C语言通过二分查找实现猜数字游戏

来源：jb51　　时间：2023/2/6 9:00:54　　对本文有异议

二分查找

题目：在一个有序数组中查找具体的某个数字n。

首先我们先定义一个1···10的数组，如果7为我们要查找的数字，编写代码如下

#include <stdio.h>
int main()
{
    int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
    //  下标          0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
    int k = 7;//k是要查找的数字
    int i = 0;
    int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
     //sz为数组元素个数
    int flag = 0;//
    for (i = 0; i < sz; i++)
    {
        if (k == arr[i])
        {
            flag = 1;
            printf("找到了，下标是:%d\n", i);
            break;
        }
    }
    if (flag == 0)
        printf("找不到\n");
 
???????    return 0;
}

但是这个代码的效率比较低，需要循环多次，所以我们需要用一个效率较高的方法：二分查找又叫（折半查找）

二分查找的思想

给你一个有序的序列，取中间元素和目标元素进行对比，取其中的一半，丢弃另一半，快速缩小目标元素所在的位置。主要思想还是：快速缩小目标元素所在的区间。

二分查找的条件

1.序列必须是有序的，升序或者降序都可以

2. 序列必须是顺序存储元素的，顺序存储元素主要是可以快速的获取中间元素（可以通过下标来找到元素）

二分查找的实现过程

分析：假设我们要找的数字为7，在查找过程中要用下标进行查找，此时我们定义左下标为left，右下标为right，中间元素下标为mid，（left+right）/2=mid。当第一次查找没有找到时，从中间下标向左或向右缩短查找范围继续查找，直到找到为止。

以数字7为例：第一次查找（left+right）/2=（0+9）/2=4，下标为4找到的数字为5，此时并没有找到；第二次查找，因为数字5小于数字7，所以mid+1=left，right不变，向右查找，此时（left+right）/2=（5+9）/2=7，下标为7，找到的数字为8，并没有找到；第三次查找，因为数字8大于数字7，所以mid-1=right，左下标不变，向左查找，此时（left+right）/2=（5+6）/2=5，下标为5，找到的数字为6，第四次查找，因为6小于7，所以向右查找，（left+right）/2=（6+6）/2=6，下标为6，找到的数字为7。

代码举例

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	// 下标       0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	int k = 7;//k是要查找的数字
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//折半查找（二分查找），前提是数组有序
	int left = 0;
	int right = sz - 1;
 
	int flag = 0;
	while (left<=right)
	{
		int mid = (left + right) / 2;
		if (arr[mid] < k)
		{
			left = mid + 1;
		}
		else if (arr[mid] > k)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
			printf("找到了，下标是：%d\n", mid);
			flag = 1;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)
		printf("找不到\n");
 
	return 0;
}

如果left是一个很大的数，right也是一个很大的数，left+right超出整形能表达的最大值，数据溢出，此时（left+right）/2所求的就不是最大值了这时要怎么办呢？

我们让多出的部分除以二在平分，如图所示

代码修改

#include <stdio.h>
int main()
{
	int arr[] = { 1,2,3,4,5,6,7,8,9,10 };
	//            0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
	int k = 7;//k是要查找的数字
	int i = 0;
	int sz = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
	//折半查找（二分查找），前提是数组有序
	int left = 0;
	int right = sz - 1;
 
	int flag = 0;
	while (left<=right)
	{
		int mid = left + (right - left) / 2;
 
		if (arr[mid] < k)
		{
			left = mid + 1;
		}
		else if (arr[mid] > k)
		{
			right = mid - 1;
		}
		else
		{
			printf("找到了，下标是：%d\n", mid);
			flag = 1;
			break;
		}
	}
	if (flag == 0)
		printf("找不到\n");
 
	return 0;
}

猜数字游戏

游戏说明

1.电脑生成一个1~100的的随机数

2.猜数字

猜大了就告诉你：猜大了

猜小了就告诉你：猜小了

猜对了就告诉你：恭喜你，猜对了

猜数字游戏思想

首先要打印一个菜单，选择开始游戏还是退出游戏

其次，游戏应该可以玩完一局之后玩一局，为循环进行，利用循环语句构建框架

代码实现

打印菜单

void menu()
{
    printf("*****************************\n");
    printf("*********   1. play  ********\n");
    printf("*********   0. exit  ********\n");
    printf("*****************************\n");
}

打印结果

打印主函数

int main()
{
    int input = 0;
    do
    {
        menu();
        printf("请选择:>");
        scanf("%d", &input);
        switch (input)
        {
        case 1:
            printf("猜数字\n");
            break;
        case 0:
            printf("退出游戏\n");
            break;
        default:
            printf("选择错误\n");
            break;
        }
    } while (input);
    return 0;
}

此时游戏过于简单，选择1要开始游戏，所以我们定义一个游戏函数game（）

打印游戏函数

游戏第一步：生成随机数

rand（）函数为生成随机数函数，头文件为<stdlib.h>

rand会返回一个0~327637之间的数

使用rand（）要搭配srand（）一起使用，srand（）是设置随机数生成器，一般用时间戳作为时间的种子，所以使用time函数来获取时间，然后将time函数转换为（unsigned)类型在传给srand函数

void game()
{
    //1. 生成随机数
    int ret = rand() % 100 + 1;//0~99+1-->1~100
    //2. 猜数字
    int guess = 0;
    while (1)
    {
        printf("请猜数字:>");
        scanf("%d", &guess);
        if (guess < ret)
        {
            printf("猜小了\n");
        }
        else if (guess > ret)
        {
            printf("猜大了\n");
        }
        else
        {
            printf("恭喜你，猜对了\n");
            break;
        }
    }
}

整体代码演示

#include <stdlib.h>
#include <stdio.h>
#include <time.h>
 
void menu()
{
	printf("*****************************\n");
	printf("*********   1. play  *******\n");
	printf("*********   0. exit  ********\n");
	printf("*****************************\n");
}
//
//rand函数会返回一个0~32767之间的随机数
//
//时间戳
 
void game()
{
	//1. 生成随机数
	int ret = rand() % 100 + 1;//0~99+1-->1~100
	//2. 猜数字
	int guess = 0;
	while (1)
	{
		printf("请猜数字:>");
		scanf("%d", &guess);
		if (guess < ret)
		{
			printf("猜小了\n");
		}
		else if (guess > ret)
		{
			printf("猜大了\n");
		}
		else
		{
			printf("恭喜你，猜对了\n");
			break;
		}
	}
}
 
int main()
{
	int input = 0;
	//设置了随机数的生成器
	srand((unsigned int)time(NULL));
    //给srand传一个时间戳，是生成的数字足够随机
	do
	{
		menu();
		printf("请选择:>");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			game();
			break;
		case 0:
			printf("退出游戏\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);
	return 0;
}