Rust入门系列:04、猜数字游戏,引入rand随机数模块

  • Louis
  • 更新于 2024-06-23 15:35
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上一篇文章我们使用Rust编程语言创建一个猜数字游戏,仅仅只能打印出来用户的输入,我们这一小节会引入更多的功能。首先,我们希望系统给我们生成一个随机数,我们也输入一个数字,然后和系统生成的随机数来进行比较.

上一篇文章我们使用 Rust 编程语言创建一个猜数字游戏, 仅仅只能打印出来用户的输入,我们这一小节会引入更多的功能。

首先,我们希望系统给我们生成一个随机数,我们也输入一个数字,然后和系统生成的随机数来进行比较,通常情况下会有三种可能:

  • 比随机数小
  • 比随机数大
  • 和随机数相等

要实现这个功能,我们首先要在程序中引入rand模块,因为在rust原生类库中,并不包含随机数模块。

rand模块简介

rand 是一个 Rust 语言的库模块,它提供了一系列功能,用于生成随机数以及处理各种随机数相关的任务。这个库非常重要和常用,特别是在需要随机性的程序中。以下是 rand 库的一些主要用途和功能:

  1. 生成随机数rand 提供多种方式生成不同类型的随机数,比如整数、浮点数、布尔值等。
  2. 不同分布的随机数:除了基本的随机数生成,它还支持多种概率分布(如均匀分布、正态分布、指数分布等)来生成特定分布的随机数。
  3. 随机工具: 提供随机选择元素、洗牌数组等实用功能。
  4. 随机数生成器(RNG): 支持多种随机数生成器。如:ThreadRng:基于当前线程,非常适合普通应用,提供很好的性能和安全性。 StdRng:使用加密安全的随机数生成器,适合需要高随机性的场景。 - SmallRng:更高效但随机性较低,不适用于加密安全需要的场景。
  5. 线程安全性rand 考虑到多线程使用的需要,大部分RNG实现都是线程安全的,或者像 ThreadRng 这样专为线程本地使用优化。
  6. 加密安全: 对于需要加密安全的应用,rand 提供了适合这类用途的 RNGs,例如,OsRng 直接使用操作系统提供的加密安全的随机数生成器。 在具体应用中,例如游戏、模拟、安全性测试、科学研究等场合,

rand 库提供了方便和强大的工具来满足随机性需求。使用 rand 库可以帮助开发者简化代码,同时保障了随机数的质量和应用的可靠性。

我们本小节主要使用的是随机数生成器的能力。

代码示例:

use std::cmp::Ordering;
use std::io;
use rand::Rng;

fn main() {
    println!("猜数游戏,包含随机数!");

    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);

    println!("神秘数字是:{}", secret_number);

    println!("猜测一个数");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("无法读取行信息");

    let guess_to_string:u32 = guess.trim().parse().expect("please type a number!");

    match guess_to_string.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("Too small!!"),
        Ordering::Greater => println!("Too big!!"),
        Ordering::Equal => println!("You win!!"),
    }

    println!("你猜测的数字是:{}",guess)
}

详细解释

  1. 导入库模块
use std::cmp::Ordering;
use std::io;
use rand::Rng;

这几行代码导入所需的库。Ordering 用于比较大小,io 用于输入输出操作,rand::Rng 用于生成随机数。

  1. 程序入口
fn main() {
    println!("猜数游戏,包含随机数!");

程序从 main 函数开始执行。首先输出一个欢迎信息,告诉玩家这是一个猜数游戏。

  1. 生成随机数
let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..101);

使用 rand::thread_rng() 获取当前线程的随机数生成器,并调用 gen_range(1..101) 生成一个1到100之间的随机数(左闭右开区间),也就是包含1,但是不包含101。

  1. 输出随机数(调试用)
println!("神秘数字是:{}", secret_number);

这行代码打印神秘数字。通常在发布游戏时,你应该注释或删除这一行,否则会暴露游戏答案。

  1. 读取用户猜测
println!("猜测一个数");
let mut guess = String::new();
io::stdin().read_line(&mut guess).expect("无法读取行信息");
    • 首先提示用户输入一个数字。
    • guess 初始化为一个新的字符串;
    • 使用 io::stdin().read_line(&mut guess) 从标准输入中读取一行到 guess 中,.expect("无法读取行信息") 是错误处理,如果发生IO错误,则程序会输出错误信息并退出。
  1. 将字符串转换为数字
let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("please type a number!");
    • 使用 guess.trim() 去除字符串前后的空白字符。
    • .parse() 尝试将修剪后的字符串转换为一个32位无符号整数(u32)。如果转换失败(例如,如果字符串包含非数字字符),程序将显示错误信息并退出。
  1. 比较猜测与神秘数字
match guess.cmp(&secret_number) {
    Ordering::Less => println!("Too small!!"),
    Ordering::Greater => println!("Too big!!"),
    Ordering::Equal => println!("You win!!"),
}
    • 使用 cmp 方法比较 guesssecret_number
    • cmp 返回一个 Ordering 枚举,它可以是 LessGreaterEqual
    • match 语句根据 cmp 的结果来执行相应的分支。
  1. 输出用户的猜测
println!("你猜测的数字是:{}", guess);

在游戏结束时输出用户最终的猜测。

总结相关知识点

这个简单的猜数字游戏包括生成一个随机数、读取用户输入、将输入转换为整数、比较数字、并给出用户猜测的反馈。

  1. 使用标准库和第三方库
    • 使用 rand 库生成随机数。
    • 使用标凈输入输出(std::io)处理输入和输出。
  1. 变量和可变性
    • 使用 let 声明变量。
    • 使用 mut 关键字来声明可变变量。
  1. 基本数据类型
    • 整数(如:i32u32)。
    • 字符串处理,例如 String
  1. 控制流
    • 使用 match 表达式来处理包含多个分支的逻辑,如比较猜测的数字与实际数字。
  1. 错误处理
    • 使用 Result 类型处理可能的错误。
    • 使用 expectunwrap 方法处理 Result 类型,特别是在读取用户输入时。
  1. 输入输出
    • 使用 println! 宏打印输出到控制台。
    • 使用 std::io::stdin().read_line() 读取用户输入。
  1. 类型转换
    • 将输入的字符串转换为数字时使用 str::parse() 方法。
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