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：

def compare_player_comp_m1(player_number,comp_number):
    diff = player_number - comp_number
    if (diff>2):
        player_number -= 5
    elif (diff<-2):
        player_number += 5
    if player_number>comp_number:
        winner="player"
    elif player_number<comp_number:
        winner="computer"
    else:
        winner="nobody"
    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：

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

3 其余helper函数以及主函数的实现

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。

def name_to_number(name):
    number=-1 #init
    if name=="rock": #convert
        number=0
    elif name=="Spock":
        number=1
    elif name=="paper":
        number=2
    elif name=="lizard":
        number=3
    elif name=="scissors":
        number=4
    if number==-1: #return
        err="no choice named "+ "\"" +name + "\"."
        return err
    else:
        return number

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

 def number_to_name(number):
    name="none" #init
    if number==0: #convert
        name="rock"
    elif number==1:
        name="Spock"
    elif number==2:
        name="paper"
    elif number==3:
        name="lizard"
    elif number==4:
        name="scissors"
    if name=="none": #return
        err="the number \""+ str(number) + "\" is not a valid input."
        return err
    else:
        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。

（4）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。

 import random    

def rpsls(player_choice):
    print "Player chooses " + player_choice # rpsls part1
    player_number=name_to_number(player_choice)
    comp_number= random.randrange(0,5,1) # rpsls part2
    comp_choice=number_to_name(comp_number)
    print "Computer chooses " + comp_choice
    compare_player_comp_m2(player_number,comp_number) #rpsls part3
    print " "

4 全部程序清单

### helper function ###
def name_to_number(name):
    number=-1 #init
    if name=="rock": #convert
        number=0
    elif name=="Spock":
        number=1
    elif name=="paper":
        number=2
    elif name=="lizard":
        number=3
    elif name=="scissors":
        number=4
    if number==-1: #return
        err="no choice named "+ "\"" +name + "\"."
        return err
    else:
        return number

def number_to_name(number):
    name="none" #init
    if number==0: #convert
        name="rock"
    elif number==1:
        name="Spock"
    elif number==2:
        name="paper"
    elif number==3:
        name="lizard"
    elif number==4:
        name="scissors"
    if name=="none": #return
        err="the number \""+ str(number) + "\" is not a valid input."
        return err
    else:
        return name

def compare_player_comp_m1(player_number,comp_number):
    diff = player_number - comp_number
    if (diff>2):
        player_number -= 5
    elif (diff<-2):
        player_number += 5
    if player_number>comp_number:
        winner="player"
    elif player_number<comp_number:
        winner="computer"
    else:
        winner="nobody"
    print winner + " wins!"

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

### main function ###
import random    

def rpsls(player_choice):
    print "Player chooses " + player_choice # rpsls part1
    player_number=name_to_number(player_choice)
    comp_number= random.randrange(0,5,1) # rpsls part2
    comp_choice=number_to_name(comp_number)
    print "Computer chooses " + comp_choice
    compare_player_comp_m2(player_number,comp_number) #rpsls part3
    print " "

### display ###
rpsls("rock")

2016.5.29

by 悠望南山