学习 Rust 的第三天：如何编写一个猜数字的游戏

devtools/2024/9/22 22:14:16/

欢迎来到学习 Rust 的第三天！我参考的是 Steve Klabnik 的《Rust 编程语言》一书。今天我们要用 Rust 来制作一个猜数字的游戏。

引言

我们将创建一个游戏，它会在 1 到 100 之间随机选择一个数字，用户需要猜出这个数字，猜对了就赢了。

算法

伪代码如下所示：

rust">secret_number = （生成一个随机数）  
loop {  写入“请输入你的猜测”  读取猜测  写入“你的猜测：${guess}”  if(猜测 > secret_number){  写入“太高了！”  }else if(猜测 < secret_number){  写入“太低了！”  }else if(猜测==数字){  写入“你赢了！”  跳出循环  }  
}

步骤一：设置新项目

使用 cargo new 命令来设置一个项目：

$ cargo new guessing_game  
$ cd guessing_game

步骤二：声明变量并读取用户输入

文件名：main.rs

rust">use std::io;  fn main() {  println!("猜数字游戏");  println!("请输入你的猜测");  let mut guess = String::new();  io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败");  println!("你的猜测：{}", guess);  
}

让我们逐行解析这段代码：

  • use std::io; 这一行将 std::io（标准输入/输出）库引入到作用域中。std::io 库提供了许多处理输入/输出的有用功能。
  • fn main(){...} 这是主函数，程序的执行从这里开始。
  • println!("猜数字游戏"); println! 是一个宏，用于将文本打印到控制台。
  • println!("请输入你的猜测"); 这一行提示用户输入他们的猜测。
  • let mut guess = String::new(); 这一行声明了一个可变变量 guess 并将其初始化为空字符串。mut 表示该变量是可变的，即其值可以改变。String::new() 创建了一个新的空字符串。
  • io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败"); 这一行从标准输入（键盘）读取用户输入。输入的内容被放入 guess 字符串中。如果这个过程失败，程序将停止执行并显示“读取失败”的消息。
  • println!("你的猜测：{guess}"); 这一行打印出字符串“你的猜测：”，后跟用户输入的内容。

步骤三：生成一个随机数

为了增加可玩性，每次游戏都应该产生不同的数字。Rust 标准库没有包含随机数功能，但 Rust 团队提供了一个 rand crate 来实现这个目的。

一个 Rust crate 就像是一个整齐打包的代码盒子，你可以轻松地在 Rust 编程语言中使用和与他人分享。

使用 rand crate：

文件名：Cargo.toml

[package]  
name = "guessing_game"  
version = "0.1.0"  
edition = "2021"  [dependencies]  
rand = "0.8.5"  #添加这一行

理解 Cargo.toml 文件：

  1. [package]
  • name = "guessing_game"：指定 Rust 包（或 crate）的名称为 “guessing_game”。
  • version = "0.1.0"：指定 crate 的版本为 “0.1.0”。
  • edition = "2021"：指定要使用的 Rust 版本（在本例中是 2021 版）。
  1. [dependencies]
  • rand = "0.8.5"：添加对 “rand” crate 版本 “0.8.5” 的依赖。这意味着 “guessing_game” crate 依赖于 “rand” crate 提供的功能，具体版本为 0.8.5。

简单来说，这个配置文件（Cargo.toml）就像是你 Rust 项目的配方，指定了它的名称、版本、Rust 版本以及任何外部依赖项（在本例中是 “rand” crate）。

在这之后，不改变任何代码，运行 cargo build，为什么我们要这么做呢？

  • 获取依赖项： cargo build 获取并更新项目中在 Cargo.toml 中指定的依赖项。
  • 解决依赖关系： 它解决并确保安装了正确版本的依赖项。
  • 构建过程： 将 Rust 代码和依赖项编译成可执行文件或库。
  • 检查错误： 识别和报告编译错误，确保代码一致性。
  • 更新锁文件： 更新 Cargo.lock 文件以记录确切的依赖版本，以保证可重现性。

现在让我们看看代码：

rust">use std::io;  
use rand::Rng;  fn main() {  println!("猜数字游戏！");  let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);  println!("秘密数字：{}", secret_number);  println!("请输入你的猜测");  let mut guess = String::new();  io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败");  println!("你的猜测：{}", guess);  
}

运行程序：

rust">$ cargo run猜数字游戏！  
秘密数字：69  
请输入你的猜测  
32  
你的猜测：32

让我们来看看这里做了什么：

  • use rand::Rng;：这一行是一个导入语句，将 Rng trait 引入到作用域中，允许你使用它的方法。
  • rand::thread_rng()：这部分初始化一个特定于当前线程的随机数生成器。rand::thread_rng() 函数返回一个实现了 Rng trait 的类型。
  • .gen_range(1..=100)：利用随机数生成器（Rng trait），此代码调用 gen_range 方法生成一个指定范围内的随机数。范围被定义为 1..=100，意味着生成的数字应该在 1 到 100 之间（包括边界）。

第四步：将猜测与用户输入进行比较

现在我们已经获取了用户输入，程序将用户的猜测与秘密数字进行比较，以确定他们是否猜对了。如果猜测与秘密数字相匹配，用户就成功了；否则，程序将评估猜测是太大还是太小。

让我们看看代码，然后分解一下：

rust">use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;fn main() {println!("猜数字游戏开始！");let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);println!("秘密数字：{}", secret_number);println!("请猜测一个数字");let mut guess = String::new();io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取输入失败");let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个数字！");println!("你的猜测：{}", guess);match guess.cmp(&secret_number) {Ordering::Less => println!("太小了！"),Ordering::Greater => println!("太大了！"),Ordering::Equal => println!("你赢了！"),}
}

运行程序：

rust">$ cargo run
猜数字游戏开始！
秘密数字 : 48
请猜测一个数字
98
你的猜测：98
太大了！

解释：

  • let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个数字！");：重新定义了变量 guess，将字符串解析为无符号32位整数。如果解析失败，则打印错误消息。
  • match guess.cmp(&secret_number) { ... }：使用 match 语句将用户的猜测与秘密数字进行比较，处理三种情况：小于、大于或等于秘密数字。

变量重新定义：

  • 变量重新定义是指声明了与现有变量相同名称的新变量，从而有效地“遮蔽”了先前的变量。
  • 在这段代码中，let guess: u32 = ... 就是一个变量重新定义的例子。第二个 guess 遮蔽了第一个，将其类型从 String 更改为 u32。变量重新定义通常用于重新分配具有新值和类型的变量，同时保持相同的名称。

第五步：循环直到用户赢得游戏

在第五步中，程序实现了一个循环结构，重复提示用户猜测，直到他们正确猜出秘密数字，就像我们在算法中看到的那样。

和往常一样，先看代码，再解释：

rust">use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;fn main() {println!("猜数字游戏开始！");let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);println!("秘密数字：{}", secret_number);loop {println!("请猜测一个数字");let mut guess = String::new();io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取输入失败");let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个数字！");println!("你的猜测：{}", guess);match guess.cmp(&secret_number) {Ordering::Less => println!("太小了！"),Ordering::Greater => println!("太大了！"),Ordering::Equal => {println!("你赢了！");break;},}}
}

运行程序：

$ cargo run
猜数字游戏开始！
秘密数字：23
请猜测一个数字
4
你的猜测：4
太小了！
请猜测一个数字
76
你的猜测：76
太大了！
请猜测一个数字
23
你的猜测：4
你赢了！

解释：

  • loop{...} 语句用于创建一个无限循环。
  • 我们使用 break 语句来退出程序，当变量 guess 和 secret_number 相同时。

第六步：异常处理

在第六步中，我们要处理无效输入和由此引起的错误。例如：在提示中输入一个字符串

rust">use std::io;
use std::cmp::Ordering;
use rand::Rng;fn main() {println!("猜数字游戏开始！");let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1..=100);println!("秘密数字：{}", secret_number);loop {println!("请猜测一个数字");let mut guess = String::new();io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取输入失败");let guess: u32 = match guess.trim().parse() {Ok(num) => num,Err(_) => continue,};println!("你的猜测：{}", guess);match guess.cmp(&secret_number) {Ordering::Less => println!("太小了！"),Ordering::Greater => println!("太大了！"),Ordering::Equal => {println!("你赢了！");break;},}}
}

运行程序：

$ cargo run
猜数字游戏开始！
秘密数字：98
请猜测一个数字
喵喵
请猜测一个数字
43
你的猜测：43
太小了！

解析用户输入：

  • 尝试将 guess 中的字符串解析为无符号32位整数。
  • 使用 trim 方法从用户的输入中去除前导和尾随空白。

匹配语句：

  • match 语句检查解析操作的结果。
  • Ok(num) => num：如果解析成功，则将解析的数字赋给变量 guess。

错误处理：

  • Err(_) => continue：如果解析过程中出现错误，占位符 _ 匹配任何错误，循环内的代码继续执行，提示用户再次输入。

总结

在本文中，我们通过构建一个猜数字游戏开始了我们的 Rust 第三天学习之旅。以下是涉及的关键步骤和概念的总结：

简介

  • 目标是创建一个游戏，让用户猜一个在1到100之间随机生成的数字。

算法

  • 概述了一个通用的算法，提供了游戏逻辑的高层概览。

第一步：设置一个新项目

  • 使用 cargo new 创建了一个名为 “guessing_game” 的新 Rust 项目。

第二步：声明变量和读取用户输入

  • 使用 std::io 介绍了基本的输入/输出功能。
  • 展示了如何读取用户输入，初始化变量和打印消息。

第三步：生成随机数

  • 添加了 rand crate 作为依赖项来生成随机数。
  • 使用 rand::thread_rng().gen_range(1..=100) 生成了一个介于1和100之间的随机数。

第四步：将猜测与用户输入进行比较

  • 引入了变量重定义，并将用户输入与秘密数字进行比较。
  • 使用 match 语句处理不同的比较结果。

第五步：循环直到用户赢得游戏

  • 实现了循环结构，允许用户重复猜测，直到他们正确猜出秘密数字为止。

第六步：异常处理

  • 通过为用户输入解析过程添加错误处理来解决潜在错误。
  • 使用 continue 语句在发生错误时跳过当前迭代，并再次提示用户。

http://www.ppmy.cn/devtools/5932.html

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