IIPP迷你项目（一）“Rock-paper-scissor-lizard-Spock”

0 前言——关于IIPP

本系列博客的内容均来自《An Introduction to Interactive Programming in Python (Part 1)》（在此我简称为“IIPP”）。

这是Coursera上的一门课程，以做游戏为导向讲解python交互式编程，非常有意思。它总共有8周的课程，每周都会有一个迷你项目（mini-project），由易到难，不过即使是容易完成的内容也能在某一个小点引人思考——比方说第一周的内容仅仅是猜拳，但老师所提出的关于“模数”的想法是异常精妙的，如果没有这方面的提示当然也是可以用一种傻瓜式编程编写出来，但是将列写出全部5*5=25种可能性（程序显得憨憨傻傻），然而一旦引入了“模数”的概念，则会将程序简化又简化，会让人由衷地感慨：“这就是数学之美！”

因此我将把每一次的作业编写结果都用博客的方式记录下来，并且与此同时也整理一下我从这一次作业中得到了什么。

1 作业内容

本周的作业内容是基于“剪刀石头布”的一种扩展，在“剪刀”“石头”“布”这三张牌的基础上又增加了两种牌——“蜥蜴”和“斯波克”（虽然我并不知道斯波克是什么东西……），于是由原先的剪刀石头布“一物降一物”变成了“两物降两物”，什么意思呢？我拿一张图进行解释：

如图，箭头的两端连接的是克制者与被克制者，被箭头指的是被克制的那一方。比如绿色的球与红色的球，通过查看箭头指向，可以发现是绿色克制红色。

国产的游戏里经常出现五行相生相克这种东西（当然还有一些游戏基于五行相生相克搞出来更复杂的相生相克关系，比如《赛尔号》），所以我觉得这样理解起来不难吧？画上面那图的时候我还用的是五行中的五种颜色呢~

总而言之，五张牌中任意一张牌，会克制其中两张牌，同时被其中另外两张牌克制，这样很公平。

2 判断胜出函数“compare_player_comp”的实现

2-1 方法一

现在题目来了：让玩家出任意一张牌，然后计算机再出一张牌，比较一下看谁赢。是不是感觉简单得不得了？其实最简单的方法就是把全部的可能性都列写出来，也就是共有5*5=25种可能性。

但是在前言中也说了这种方法有点憨，Joe老师给出一个提示就是：给这五张牌按0~4进行编号，然后比较大小。编号是这样的：

0 — rock

1 — Spock

2 — paper

3 — lizard

4 — scissors

这种方法识别起来很直观，比如0<1，所以Spock赢了rock；0<2，所以paper赢了rock……

不过要注意，当给定的两个数字的差值大于2开始，就不能这样直白地比较大小了。比如0和3比较，这里0应该转为5（0和5对5的余数都是5，就像时钟里0点=12点一样，0和12对12的余数都是12），是5>3因此是rock胜。同理，0和4比较，因为|0-4|=4>2，所以要把0转为5再进行比较，是5>4所以rock胜出。

因此当给定两个数的时候，我们必须先搞清楚这两个数的差值是否大于2。分为以下三种情况：

（1）-2≤num1-num2≤2：直接令num1与num2进行比较，谁大谁赢；

（2）num1-num2<-2：让num1加5，然后再与num2比较，谁大谁赢；

（3）num1-num2>2：让num1减5，然后再与num2比较，谁大谁赢。

写成代码就是这样的：

 1 def compare_player_comp_m1(player_number,comp_number):
 2     diff = player_number - comp_number
 3     if (diff>2):
 4         player_number -= 5
 5     elif (diff<-2):
 6         player_number += 5
 7     if player_number>comp_number:
 8         winner="player"
 9     elif player_number<comp_number:
10         winner="computer"
11     else:
12         winner="nobody"
13     print winner + " wins!"

其中传递进来的两个参数分别为“玩家出的牌对应的数字”和“计算机出的牌对应的数字”。

2-2 方法二

这种方法不得不承认我一开始是没有想到的，它是在课程的《Code Clinic Tips》页面下给出的一个提示。

如图所示，是将这全部5*5=25种情况列些出来的一个表格，表格中每个单元格的左上角是“player_number - comp_number”的差值，而右下角则是该差值对5取模所得。

通过这样一个表格，我们可以很直观地观察到当右下角的值为1或2时，是玩家胜出（蓝色字体标明是玩家胜出），当右下角的值为3或4时，是计算机胜出（红色字体标明是计算机胜出），右下角的值为0时，没有人胜出（黄色字体标明打平手）。

这样一来程序就更好写了：

 1 def compare_player_comp_m2(player_number,comp_number):
 2     diff = player_number - comp_number
 3     diff_module = diff % 5
 4     if (diff_module==1) or (diff_module==2):
 5         winner="player"
 6     elif (diff_module==3) or (diff_module==4):
 7         winner="computer"
 8     else:
 9         winner="nobody"
10     print winner + " wins!"

3 其余helper函数以及主函数的实现

1、本程序的helper函数有以下三个：

（1）name_to_number(name)：将牌名转为对应的数字0~4。

 1 def name_to_number(name):
 2     number=-1 #init
 3     if name=="rock": #convert
 4         number=0
 5     elif name=="Spock":
 6         number=1
 7     elif name=="paper":
 8         number=2
 9     elif name=="lizard":
10         number=3
11     elif name=="scissors":
12         number=4
13     if number==-1: #return
14         err="no choice named "+ """ +name + ""."
15         return err
16     else:
17         return number

（2）number_to_name(number)：将数字转为对应的牌名“rock”~“scissors”。

 1 def number_to_name(number):
 2     name="none" #init
 3     if number==0: #convert
 4         name="rock"
 5     elif number==1:
 6         name="Spock"
 7     elif number==2:
 8         name="paper"
 9     elif number==3:
10         name="lizard"
11     elif number==4:
12         name="scissors"
13     if name=="none": #return
14         err="the number ""+ str(number) + "" is not a valid input."
15         return err
16     else:
17         return name

（3）compare_player_comp(player_number,comp_number)：即上一节中实现的函数，我给出了两种实现方法，用m1和m2区分。

2、主函数rpsls(player_choice)：在rpsls函数中，除过完成让电脑出拳这一步之外，它还负责将上面这些helper函数串在一起以实现猜拳功能。

 1 import random    
 2     
 3 def rpsls(player_choice):
 4     print "Player chooses " + player_choice # rpsls part1
 5     player_number=name_to_number(player_choice)
 6     if str(player_number).isdigit()==True: #只有player_number是数字，才能说明输入无误，方可往下继续走
 7         comp_number= random.randrange(0,5,1) # rpsls part2
 8         comp_choice=number_to_name(comp_number)
 9         print "Computer chooses " + comp_choice
10         compare_player_comp_m2(player_number,comp_number) #rpsls part3
11         print " "
12     else:
13         print player_number

4 全部程序清单

 1 ### helper function ###
 2 def name_to_number(name):
 3     number=-1 #init
 4     if name=="rock": #convert
 5         number=0
 6     elif name=="Spock":
 7         number=1
 8     elif name=="paper":
 9         number=2
10     elif name=="lizard":
11         number=3
12     elif name=="scissors":
13         number=4
14     if number==-1: #return
15         err="no choice named "+ """ +name + ""."
16         return err
17     else:
18         return number
19     
20 def number_to_name(number):
21     name="none" #init
22     if number==0: #convert
23         name="rock"
24     elif number==1:
25         name="Spock"
26     elif number==2:
27         name="paper"
28     elif number==3:
29         name="lizard"
30     elif number==4:
31         name="scissors"
32     if name=="none": #return
33         err="the number ""+ str(number) + "" is not a valid input."
34         return err
35     else:
36         return name
37     
38 def compare_player_comp_m1(player_number,comp_number):
39     diff = player_number - comp_number
40     if (diff>2):
41         player_number -= 5
42     elif (diff<-2):
43         player_number += 5
44     if player_number>comp_number:
45         winner="player"
46     elif player_number<comp_number:
47         winner="computer"
48     else:
49         winner="nobody"
50     print winner + " wins!"
51         
52 def compare_player_comp_m2(player_number,comp_number):
53     diff = player_number - comp_number
54     diff_module = diff % 5
55     if (diff_module==1) or (diff_module==2):
56         winner="player"
57     elif (diff_module==3) or (diff_module==4):
58         winner="computer"
59     else:
60         winner="nobody"
61     print winner + " wins!"
62     
63 ### main function ###
64 import random    
65     
66 def rpsls(player_choice):
67     print "Player chooses " + player_choice # rpsls part1
68     player_number=name_to_number(player_choice)
69     if str(player_number).isdigit()==True: #只有player_number是数字，才能说明输入无误，方可往下继续走
70         comp_number= random.randrange(0,5,1) # rpsls part2
71         comp_choice=number_to_name(comp_number)
72         print "Computer chooses " + comp_choice
73         compare_player_comp_m2(player_number,comp_number) #rpsls part3
74         print " "
75     else:
76         print player_number
77     
78 ### display ###
79 rpsls("rock")

2016.5.29

by 悠望南山