北理网课 - Python语言程序设计 - 8.1“体育竞技分析”
体育竞技分析
(完整代码在最下面)
比赛规则：
-双人比赛，五局三胜
-开始时一方先发球，直至判分，接下来胜者发球
-球员只能在发球局得分，若发球局对方胜，自己此时不得分也不掉分。15分胜/局
分析：
-需求：毫厘是多少？如何科学分析体育竞技比赛？
-输入：球员的水平
-输出：可预测的比赛成绩
解决：
体育竞技分析：模拟N场比赛
-计算思维：抽象 + 自动化
-模拟：模拟比赛过程 + 自动化执行N场比赛
-当N越大时，比赛结果分析会越科学
1、自顶向下解决：
解决问题的有效方法
-将一个小问题表达为若干个小问题组成
-使用同样方法进一步分解小问题
-直至，小问题可以简单明了地解决
例：建设居住条件
- 种树：买来树苗栽倒土中就好
- 房子：要楼的设计、施工。需要建筑材料、工人等
- ……
2.自底向上解决：
逐步组建复杂系统的有效方法
-分单元测试，逐步组建
-按照自顶向下相反方式操作
-直至，系统各部分以组装的思路都经过测试和验证
例：建设居住条件
- 先建设一栋楼，“单独测试开发模块”
- 每栋楼像第一步一样，组成一个居住地域
- ……
实例解析：
程序总体框架及步骤：
-步骤1：打印程序的介绍性信息式 -printInfo()
-步骤2：获得程序运行参数：proA、proB、n -getInputs()
-步骤3：利用球员A和B的能力值，模拟n局比赛 -simNGames()
-步骤4：输出球员A和B的获胜比赛场次和概率 -printSummary()
所以，第一阶段，有这样四个步骤：
代码：
def main():
printIntro()#用来打印介绍信息
probA, probB, n = getInputs()#获得用户输入的球员A、B的能力值和模拟场次数n
winsA, winsB = simNGames(n, probA, probB)#将获得的参数作为参数输入到函数中，获得A跟B的比赛场次
printSummary(winsA, winsB)#把比赛场次打印出来pirintIntro()函数：
def printIntro():
print('这个程序模拟两个选手A和B的某种科技比赛')
print('程序运行需要A和B的能力值(0到1之间小数表示)')
#以上是介绍性内容，提高用户体验getInputs()函数：
def getInputs():
a = eval(input('请输入选手A的能力值(0-1):'))
b = eval(input('请输入选手B的能力值(0-1):'))
n = eval(input('模拟比赛的场次:'))
return a, b, nprintSummary()函数：
def printSummary(winsA, winsB):
n = winsA + winsB
print('竞技分析开始，共模拟{}场比赛'.format(n))
print('选手A获胜{}场比赛，占比{:0.1%}'.format(winsA, winsA/n))
print('选手B获胜{}场比赛，占比{:0.1%}'.format(winsB, winsB/n))要模拟N局比赛,相当于N次模拟1局比赛。可以把这个问题分解为另一个新的问题，即main()下的simNGames()下还有simOneGame()。
先说simNGames(proA, proB, n)函数：
def simNGames(n, probA, probB):
winsA, winsB = 0, 0#A和B的胜场数
for i in range(n):
scoreA, scoreB = simOneGame(probA, probB)
if scoreA > scoreB:
winsA = winsA + 1
else:
winsB += 1
return winsA, winsB
再说刚才simOneGame()函数。这场比赛我们设定，某人先得15分，比赛胜利。我们在simOneGame()中加入一个gameOver()函数，表示一局比赛结束的判定标准。
看一下simOneGame()代码：
def simOneGame(probA, probB):
scoreA, scoreB = 0, 0
serving = 'A'#先定义A先发球
while not gameOver(scoreA, scoreB):#循环，不到15分不会停
if serving == 'A':
if random() < probA:
scoreA += 1
else:
serving = 'B'#若主动权在A，A发球，胜利得分，失败发球权给B
else:
if random() < probB:
scoreB += 1
else:
serving = 'A'#若主动权在B，B发球，胜利得分，失败发球权给A
return scoreA, scoreB最后来看一下gameOver()的代码：
def gameOver(a, b):
return a == 15 or b == 15#返回True或False结果这样，把步骤分开，就是自顶向下顺序写的代码。我把完整代码贴在下面，大家可以看一看，不懂的直接看下面的代码就行了：
from random import random
def main():
printIntro()#用来打印介绍信息
probA, probB, n = getInputs()#获得用户输入的球员A、B的能力值和模拟场次数n
winsA, winsB = simNGames(n, probA, probB)#将获得的参数作为参数输入到函数中，获得A跟B的比赛场次
printSummary(winsA, winsB)#把比赛场次打印出来
def printIntro():
print('这个程序模拟两个选手A和B的某种科技比赛')
print('程序运行需要A和B的能力值(0到1之间小数表示)')
#以上是介绍性内容，提高用户体验
def getInputs():
a = eval(input('请输入选手A的能力值(0-1):'))
b = eval(input('请输入选手B的能力值(0-1):'))
n = eval(input('模拟比赛的场次:'))
return a, b, n
def printSummary(winsA, winsB):
n = winsA + winsB
print('竞技分析开始，共模拟{}场比赛'.format(n))
print('选手A获胜{}场比赛，占比{:0.1%}'.format(winsA, winsA/n))
print('选手B获胜{}场比赛，占比{:0.1%}'.format(winsB, winsB/n))
def simNGames(n, probA, probB):
winsA, winsB = 0, 0#A和B的胜场数
for i in range(n):
scoreA, scoreB = simOneGame(probA, probB)
if scoreA > scoreB:
winsA = winsA + 1
else:
winsB += 1
return winsA, winsB
def simOneGame(probA, probB):
scoreA, scoreB = 0, 0
serving = 'A'#先定义A先发球
while not gameOver(scoreA, scoreB):#循环，不到15分不会停
if serving == 'A':
if random() < probA:
scoreA += 1
else:
serving = 'B'#若主动权在A，A发球，胜利得分，失败发球权给B
else:
if random() < probB:
scoreB += 1
else:
serving = 'A'#若主动权在B，B发球，胜利得分，失败发球权给A
return scoreA, scoreB
def gameOver(a, b):
return a == 15 or b == 15#返回True或False结果
main()
以上结果：
这个程序模拟两个选手A和B的某种科技比赛
程序运行需要A和B的能力值(0到1之间小数表示)
请输入选手A的能力值(0-1):0.45
请输入选手B的能力值(0-1):0.50
模拟比赛的场次:1000
竞技分析开始，共模拟1000场比赛
选手A获胜373场比赛，占比37.3%
选手B获胜627场比赛，占比62.7%
#以上我输入的东西为：0.45\n0.50\n1000\n然后选手A和B获胜的比赛虽然我输入的是0.45，0.5和1000，但最后输出不一定是A胜373场。B胜627场，因为有randem()函数控制。但占比就在37%和63%左右浮动；另外，要加上random库，我上面加的是：
from random import random
别忘了写。
体育竞技分析--举一反三
-理解自顶向下设计思维：分而治之
-理解自底向上执行思维：模块化集成
-自顶向下是系统思维的简化
应用问题扩展
-扩展比赛参数，增加对更多能力对比情况判断
-扩展比赛设计，增加对真实比赛预测
-扩展分析逻辑，反向推理，用胜率推算能力
（以上是我个人分析结果，到现在没什么问题，欢迎批评指正！）