很荣幸,经过三天的努力。终于把自己翻译的教材做完了,现在把它贴出来,希望能指出其中的不足。
Case Study: Random Number Generation
Fig. 6.7 C++ 标准库头文件 (Part 3 of 3.)
6.7 Case的学习: 随机数的生成
我们现在需要一个简短的,并希望娱乐的分流成为一种流行的编程应用,即模仿和玩游戏,在这一节和下一节当中,我们将要开发一个包含多选功能的游戏。
这些元素的产生可以使用C++的标准库来获得,仔细研读下面的语句
i = rand();
这个rand函数产生一个在0和RAND_MAX(在<cstdlib>头文件中定义的常量)之间的无符号的整型随机数,你可以通过在屏幕上显示来改变这个系统的RAND_MAX常量。如果rand正确的产生了随机整数,则在0和RAND_MAX之间的每一个数字在使用rand函数的时候都有机会被挑选出来。
由rand函数直接产生的这些数值的范围与那些特定的函数要求的不同。比如,一个模拟掷硬币的项目可能就只要求用0来代表正面,用1来代表反面。一个模拟掷骰子的项目只需要在1和6之间的随机整数,一个随机的预言下一艘穿过地平线的飞船类型(只有4种可能性)的游戏(只有4种可能性)只需要在1和4之间的整数
掷骰子游戏
为了证明rand函数,在6.8章模拟了掷出20个骰子和每个显示的数值的情况。rand函数的函数原型是在<cstdlib>。为了产生取值范围为0到5的整数,我们这样用取模运算符%和rand函数
rand() % 6
这就是所谓的缩放。数字6被称为缩放因子。然后我们转移范围,通过使之前产生的数字加1便可完成。图6.8确认, 结果范围为1至6。
.
. 6.8 移动,缩放整数通过1 + rand() % 6. (Part 1 of 2.)
Chapter 6 Functions and an Introduction to Recursion
1 // Fig. 6.8: fig06_08.cpp
2 // Shifted and scaled random integers.
3 #include <iostream>
4 #include <iomanip>
5 #include <cstdlib> // contains function prototype for rand
6 using namespace std;
7
8 int main()
9 {
10 // loop 20 times
11 for ( int counter = 1; counter <= 20; ++counter )
12 {
13 // pick random number from 1 to 6 and output it
14 cout << setw( 10 ) << ( 1 + rand() % 6 );
15
16 // if counter is divisible by 5, start a new line of output
17 if ( counter % 5 == 0 )
18 cout << endl;
19 // end for
20 // end main
运行结果如下
6 6 5 5 6
5 1 1 5 3
6 6 2 4 2
6 2 3 4 1
Fig. 6.8移动,缩放整数通过1 + rand() % 6 . (Part 2 of 2.)
掷一个骰子6,000,000次(Part 1 of 2.)
为了证明由rand函数产生的数字具有大致相等的可能性。Fig. 6.9模拟了一个骰子的6,000,000的投掷实验,则每个在1和6之间的整数应该出现大约1,000,000次。这个结论会由函数的输出来证实。
1 // Fig. 6.9: fig06_09.cpp
2 // Rolling a six-sided die 6,000,000 times.
3 #include <iostream>
4 #include <iomanip>
5 #include <cstdlib> // contains function prototype for rand
6 using namespace std;
7
8 int main()
9 {
10 int frequency1 = 0 ; // count of 1s rolled
11 int frequency2 = 0 ; // count of 2s rolled
12 int frequency3 = 0 ; // count of 3s rolled
13 int frequency4 = 0 ; // count of 4s rolled
14 int frequency5 = 0 ; // count of 5s rolled
15 int frequency6 = 0 ; // count of 6s rolled
16
17 int face; // stores most recently rolled value
18
19 // summarize results of 6,000,000 rolls of a die
20 for ( int roll = 1; roll <= 6000000; ++roll )
21 { 22 face = 1 + rand() % 6; // random number from 1 to 6
23
24 // determine roll value 1-6 and increment appropriate counter
25 switch ( face )
26 {
27 case 1:
28 ++frequency1; // increment the 1s counter
29 break;
30 case 2:
31 ++frequency2; // increment the 2s counter
32 break;
33 case 3:
34 ++frequency3; // increment the 3s counter
35 break;
36 case 4:
37 ++frequency4; // increment the 4s counter
38 break;
39 case 5:
40 ++frequency5; // increment the 5s counter
41 break;
42 case 6:
43 ++frequency6; // increment the 6s counter
44 break;
45 default: // invalid value
46 cout << "Program should never get here!";
47 // end switch
48 // end for
49
50 cout << "Face" << setw( 13 ) << "Frequency" << endl; // output headers
51 cout << " 1" << setw( 13 ) << frequency1
52 << "\n 2" << setw( 13 ) << frequency2
53 << "\n 3" << setw( 13 ) << frequency3
54 << "\n 4" << setw( 13 ) << frequency4
55 << "\n 5" << setw( 13 ) << frequency5
56 << "\n 6" << setw( 13 ) << frequency6 << endl;
57 // end main
Face Frequency
1 999702
2 1000823
3 999378
4 998898
5 1000777
6 1000422
Fig. 6.9 |掷一个骰子6,000,000次(Part 2 of 2.)
从程序的输出可以看出,我们可以模拟一个六面骰子的滚动通过缩放和缩放rand函数产生的值来得到。这个程序应该永远到不了(45-46行)在默认情况下的switch结构,因为switch机的控制表达始终具有值在1-6范围内的,但是,我们提供的默认的情况下,作为一项更好的做法。我们研究在第7章数组后,我们将展示如何用一行语句来代替switch结构。
再次执行fig6.8de 程序的结果。
6 6 5 5 6
5 1 1 5 3
6 6 2 4 2
6 2 3 4 1
这个程序输出了和Fig. 6.8.一样的结果。试问这些是随机数吗?当调试一个模拟程序的时候,这种可重复性是必不可少的证明,更正程序工作正常。
rand函数产生伪随机数.rand重复的被调用产生的数字序列的出现是随机的。然而,每次程序执行重复序列. 一旦程序被彻底的调试,每个执行时它可以条件不同而产生不同的随机数序列。 这就是所谓的随机和由C ++标准库函数srand来完成的。功能函数srand需要一个无符号的整数参数和通过rand函数的不同,每个执行而产生不同的随机数序列的。新的C ++标准提供额外的随机数的能力,可以产生不确定性的随机数字的一组无法预测的随机数字。这种随机数发生器用于模拟和安全情况下,可预测性是不可取的
使用 srand 函数
Figure 6.10 演示srand函数.这个程序使用一个无符号的类型,它比无符号的整形短。整形在内存中占用两个字节(通常为4个字节32位系统和64位系统上多达8个字节),可以有正也可以是负的。一个unsigned的类型的变量也至少在内存中占用两个字节,一个两个字节长度unsigned的整数可以存储0-65535范围之间的正数。一个四字节长度的unsigned整数能存储的值的范围为0 - 4294967295。功能函数srand需要一个unsigned int值作为参数。srand函数的函数原型是在头<cstdlib>。
Fig. 6.10 | 模拟掷骰子的程序
1 // Fig. 6.10: fig06_10.cpp
2 // Randomizing the die-rolling program.
3 #include <iostream>
4 #include <iomanip>
5 #include <cstdlib> // contains prototypes for functions srand and rand
6 using namespace std;
7
8 int main()
9 {
10 unsigned seed; // stores the seed entered by the user
12 cout << "Enter seed: ";
13 cin >> seed;
14 srand( seed ); // seed random number generator
15
16 // loop 10 times
17 for ( int counter = 1; counter <= 10; ++counter )
18 {
19 // pick random number from 1 to 6 and output it
20 cout << setw( 10 ) << ( 1 + rand() % 6 );
21
22 // if counter is divisible by 5, start a new line of output
23 if ( counter % 5 == 0 )
24 cout << endl;
25 // end for
26 // end main
Enter seed: 67
6 1 4 6 2
1 6 1 6 4
Enter seed: 432
4 6 3 1 6
3 1 5 4 2
Enter seed: 67
6 1 4 6 2
1 6 1 6 4
我们运行几次这个程序并且观察它的运行结果,我们会注意到这个程序每次运行的时候都会产生不同的随机数序列。在每次执行时,用户输入一个不同的seed。我们在第一个和第三个使用了相同的seed,则在输出的时候在屏幕上显示了相同的一组10个数字
为了在程序在每次运行的时候我们不用都输入seed,我们可以使用像下列的语句
srand( time( 0 ) );
这样使计算机读取它的时钟,以获得seed的值。时间函数(与前面的语句写在参数0)通常会返回当前时间为1970年1月以来的秒数,在格林威治标准时间的午夜(GMT)。这个值被转换为一个无符号整数,作为随机数发生器的seed。时间的函数原型是在<ctime>头文件中。
广义缩放和平移的随机数
以前,我们模拟了一个掷出六面骰子用这个语句
face = 1 + rand() % 6;
它总是分配一个在1和6之间的整数(随机)给变量face,这个范围的宽度(即连续整数的范围)是6并且1使这个范围里面的起始数字。参看前面的语句,我们看到的宽度范围是由取模运算符(i.e., 6),和范围的起始号码是相等的数量(i.e., 1),将被添加到的表达式rand%6。我们可以概括为这样的结果为
number = shiftingValue + rand() % scalingFactor ;
移值是等于所需的范围内连续的整数中的第一个数和scalingFactor等于所需的范围的宽度的连续的整数
6.8 Case 的学习:概率游戏; 介绍枚举
在最受欢迎的概率游戏当中有一个被称作“craps,”这是在全球范围内的赌场和小巷里盛行的游戏。它的游戏规则如下
一个玩家投掷两个骰子,每个骰子有六个面。每个骰子上的六个面上印有1,2,3,4,5,6这些数字。在骰子经过摇晃停下后,朝上的两个面的数字被加在一起求和。如果结果是7 or 11的话,这个玩家就赢了。如果结果是2,3 or 12的话,这个玩家就输了,庄家就赢了。如果结果是4, 5, 6, 8, 9 or 10的话,玩家就到了“point.”如果想赢的话,玩家必须making the point.但是一旦玩家投出的结果是7的话,他就输了。
图6.11中的程序模拟了游戏。注意规则,玩家在游戏过程中必须一次投掷两个骰子。我们定义函数rollDice(lines 63–75),用来掷骰子并计算和打印它们的总和。该函数定义一次,但在21和45行之间被调用,该函数没有参数,它返回两个骰子的总和,所以将其定义为int型
1 // Fig. 6.11: fig06_11.cpp
2 // Craps simulation.
3 #include <iostream>
4 #include <cstdlib> // contains prototypes for functions srand and rand
5 #include <ctime> // contains prototype for function time
6 using namespace std;
7
8 int rollDice(); // rolls dice, calculates and displays sum
9
10 int main()
11 {
12 // enumeration with constants that represent the game status
13 enum Status { CONTINUE , WON, LOST }; // all caps in constants
14
15 int myPoint; // point if no win or loss on first roll
16 Status gameStatus; // can contain CONTINUE, WON or LOST
17
18 // randomize random number generator using current time
19 srand( time( 0 ) );
20
21 int sumOfDice = rollDice(); // first roll of the dice
22
Fig. 6.1 1 | 模拟Craps . (Part 1 of 3.)
23 // determine game status and point (if needed) based on first roll
24 switch ( sumOfDice )
25 {
26 case 7: // win with 7 on first roll
27 case 11: // win with 11 on first roll
28 gameStatus = WON ;
29 break;
30 case 2: // lose with 2 on first roll
31 case 3: // lose with 3 on first roll
32 case 12: // lose with 12 on first roll
33 gameStatus = LOST;
34 break;
35 default: // did not win or lose, so remember point
36 gameStatus = CONTINUE; // game is not over
37 myPoint = sumOfDice; // remember the point
38 cout << "Point is " << myPoint << endl;
39 break; // optional at end of switch
40 // end switch
41
42 // while game is not complete
43 while ( gameStatus == CONTINUE ) // not WON or LOST
44 {
45 sumOfDice = rollDice(); // roll dice again
46
47 // determine game status
48 if ( sumOfDice == myPoint ) // win by making point
49 gameStatus = WON ;
50 else
51 if ( sumOfDice == 7 ) // lose by rolling 7 before point
52 gameStatus = LOST;
53 // end while
54
55 // display won or lost message
56 if ( gameStatus == WON )
57 cout << "Player wins" << endl;
58 else
59 cout << "Player loses" << endl;
60 // end main
61
62 // roll dice, calculate sum and display results
63 int rollDice()
64 {
65 // pick random die values
66 int die1 = 1 + rand() % 6; // first die roll
67 int die2 = 1 + rand() % 6; // second die roll
68
69 int sum = die1 + die2; // compute sum of die values
70
71 // display results of this roll
72 cout << "Player rolled " << die1 << " + " << die2
73 << " = " << sum << endl;
74 return sum; // end function rollDice
75 // end function rollDice
F g. 6.1 1 | 模拟Craps (Part 2 of 3.)
Player rolled 2 + 5 = 7
Player wins
Player rolled 6 + 6 = 12
Player loses
Player rolled 1 + 3 = 4
Point is 4
Player rolled 4 + 6 = 10
Player rolled 2 + 4 = 6
Player rolled 6 + 4 = 10
Player rolled 2 + 3 = 5
Player rolled 2 + 4 = 6
Player rolled 1 + 1 = 2
Player rolled 4 + 4 = 8
Player rolled 4 + 3 = 7
Player loses
Player rolled 3 + 3 = 6
Point is 6
Player rolled 5 + 3 = 8
Player rolled 4 + 5 = 9
Player rolled 2 + 1 = 3
Player rolled 1 + 5 = 6
Player wins
Fig. 6.1 1 | 模拟Craps . (Part 3 of 3.)
这个游戏是十分公平的,玩家可能在第一次就输掉,也可能在之后的模拟中才输。这个程序中使用变量gameStatus来记录具体的情况。gameStatus(13行)这个变量是一个新,用户定义的类型称为enume。枚举,介绍关键字枚举类型名称(在这种情况下,状态),是一家集标识符所代表的整数常量。通常这些enume的常数的值从0开始,除非另有规定,每次增加1。在前面的枚举,继续比赛值0,胜出得了值1,失败得了值2。枚举中的标识符必须是唯一的,但单独的枚举常量可以有相同的整数值
.
Good Programming Practice 6.1
作为一个用户定义的类型名称标识符的首字母大写
Good Programming Practice 6.2
使用枚举常量时使用大写字母。这使得这些常数在程序易于被观察到,并提醒您枚举常量不是变量。用户定义的类型状态的变量可以分配三个值中,可以只有一个
在枚举声明。当玩家赢得比赛的时候,程序把gameStatus赋值为赢得状态(lines 28 and 49).,当输了的时候,程序把gameStatus设置成输的状态