综合练习课 —— 猜数字游戏

本课导读

变量、类型、输入输出、条件、循环——零件都齐了，今天组装第一台"整机"。你将像真正的程序员一样工作：从需求出发，拆解步骤，由简到繁分三版迭代出一个完整的猜数字游戏。学完这课，"我写过一个完整的程序"就是事实而不是愿望了。

需求和一个小转折

经典的猜数字游戏：一方想好 1~100 之间的数，另一方来猜，每猜一次得到"大了/小了"的反馈，直到猜中。

小转折：网页环境里 input() 交互体验有限（弹窗太累），所以我们反过来——你当出题人，让程序当猜数字的高手。这样一来程序完整可跑，你还会顺便见识一个漂亮的算法思想。（想玩"人来猜"的版本？课末有 Colab 版完整代码。）

程序员的第一步：拆解

别急着写代码。先把"让程序猜数"拆成可执行的步骤：

1. 定一个秘密数字（你说了算）
2. 程序给出一个猜测
3. 判断：大了？小了？中了？
4. 根据反馈调整下一次猜测
5. 重复 2-4 直到猜中，统计用了几次

对照一下工具箱：步骤 3 是 if/elif/else，步骤 5 是 while——每个步骤都对应你已经会的东西。这就是拆解的意义：大问题拆到"每一小步都会做"，程序就写完了一半。

V1：先让"判断"跑起来

万里长征第一步，先只做"猜一次 + 判断"：

secret = 73    # 你的秘密数字，改成任何 1~100 的数
guess = 50     # 程序的第一猜

if guess < secret:
  print(f"猜 {guess}：小了")
elif guess > secret:
  print(f"猜 {guess}：大了")
else:
  print(f"猜 {guess}：猜中了！")

V1 很简陋，但它能跑——这比"构思一个完美程序"重要一百倍。迭代开发的信条：先让最小的核心转起来，再一圈圈加功能。

V2：加上循环和"聪明的调整"

程序该怎么根据"大了/小了"调整猜测？最聪明的策略是每次猜可能范围的正中间：

• 反馈"小了" → 答案在猜测右边 → 把范围下限提到 guess + 1
• 反馈"大了" → 答案在猜测左边 → 把范围上限压到 guess - 1
• 每猜一次，范围砍掉一半

这个策略有个正式名字：二分法。写出来只需要 while + if：

secret = 73    # 改成你的数字试试
low = 1        # 当前可能范围的下限
high = 100     # 上限

guess = (low + high) // 2    # 猜正中间（// 是整除，往下取整）

while guess != secret:
  if guess < secret:
      print(f"猜 {guess}：小了")
      low = guess + 1
  else:
      print(f"猜 {guess}：大了")
      high = guess - 1
  guess = (low + high) // 2

print(f"猜 {guess}：猜中了！")

新符号 // 是整除：(1 + 100) // 2 得 50（普通除法 / 会得 50.5，猜数字要整数）。

把 secret 换成 1、100、99 这些"刁钻"的数运行——不管你怎么藏，它都稳稳收敛。防死循环自查也过关：每圈范围都在缩小，guess 终会等于 secret。

V3：加计数器 + 让电脑出题

最后两块拼图：统计猜了几次（累加器的老朋友——计数器）；再让电脑自己随机出题，用上你的第一个标准库模块 random：

import random                    # 引入随机数工具箱

secret = random.randint(1, 100)  # 电脑随机出题（含 1 和 100）
low = 1
high = 100
tries = 0                        # 计数器

guess = (low + high) // 2

while guess != secret:
  tries = tries + 1
  if guess < secret:
      print(f"第 {tries} 猜 {guess}：小了")
      low = guess + 1
  else:
      print(f"第 {tries} 猜 {guess}：大了")
      high = guess - 1
  guess = (low + high) // 2

tries = tries + 1
print(f"第 {tries} 猜 {guess}：猜中！答案是 {secret}，共用 {tries} 次")

多运行几次——每次的秘密数字都不同，但次数从不超过 7 次。因为 100 砍一半是 50、25、13、7、4、2、1——七刀之内必见真章。上一课"对折上珠峰"的指数增长，反过来用就是二分法的"指数收缩"。这是你遇到的第一个正经算法思想，阶段 3 讲向量检索时它还会回来。

完整带注释版 + Colab 人机对战版

import random

secret = random.randint(1, 100)   # 电脑想好一个数
tries = 0

print("我想好了一个 1~100 的数，你来猜！")

while True:                        # 一直玩，直到 break
    guess = int(input("你猜："))   # input 返回字符串，记得转 int
    tries = tries + 1
    if guess < secret:
        print("小了，再来")
    elif guess > secret:
        print("大了，再来")
    else:
        print(f"猜中了！一共猜了 {tries} 次")
        break                      # 猜中，离场

✍️ 练习

练习 1：扩大战场

把 V3 的范围从 1100 改成 11000（两处要改），运行几次，观察最多猜几次。想一想为什么只多了三四次。

练习 2：反向改造——最笨的猜法

把 V3 改成"从 1 开始一个一个往上猜"（线性猜法），统计次数。跑几次对比二分法，感受一下"好算法"和"笨算法"的差距。

import random

secret = random.randint(1, 100)
guess = 1
tries = 1

# 把下面改成 while 循环：没猜中就 guess 加 1，tries 加 1

import random

secret = random.randint(1, 100)
guess = 1
tries = 1

while guess != secret:
    guess = guess + 1
    tries = tries + 1

print(f"从 1 数到 {guess}，共 {tries} 次才猜中")

练习 3：温度提示（挑战）

给 V2 加个"温度提示"：猜测和答案相差 5 以内时，打印"很接近了！"。需要一个新工具：abs(x) 返回 x 的绝对值，如 abs(-3) 是 3。

secret = 73
low = 1
high = 100
guess = (low + high) // 2

while guess != secret:
    if abs(guess - secret) <= 5:
        print(f"猜 {guess}：很接近了！")
    if guess < secret:
        low = guess + 1
    else:
        high = guess - 1
    guess = (low + high) // 2

print(f"猜 {guess}：猜中了！")

随堂测验

本课小结

• 完整程序的工作流：需求 → 拆解成"每步都会做"→ V1 最小可跑 → 迭代加功能
• 二分法：每次猜中间、砍掉一半，1~100 最多 7 次——你的第一个算法思想
• 新工具：// 整除、import random、abs()、while True + break 套路
• 你已经写出了第一个完整程序——下一课是本单元的关卡测验，去领证吧