猜数字的趣味小游戏——rand函数、srand函数、time函数的使用

前言

上一篇博客我们写了一个电脑关机的小游戏，我篇博客我们写一个猜数字的小游戏，学习rand函数、srand函数、time函数的使用。

游戏要求：

1. 电脑自动生成1~100的随机数
2. 玩家猜数字，根据猜测数据的大小给出猜大了还是猜小了，猜对或者机会用光则游戏结束
3. 玩家有5次猜数字的机会

一、随机数的生成

1.1. rand函数

C语言提供了⼀个函数叫 rand，这个函数可以生成随机数，函数原型如下所示：

int rand (void);

rand函数的使用需要包含⼀个头⽂件是：<stdlib.h>

rand函数会返回⼀个伪随机数，这个随机数的范围是在0~RAND_MAX之间，这个RAND_MAX的⼤⼩是依赖编译器上实现的，大部分编译器上是32767。

我们来测试⼀下 rand 函数，这里多调用几次，产生5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;
}

第一次运行：

但是当我们关闭窗口，再次运行时：

可以看到⼀次运行中产生的5个数字是相对随机的，但是下⼀次运行程序生成的结果和上一次⼀模⼀样，哪里出问题了呢？
再深入了解一下，发现 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，真正的随机数的是无法预测下一个值是多少的， 而 rand 函数是对一个叫“种子”的基准值进行运算生成的随机数。
之所以前面每次运行程序产生的随机数序列是一样的，那是因为 rand 函数生成随机数的默认种⼦是1，固定不变的。如果要生成不同的随机数，意味着要让种子是变化的。

1.2. srand函数

C语⾔中又提供了⼀个函数叫 srand，用来初始化随机数的生成器的，也就是上述提到的 “种子”。
srand的原型如下：

void srand (unsigned int seed);

程序中在调用 rand 函数之前先调用 srand 函数，通过 srand 函数的参数 seed 来设置 rand 函数生成随
机数时的种子，只要种子在变化，每次生成的随机数序列也就变化起来了。
那也就是说给 srand 的种子是如果是变化的，rand就能生成随机数。

1.3. 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，因为时间时刻在发生变化的。
在C语⾔中有⼀个函数叫 time ，可以获得时间，time函数原型如下：

time_t time (time_t* timer);

time 函数的时候需要包含头⽂件：<time.h>

time 函数会返回当前的日历时间，其实返回的是1970年1月1日0时0分0秒到现在程序运行时间之间的差值，这个时间差也被叫做：时间戳，单位是秒。
返回的类型是 time_t 类型的，本质上其实就是32位或者64位的整型类型。
可以理解为像2024年12月2号、2022年10月2号这样的时间不方便运用，所以我们把时间都转化为一个整型类型的数。

如果 timer 是 NULL，就只返回时间戳
如果 timer 是 非NULL 的指针，函数也会将时间戳放在 timer 指向的内存中带回去

time(NULL);		//调⽤time函数返回时间戳，这⾥没有接收返回值

那么上面的代码，我们可以改成：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{
 	//使⽤time函数的返回值，也就是将时刻变化的时间设置为种⼦
 	//srand的参数是unsigned int类型，我们将时间强制类型转换
	 srand((unsigned int)time(NULL));
	 printf("%d\n", rand());
	 printf("%d\n", rand());
	 printf("%d\n", rand());
	 printf("%d\n", rand());
	 printf("%d\n", rand());
	 return 0;
}

第一次运行：

第二次运行：

运行多次，我们发现每一次生成的数都不一样，那么我们生成随机数成功了。

这里需要注意的是：srand 函数是不需要频繁调用的，一次运行的程序中调用一次就把种子设置为时间了。

二、设置随机数的范围

• 如果要生成0~99之间的随机数：

rand() % 100;
//余数的范围是0~99

• 如果要生成0~100之间的随机数：

rand() % 101;
//余数的范围是0~100

• 如果要生成1~100之间的随机数：

rand() % 100 + 1;
//%100的余数是0~99,0~99的数字+1,范围是1~100

• 如果要生成100~200的随机数：

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

• 所以如果要生成a~b的随机数：

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

三、猜数字游戏的代码实现

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

void game()
{
	int r = rand() % 100 + 1;	//随机数的范围设置为1~100
	int guess = 0;		//玩家猜的数
	int count = 5;		//试错机会5次
	while (count)
	{
		printf("\n你还有%d次机会\n", count);
		printf("请猜数字>:");
		scanf("%d", &guess);
		if (guess < r)
		{
			printf("猜小了\n");
		}
		else if (guess > r)
		{
			printf("猜大了\n");
		}
		else
		{
			printf("\n恭喜你，猜对了\n");
			break;
		}
		count--;
	}
	if (count == 0)
	{
		printf("\n你失败了，正确数是:%d\n", r);
	}
}

//游戏菜单
void menu()
{
	printf("***********************\n");
	printf("******* 1. play *******\n");
	printf("******* 0. exit *******\n");
	printf("***********************\n");
}

int main()
{
	int input = 0;
	srand((unsigned int)time(NULL));	//设置时间为种子
	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，重新选择\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}

总结

这篇博客写了猜数字的趣味小游戏，学习了rand函数、srand函数、time函数的使用，我学会了如何生成随机数。
1.设置时间为种子
srand((unsigned int)time(NULL));
2.生成a~b范围的随机数
a + rand() % (b-a+1);