自學python筆記（二）

⏰前言

不知不覺今天已經過去大半，本以爲昨天就能更新的文章今天的這個時候纔開始碼字。今天總結兩個項目：猜數字和預測概率。編程可以讓人明白一些道理，甚至讓你覺得看似不相關的隨機數其實也是有被預測的可能，那麼接下來就來玩一玩這兩組代碼吧！

😝猜數字

假設Joe的年齡是18歲，她被詢問年齡時不想直接做出直接的回答，但出於禮貌又有必要告訴對方，於是Joe想寫一個程序，通過給出提示讓別人猜測。這裏就要用到while語句來構造這樣一個程序。

joe_age = 18
guess = int(input(">>:"))
while guess != joe_age:
    if guess > joe_age:
        print("猜的太大了，往小試試……")
    elif guess < joe_age:
        print("猜的太小了，往大試試……")
    guess = int(input(">>:"))
print("恭喜你，猜對了！")

while循環不同於for循環就在於它可以無限循環，我們不能知道要猜多少次，所以while循環更加適合這樣的場景。

guess = int(input(">>:"))

同時也用到if和elif條件判斷語句：

if guess > joe_age:
        print("猜的太大了，往小試試……")
    elif guess < joe_age:
        print("猜的太小了，往大試試……")
    guess = int(input(">>:"))
print("恭喜你，猜對了！")

當猜測年齡大於實際年齡，打印“猜的太大了，往小試試……”，當猜測年齡小於實際年齡，打印“猜的太小了，往大試試……”，當猜測年齡等於實際年齡，打印"恭喜你，猜對了！"程序運行結果如下圖所示：

🏆獲勝概率預測

場景如下：1.小A和小B羽毛球比賽，小A每球獲勝概率55%，小B每球獲勝概率45%；2.每局比賽，先得21分者獲勝；3.假設進行10000局比賽，兩人分別會獲勝多少局？首先構造頂層框架：

def main():
    #主要邏輯
    prob_A, prob_B, number_of_games = get inputs() #獲取原始數據
    win_A, win_B = sim_n_games(prob_A, prob_B, number_of_games) #獲取模擬結果
    print_summary(win_A, win_B, number_of_games) #結果彙總輸出

def main()定義函數main, prob_A小A每球獲勝概率,prob_B小B每球獲勝概率,number_of_games比賽場數。通過以上參數，再獲得兩人分別贏多少局 win_A, win_B。最後進行彙總輸出print_summary。

錄入原始數據

def get_inputs():
    #輸入原始數據
    prob_A = eval(input("請輸入運動員A的每球獲勝概率（0~1):"))
    prob_B = round(1-prob_A, 2) #2人比賽，1-prob_A = prob_B
    number_of_games = eval(input("請輸入模擬比賽場數（正整數）："))
    print("模擬比賽場數：", number_of_games)
    print("小A每球獲勝概率：", prob_A)
    print("小B每球獲勝概率：", prob_B)
    return prob_A, prob_B, number_of_games #每一次return語句出現代表調用函數結束
prob_A, prob_B, number_of_games = get_inputs()
print(prob_A, prob_B, number_of_games)

多場比賽模擬

進行多場比賽模擬（ score_A, score_B是獲得比分，其中一人到達 21循環停止：

def sim_n_games(prob_A, prob_B, number_of_games): #定義sim_n_games函數
    #模擬多場比賽的結果
    win_A, win_B = 0, 0 #初始化A和B獲勝的場次
    for i in range(number_of_games): #迭代number_of_games次,以下是模擬一場比賽，for循環一萬次
        score_A, score_B = sim_one_game(prob_A, prob_B) #獲得模擬比賽的比分 
        if score_A > score_B:
            win_A  =1
        else:
            win_B  =1
    return win_A, win_B

單次比賽情況模擬

然後我們再進行簡化，把多場比賽簡化成模擬一場比賽，再進行10000次循環：

import random
def sim_one_game(prob_A, prob_B):
    #模擬一場比賽的結果
    score_A, score_B = 0,0
    while not game_over(score_A, score_B): #這裏用到while循環
        if random.random() < prob_A: 
            score_A  =1
        else :
            score_B  =1
    return score_A, score_B

注意上面代碼中 if random.random() < prob_A: 隨機數據小於小A每球獲勝概率的55%，則A獲勝一次，此處需要用心理解。

彙總輸出

def print_summary(win_A, win_B, number_of_games):
    print("共模擬了{}場比賽" .format(number_of_games)) #模擬總場次
    print("選手A獲勝{0}場，佔比{1:.1%}" .format(win_A, win_A/number_of_games)) #A獲勝的概率除以總場次乘以100%
    print("選手B獲勝{0}場，佔比{1:.1%}" .format(win_B, win_B/number_of_games)) #B獲勝的概率除以總場次乘以100%

最終形成程序

import random


def get_inputs():
    #輸入原始數據
    prob_A = eval(input("請輸入運動員A的每球獲勝概率（0~1):"))
    prob_B = round(1-prob_A, 2) #2人比賽，1-prob_A = prob_B
    number_of_games = eval(input("請輸入模擬比賽場數（正整數）："))
    print("模擬比賽場數：", number_of_games)
    print("小A每球獲勝概率：", prob_A)
    print("小B每球獲勝概率：", prob_B)
    return prob_A, prob_B, number_of_games #每一次return語句出現代表調用函數結束
#prob_A, prob_B, number_of_games = get_inputs()
#print(prob_A, prob_B, number_of_games)


def game_over(score_A, score_B):
    #單場模擬結束條件是一方獲得21分
    return score_A == 21 or score_B == 21


def sim_one_game(prob_A, prob_B):
    #模擬一場比賽的結果
    score_A, score_B = 0,0
    while not game_over(score_A, score_B):
        if random.random() < prob_A:
            score_A  = 1
        else :
            score_B  = 1
    return score_A, score_B


def sim_n_games(prob_A, prob_B, number_of_games): #定義sim_n_games函數
    #模擬多場比賽的結果
    win_A, win_B = 0, 0 #初始化A和B獲勝的場次
    for i in range(number_of_games): #迭代number_of_games次,以下是模擬一場比賽，for循環一萬次
        score_A, score_B = sim_one_game(prob_A, prob_B) #獲得模擬比賽的比分 
        if score_A > score_B:
            win_A  = 1
        else:
            win_B  = 1
    return win_A, win_B


def print_summary(win_A, win_B, number_of_games):
    print("共模擬了{}場比賽" .format(number_of_games)) #模擬總場次
    print("選手A獲勝{0}場，佔比{1:.1%}" .format(win_A, win_A/number_of_games)) #A獲勝的概率除以總場次乘以100%
    print("選手B獲勝{0}場，佔比{1:.1%}" .format(win_B, win_B/number_of_games)) #B獲勝的概率除以總場次乘以100%


def main():
    #主要邏輯
    prob_A, prob_B, number_of_games = get_inputs() #獲取原始數據
    win_A, win_B = sim_n_games(prob_A, prob_B, number_of_games) #獲取模擬結果
    print_summary(win_A, win_B, number_of_games) #結果彙總輸出


if __name__ == "__main__":
    main()

到此，整個程序運行完畢，代碼中的註釋部分需要認真閱讀。

👍小結

兩個小案例的練習，讓我覺得真的是每一個簡單的自動化執行背後都是無數的辛酸。社會大分工後讓人們的專業越來越細，越來越專，普羅大衆漫不經心地使用機器進行自動化高效工作，殊不知越是高效、便捷、傻瓜式的智能，說明背後越是有人付出時間和精力幫助你完成更多要考慮到的事情。極客萬歲！另外，概率分析這個案例，單個球的輸贏概率A和B相差無幾，但多次比賽下來卻出現驚人的差距，正所謂“失之毫釐，差之千里啊！”

下章再見！🙋‍♀️

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