完整教程：C语言——猜数字游戏（rand、srand、time函数学习）

练/学前预警：
我们前面学习了C语言的选择、循环结构，以及操作符等知识，如果有忘记的知识可以打开这个链接进行学习 C语言学习专栏
我们掌握了前面的知识后，我们可以做一个小游戏——猜数字游戏
猜数字游戏的要求：
生成1-100的随机数
随机数生成需要学习（rand、srand、time）这三个函数
rand：生成随机数
srand：设置种子
time：得到时间戳，变化种子
循环来进行猜测随机数（循环结构）
判断猜测的数字和随机数的大小（选择结构）
如果将代码都写到main函数中会看着不太清晰，所以我们可以通过函数定义、声明、调用来进行优化代码
函数定义、声明、调用学习

猜数字游戏要求：

电脑自动生成1-100的随机数；
用户进行猜数字，我们根据猜测数据的大小电脑提示时大了还是小了，直到猜到，游戏结束

从这个要求中我们可以提炼我们需要准备的内容：
- 随机数的生成（rand）
- 循环猜数字直到结束（while、for、do … while）

准备内容：

在我们前面的学习中我们并没有学习随机数的生成，那么怎么样才可以让计算机自动的生成随机数呢？
C语言提供了一个函数rand()，这个是可以生成随机数的(生成的是伪随机数)

1️⃣`rand`函数

在C语言中的标准库中提供了这个函数，详细介绍可以打开这个链接来进行学习，rand函数参考
函数原型：int rand(void);
rand函数是会返回一个伪随机数 ( 整数 )
伪随机数： 看起来是随机的，但实际上是通过一个确定的、复杂的数学公式从一个初始的“种子”值计算出来的序列。只要种子相同，生成的序列就完全相同。
rand函数生成的随机数的范围是在0~RAND_MAX之间，最大随机数是依赖我们的编译器的，目前大部分的最大随机数是32767
rand函数的使用是需要头文件<stdlib.h>

1.1、如何知道最大随机数

如果想知道目前你所使用的编译器中最大随机数是多大，可以通过这段代码来进行查阅：

#include <stdio.h>
  #include <stdlib.h> // 包含 rand() 和 RAND_MAX 的定义
    int main()
    {
    printf("RAND_MAX 的值是: %d\n", RAND_MAX);
    return 0;
    }
    //我的运行得到是 32767

1.2、rand函数的使用代码

通过下面这个代码运行我们可以得到下面的结果

#include <stdio.h>
  #include <stdlib.h> // 包含 rand() 和 RAND_MAX 的定义
    int main()
    {
    printf("1、%d\n", rand());
    printf("2、%d\n", rand());
    printf("3、%d\n", rand());
    printf("4、%d\n", rand());
    return 0;
    }

在这里插入图片描述

我们通过两次的运行结果对比可以知道，
每次的运行中只是相对于当次的四个数是相对随机的
但多次运行可以知道，这并不随机

这是为什么呢？

是因为rand函数是生成伪随机数，这是通过某种算法生成的随机数
rand函数是通过 “种子” 为标准来进行运算生成的随机数
每次运行的随机数的序列相同是因为rand函数生成随机数的默认种子为 1
并不是真正的随机数，真正的随机数是无法预测下一刻的值会是多少的
既然rand函数是默认种子为1，我们可不可以通过变化种子来进行生成真正的随机数

显而易见，这是必然可以的，下面我们学习srand()函数和time()函数变化种子来生成随机数

2️⃣`srand`函数

C语言中提供了一个函数srand()这个是用来初始化随机数的生成器，这个函数也需要<stdlib.h>头文件
srand原型：void srand(unsigned int seed)
程序在使用rand()时，我们可以先调用srand()通过设置参数seed的值，来进行设置rand()函数生成随机数的种子。
- 只要种子发生变化，生成的随机数序列也是随机的（下面有体现）

使用：

#include<stdio.h>
  #include<stdlib.h>
    int main()
    {
    srand(3);
    printf("%d\n", rand());
    printf("%d\n", rand());
    printf("%d\n", rand());
    printf("%d\n", rand());
    return 0;
    }

如果我们改变srand()函数里面的值会怎么样呢？

在这里插入图片描述

所以我们只要将srand()的种子是随机变化的，rand()就可以生成真正的随机数

我们应该如何将种子随机变化，让种子变成随机数呢？
这个学习参考链接有对C语言的函数进行说明
srand参考
在这里插入图片描述

为了生成类似随机数的， srand 通常初始化为一些独特的运行时值，例如函数 time 返回的值
所以我们可以通过time函数来进行对种子的变化

3️⃣`time`函数

我们将时间作为种子是因为时间是时时刻刻在变化的
在C语言中time函数就可以获得这个时间，使用这个函数需要头文件<time.h>
time参考
- 如果 timer不为 NULL，则函数会把结果 (返回时间值) 同时保存到 *timer 中 (该指针指向的内存中)；
- 如果 timer为 NULL，只返回时间值，不保存。
- 我们可以根据下面的代码，大致了解上面的意思，根据自己的需要来进行使用

time_t t1;   // 定义一个 time_t 类型变量
time_t t2;	 // 定义一个 time_t 类型变量
time(&t1);         // 把当前时间保存到 t1 中
t2 = time(NULL);   // 获取时间返回值，不保存到任何变量（NULL表示不保存）

time 函数原型：time_t time (time_t* timer);
这个函数会返回从现在程序运行时间到1970年1月1日0时0分0秒的差值（秒）
返回类型是time_t，这个是32位或64位的整型类型
time函数返回的时间差也叫时间戳
时间戳的转换

4️⃣随机数生成代码

现在我们已经学习了三个函数，我们可以将真正的随机数的代码写出来了
srand()函数在 程序运行时，只需要设置一次随机种子；
之后的每次 rand() 调用，都会根据上一次的状态自动生成新的 “ 伪随机数 ” ,每次运行程序都会不一样（因为时间不同）
srand()函数反复调用，则可能导致time(NULL) 在同一秒内的值是一样的，所以每次种子都一样 → 随机序列也一样 → 看起来“不随机”

#include<stdio.h>
  #include<stdlib.h>	//srand，rand
    #include<time.h>	//time
      int main()
      {
      //使用time函数的返回值设置种子
      // time(NULL)
      //srand的函数原型是：void srand(unsigned int seed)
      //因为srand的参数类型unsigned int，所以我们需要将time强制类型转换
      srand((unsigned int)time(NULL));
      printf("%d\n", rand());
      printf("%d\n", rand());
      printf("%d\n", rand());
      printf("%d\n", rand());
      return 0;
      }
      **********************************
      输出：
      27781
      11507
      3142
      18474

以上的输出是我的电脑运行时的输出结果，我们可以看到这个随机数太大了，我们可以限制随机数的范围，来生成随机数

5️⃣随机数的范围控制

生成[a, b]范围的整数：rand() % (b - a + 1) + a
- 需要注意这个运算顺序：先算括号的，再取余，再加法
生成[a, b]范围的浮点数：(double)rand() / RAND_MAX * (b - a) + a

为什么rand函数的返回值是整数却又浮点型的随机数呢？

rand函数原型：int rand(void);
理应来说，应该是只生成整型的随机数
浮点随机数是人为“转换”出来的。
- 先通过这个得到[0.0，1.0]范围的浮点数，(double)rand() / RAND_MAX;
- 再乘上想要的范围，得到了随机范围的浮点数，(double)rand() / RAND_MAX * (b - a) + a

因为在很多应用中，我们不只是需要整数的随机性，所以人为界定了浮点型随机数

代码实现：

#include<stdio.h>
  #include<stdlib.h>	//srand，rand
    #include<time.h>	//time
      int main()
      {
      //要0-100的随机数
      srand((unsigned int)time(NULL));
      int arr[3] = { 0 };//初始化数组
      for (int i = 0; i < 3; i++)
      {
      arr[i] = rand() % 101;
      printf("%d\t", arr[i]);
      }
      return 0;
      }
      ****************
      输出：
      80      46      4

猜数字游戏代码：

我们已将将这个C语言代码的准备工作已经准备好了，下面我们就可以正式开始写这个代码了
知识储备：
循环猜数字，直到正确为止（for、while、do while）
随机数（rand、srand、time）

1.1、设置游戏菜单

只在最开始时判断是否要玩游戏，最开始问一次和最后猜对数字后再问一次是否开始游戏
输入1是开始玩游戏；输入0则是退出游戏

int main()
{
printf("***********************************\n");
printf("************1. play game************\n");
printf("************2. exit game************\n");
printf("***********************************\n");
}

1.2、设置游戏

生成[1,100] 的随机数
输入用户所猜测的数字
根据用户猜的数字和生成的随机数比较并提供提示
直到用户猜到正确数字停止游戏

int main()
{
int guess= 0;			//用户猜测数字
srand((unsigned int)time(NULL));
int r = rand() % 100 + 1;		//生成1-100的随机数
while(1)
{
printf("请输入猜测的数字：");
scanf("%d", &guess);
if (guess > r)
printf("猜大了！\n\n");
else if (guess < r)
printf("猜小了！\n\n");
else
{
printf("太厉害了，猜对了！\n\n");
break;
}
}
}

1.3、代码总体实现

#include<stdio.h>
  #include<stdlib.h>	//srand，rand
    #include<time.h>	//time
      int main()
      {
      int input = 0;
      do
      {
      printf("***********************************\n");
      printf("************1. play game************\n");
      printf("************0. exit game************\n");
      printf("***********************************\n");
      printf("请选择》》");
      scanf("%d", &input);
      switch (input)
      {
      case 1:
      {
      int guess = 0;			//用户猜测数字
      srand((unsigned int)time(NULL));
      int r = rand() % 100 + 1;		//生成1-100的随机数
      while (1)
      {
      printf("请输入猜测的数字：");
      scanf("%d", &guess);
      if (guess > r)
      printf("猜大了！\n\n");
      else if (guess < r)
      printf("猜小了！\n\n");
      else
      {
      printf("太厉害了，猜对了！\n\n");
      break;
      }
      }
      break;
      }
      case 0:
      {
      printf("游戏结束！\n");
      break;
      }
      default:
      {
      printf("选择错误，请重新选择！\n");
      break;
      }
      }
      } while (input);
      return 0;
      }

优化猜数字游戏代码（通过函数声明、定义、调用）

我们可以看到上面的代码非常的乱，可读性很低
我们可以通过函数声明、定义、调用来将代码拆分成
菜单栏
游戏栏
主函数

菜单栏：

void menu()
{
printf("***********************************\n");
printf("************1. play game************\n");
printf("************0. exit game************\n");
printf("***********************************\n");
}

游戏栏：

void game()
{
int guess = 0;			//用户猜测数字
srand((unsigned int)time(NULL));
int r = rand() % 100 + 1;		//生成1-100的随机数
while (1)
{
printf("请输入猜测的数字：");
scanf("%d", &guess);
if (guess > r)
printf("猜大了！\n\n");
else if (guess < r)
printf("猜小了！\n\n");
else
{
printf("太厉害了，猜对了！\n\n");
break;
}
}
}

总体实现：

#include<stdio.h>
  #include<stdlib.h>	//srand，rand
    #include<time.h>	//time
      //菜单
      void menu()
      {
      printf("***********************************\n");
      printf("************1. play game************\n");
      printf("************0. exit game************\n");
      printf("***********************************\n");
      }
      //猜数字游戏
      void game()
      {
      int guess = 0;			//用户猜测数字
      srand((unsigned int)time(NULL));
      int r = rand() % 100 + 1;		//生成1-100的随机数
      while (1)
      {
      printf("请输入猜测的数字：");
      scanf("%d", &guess);
      if (guess > r)
      printf("猜大了！\n\n");
      else if (guess < r)
      printf("猜小了！\n\n");
      else
      {
      printf("太厉害了，猜对了！\n\n");
      break;
      }
      }
      }
      //主函数
      int main()
      {
      int input = 0;
      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("选择错误，请重新选择！\n\n");
      break;
      }
      } while (input);
      return 0;
      }

猜数字游戏升级（限制猜测次数）

我们可以设置一个计数器，
计算用户猜测次数，
当用户猜测次数达到5次，则自动判断猜数字失败；
并且进入重新选择是否开始猜数字游戏的界面

#include<stdio.h>
  #include<stdlib.h>	//srand，rand
    #include<time.h>	//time
      //菜单
      void menu()
      {
      printf("***********************************\n");
      printf("************1. play game************\n");
      printf("************0. exit game************\n");
      printf("***********************************\n");
      }
      //猜数字游戏
      void game()
      {
      int count = 0;		//计数器
      int guess = 0;			//用户猜测数字
      srand((unsigned int)time(NULL));
      int r = rand() % 100 + 1;		//生成1-100的随机数
      while (count<5)
      {
      printf("请输入猜测的数字：");
      scanf("%d", &guess);
      count++;
      if (guess > r)
      {
      printf("猜大了！\n");
      printf("猜测次数还剩：%d\n\n", 5 - count);
      if (count == 5)
      {
      printf("猜测次数用完，再接再厉！\n\n");
      }
      }
      else if (guess < r)
      {
      printf("猜小了！\n");
      printf("猜测次数还剩：%d\n\n", 5 - count);
      if (count == 5)
      {
      printf("猜测次数用完，再接再厉！\n\n");
      }
      }
      else
      {
      printf("太厉害了，猜对了！\n\n");
      break;
      }
      }
      }
      //主函数
      int main()
      {
      int input = 0;
      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("选择错误，请重新选择！\n\n");
      break;
      }
      } while (input);
      return 0;
      }

✒️小结：
我们前面学习了rand、srand、time函数
学习了函数声明、定义、调用来进行函数的优化
猜数字游戏的二次优化（限制猜测次数）
感谢大家的浏览

posted @ 2025-12-13 15:02 yangykaifa 阅读(1) 评论(0) 收藏举报

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