨機數，我們要用到 rand() 函數（rand 是英語 random 的縮寫，表示“隨機的”）。
顧名思義，這個函數能為我們生成隨機數。但是我們還想要這個隨機數是在 1 到 100 的整數范圍內（如果沒有限定范圍，那會很復雜）。
我們會用到以下的形式：
srand(time(NULL));
mysteryNumber = (rand() % (MAX - MIN + 1)) + MIN;
第一行（srand 函數）用于初始化隨機數的生成器。srand 其實是 seed random 的縮寫。seed 在英語中是“種子”的意思。
給出 百度百科 的簡單解釋：
srand 和 rand 配合使用產生偽隨機數序列。rand 函數在產生隨機數前，需要系統提供的生成偽隨機數序列的種子，rand 根據這個種子的值產生一系列隨機數。如果系統提供的種子沒有變化，每次調用 rand 函數生成的偽隨機數序列都是一樣的。srand(unsigned seed) 通過參數 seed 改變系統提供的種子值，從而可以使得每次調用 rand 函數生成的偽隨機數序列不同，從而實現真正意義上的“隨機”。通常可以利用系統時間來改變系統的種子值，即 srand(time(NULL))，可以為 rand 函數提供不同的種子值，進而產生不同的隨機數序列。
所謂的“偽隨機數”指的并不是假的隨機數，這里的“偽”是有規律的意思。其實絕對的隨機數只是一種理想狀態的隨機數，計算機只能生成相對的隨機數即偽隨機數。計算機生成的偽隨機數既是隨機的又是有規律的 -- 一部份遵守一定的規律，一部份則不遵守任何規律。比如“世上沒有兩片形狀完全相同的樹葉”，這正點到了事物的特性 -- 規律性；但是每種樹的葉子都有近似的形狀，這正是事物的共性 -- 規律性。從這個角度講，我們就可以接受這樣的事實了：計算機只能產生偽隨機數而不是絕對的隨機數。
通過 time() 函數來獲得計算機系統當前的日歷時間（Calendar Time），處理日期時間的函數都是以本函數的返回值為基礎進行運算。其原型為：time_t time(time_t * t); 如果你已經聲明了參數t，你可以從參數t返回現在的日歷時間，同時也可以通過返回值返回現在的日歷時間，即從一個時間點（例如：1970 年 1 月 1 日 0 時 0 分 0 秒）到現在此時的秒數。如果參數為空（NULL），函數將只通過返回值返回現在的日歷時間。
如果我們在使用 rand 函數前沒有用 srand 函數制定 seed 的值，或者雖然用了 srand 函數，但是給它的參數是一個常量，比如 srand(1)，那么每次程序運行 rand 產生的數字都是一樣的。只有用例如 time() 函數來給一個每次都不一樣的 seed 值，才能使得 rand 的返回值不一樣，才能做到“隨機”。
srand 函數只需要在 rand 函數前面調用一次就夠了，也只能調用一次，之后你想要調用 rand 函數幾次都無所謂，但是每個程序中不能用兩次 srand 函數，切記。
上面代碼格式中的 MAX 和 MIN 是常量或 const 類型的變量。MAX 是 Maximum 的縮寫，表示“最大”。MIN 是 Minimum 的縮寫，表示“最小”。顧名思義，MAX 和 MIN 分別是你規定的范圍的最大值和最小值。
建議在程序的一開始定義這兩個 const 類型的變量：
const int MAX = 100, MIN = 1;
引入的庫
為了程序能夠順利運行，我們需要引入三個庫：
- stdio.h
- stdlib.h
- time.h
我們以前的課說過庫的作用。庫里面提供一些定義好的函數，比如 time.h里面就有我們的 time() 函數，stdlib 中有 rand 和 srand 函數。
好啦，我不繼續透露了。我們已經說明了游戲的原理，給出了一輪游戲的運行例子，也給出了主要的隨機數生成代碼，該輪到你來完成游戲的代碼了。加油，相信你可以的！
4. 我的代碼
希望大家自己先寫代碼，查閱一些資料，或復習前面幾課的內容。運行成功了或實在寫不出來才來看答案。
以下給出我的版本。當然了，這個游戲的代碼可以有不同的版本。你完全可以自己發揮。
#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;
// 生成隨機數
srand(time(NULL));
mysteryNumber = (rand() % (MAX - MIN + 1)) + MIN;
/* 程序的循環部分， 如果用戶沒猜中數字，就一直進行循環 */
do
{
// 請求用戶輸入所猜數字
printf("這個數字是什么 ? ");
scanf("%d", &guessNumber);
// 比較用戶輸入的數字和神秘數字
if (mysteryNumber > guessNumber)
printf("猜小了 !\n\n");
else if (mysteryNumber < guessNumber)
printf("猜大了 !\n\n");
else
printf ("太棒了，你猜到了這個神秘數字 !!\n\n");
} while (guessNumber != mysteryNumber);
return 0;
}
程序的解釋（從上到下的順序）：
預處理指令：就是開頭的那三行，以 # 開始。include 是英語“包含，引入”的意思，所以表示引入什么庫。
變量：這個游戲中，不需要太多變量，只有一個用于記錄用戶輸入的數字的變量 guessNumber，和一個電腦隨機抽取的數字 mysteryNumber。guess 表示“猜”，mystery 表示“神秘”，number 表示“數字”。我們也定義了兩個常量（const 變量，其實叫只讀變量比較準確）MAX 和 MIN，值分別是 100 和 1。這樣定義的好處是，如果你后面要改這兩個數值，會很方便，直接改這一行的兩個值就好了。如果沒有用 MAX 和 MIN 而是在程序里每一個地方寫 100 和 1 的話，那如果以后要改數值，工作量就大了。
隨機數：srand 和 rand 那兩行，用于生成在 1 和 100 之間的一個隨機數，值賦給 mysteryNumber。
循環：我選擇用 do...while 循環。理論上一個 while 循環也可以做到，但我覺得這里用 do...while 可能更合邏輯。為什么呢？還記得 do...while 循環的特點嗎？就是循環體里的指令至少會執行一次，不像 while 循環可能一次也不執行。這里我們至少要讓用戶輸入一次數字，不可能用戶一次也不輸入就猜到了數字。
-
在每一次進入循環體里運行時，我們都請求用戶輸入一個數字，并且把這個數字的值賦給 guessNumber 變量，接下來就比較 guessNumber 和 mysteryNumber（需要猜的數字）的大小：
- mysteryNumber 大于 guessNumber，那么輸出“猜小了”，繼續循環；
- mysteryNumber 小于 guessNumber，那么輸出“猜大了”，繼續循環；
- mysteryNumber 等于 guessNumber，也就是 else 語句的情況，就說明我們猜對了，輸出“太棒了，你猜到了這個神秘數字!”，結束循環。
循環也需要一個條件，我們給出的條件是：只要猜的數字和神秘數字不一樣，循環就繼續。
4. 改進方案
現在這個游戲還是很基礎很簡單的，但是可以有以下的改進方案：
增加一個記錄步數的計數器，在你猜對的時候輸出：“太棒了，你用**步猜到了這個神秘數字!”
目前的程序只進行一輪就結束了，如果玩家不過癮，還想繼續下一輪怎么辦呢？可以加入一個問題：“你還想繼續玩嗎？”，等待用戶輸入數字來回答。定義一個布爾值 continue（continue 表示“繼續”）來存儲用戶輸入的回答，比如 continue 的默認值是 1，就是用戶默認是繼續玩下一輪的；但如果用戶輸入 0，那么程序停止，游戲結束。
增加一個模式：雙人模式。可以你出題我來猜。但是我希望你能夠在程序一開始就讓用戶選擇是玩哪一種模式，是經典的人機對戰，還是人人對戰。如果是雙人模式的人人對戰，那么就不是用 srand 和 rand 來產生神秘數字了，而是讓玩家一通過 scanf 來輸入這個數字。
設置幾個難度級別，讓玩家選擇：初級（1-100 中的一個數），中級（1-1000 中的一個數），高級（1-10000 中的一個數）。如果你這樣設計，就需要改寫 MAX 值了，而此時 MAX 就不能再是一個 const 變量了，必須要把 MAX 前面的 const 去掉，MIN 的還能保留。
你也可以自己增設難度，想出更多好玩的點子來豐富這個游戲。通過完善和改進這個小游戲，你會學到更多。
5. 第一部分第十一課預告
今天的課就到這里，一起加油吧！
下一課我們來學習函數這個極為重要和有用的內容吧！
我是 謝恩銘，公眾號「程序員聯盟」（微信號：coderhub）運營者，慕課網精英講師 Oscar 老師，終生學習者。
熱愛生活，喜歡游泳，略懂烹飪。
人生格言：「向著標桿直跑」
