【Python 程序设计方法】实例：体育竞技分析

雨点打透心脏的1/2处 2024-04-17 05:38 75阅读 0赞

如果现在要编写一个关于“体育竞技分析”的程序：要求用计算机模拟不同能力的运动员，体育竞技时的胜负概率，从而做出分析。这个问题如何求解呢？

### 分析： ###

**程序总体框架分析**  
通过对题目的分析，我们可以知道，可以通过设计以下四个功能去完成此程序：  
\-步骤一：打印程序的介绍性信息  
\-步骤二：获得程序运行参数：personA，personB，n.（运动员A和B的能力值以及模拟比赛的场次数量）  
\-步骤三：利用运动员A和运动员B的能力值，模拟n场比赛。  
\-步骤四：输出运动员A和B获胜比赛的场次和概率。  
根据以上产品功能我们可以设计相应的功能接口：  
1：printInfo() :输出产品功能信息。  
2：getInputs():获得运动员的能力值以及比赛的场数。  
3. simNGames():根据运动员的能力值模拟n场比赛。  
4. printSummary():输出运动员A和B获胜比赛的场次和概率。

以上就是我们根据前期分析得到的产品接口，经过整理，此程序的主函数可以如下设计：  
![主函数设计图][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzcxNzgzOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
有了这样的分解，我们可以不用关心这四个函数里面是什么，也不用关心函数怎么写，但是我们可以将这样的组合形成一段代码：

#第一阶段：
    def main():
      printIntro()#输出产品功能信息。
      proA,proB,n = getInputs()#获得运动员的能力值以及比赛的场数。
      winsA,winsB = simNGames(n,probA,probB)#根据运动员的能力值模拟n场比赛。
      peintSummary(winsA,winsB)#输出运动员A和B获胜比赛的场次和概率。

完成分析之后，我们可以试着看一看相应的功能可以不可以实现：  
首先我们来看printInfo()函数，无非是打印一些功能信息：

def printIntro():#介绍性内容，用来提高用户体验
      print("该程序的功能是：通过计算机模拟两个人A和B的某种竞技比赛的结果，从而做出分析")
      print("程序的运行需要用户输入选手A和B的能力值（以0到1之间的小数表示)")

这个函数很简单，我们来看下一个函数：获取两个运动员的信息以及模拟的场次，貌似看着也不难：

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("请输入模拟比赛的场次："))
      return a,b,n

接着我们写第四个函数：

def printSummary(winsA,winsB):
      n = winsA + winsB
      print("竞技分析开始！")
      print("共模拟{}场比赛！\n{:*^20}\n选手A获胜{}场比赛，占比{:0.1%}\n选手B获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(n,"比赛结果"，winsA,winsA/n,winsB,winsB/n))

看着也同样不难，最后让我们分析稍稍有点难度的第三个函数：simNGames()  
模拟n场比赛，相当于模拟n次一场比赛，也即是将“模拟n场比赛”细分为“模拟一场比赛n次”。在这里我们可以再写一个函数 simOneGame(),通过将选手A和选手B的能力值输入给电脑，电脑模拟出来选手A和B的比赛得分并返回。  
![框架分析][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzcxNzgzOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

def simNGames(n,proA,proB):
      winsA , winsB = 0 , 0
      for i in range(n):
        scoreA,scoreB = simOneGame(proA,proB)
        if scoreA > scoreB :
          winsA += 1
        else:
          winsB += 1
      return winsA,winsB

我们规定：**在1场比赛中，谁先获得15分谁赢。**  
那么怎么才能写出simOneGame（）函数呢？

def simOneGame(proA,proB):
      scoreA,scoreB = 0,0
      serving = "A"#A先发球
      while not gameOver(scoreA,scoreB):
        if serving == "A":
          if random() < proA:
            scoreA += 1
          else:
            serving = "B"
        else:
          if random() < proB:
            scoreB += 1
          else:
            serving = "A"
      return  scoreA,scoreB

gameOver(scoreA,scoreB)函数用来判定游戏是否结束，因此可以这样写：

def gameOver(a,b):
      return a==15 or b==15

如此一来，我们就将一个大的问题通过分析，拆分成若干个小问题，通过对若干个小问题的求解，我们便可以完成对整个问题的求解，让我们来回顾一下整个过程  
![过程分析图][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzcxNzgzOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
这就是“**自顶向下**”设计过程！  
我们来运行一下这个程序：  
![运行结果][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzcxNzgzOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
可以发现一个很有趣的现象：两个选手能力相差百分之5，但是比赛结果却并不止相差百分之5！而是十分悬殊！这就是体育竞技的本质：可能两个选手水平相差不大，但是比赛结果却大相径庭！所以，当你看到两个选手在体育比赛时，比赛结果相差很近时，很有可能两个选手的水平其实几乎一样，相差十分小，但这也告诉我们：**脚踏实地，撸起袖子加油干吧！  
源代码：**

from random import random
    def printIntro():
      print("该程序的功能是：通过计算机模拟两个人A和B的某种竞技比赛的结果，从而做出分析")
      print("程序的运行需要用户输入选手A和B的能力值（以0到1之间的小数表示)")
    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("请输入模拟比赛的场次："))
      return a,b,n
    def printSummary(winsA,winsB):
      n = winsA + winsB
      print("竞技分析开始！")
      print("共模拟{}场比赛！\n{:*^30}\n选手A获胜{}场比赛，占比{:0.1%}\n选手B获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(n,"比赛结果",winsA,winsA/n,winsB,winsB/n))
    def simNGames(n,proA,proB):
      winsA , winsB = 0 , 0
      for i in range(n):
        scoreA,scoreB = simOneGame(proA,proB)
        if scoreA > scoreB :
          winsA += 1
        else:
          winsB += 1
      return winsA,winsB
    def simOneGame(proA,proB):
      scoreA,scoreB = 0,0
      serving = "A"#A先发球
      while not gameOver(scoreA,scoreB):
        if serving == "A":
          if random() < proA:
            scoreA += 1
          else:
            serving = "B"
        else:
          if random() < proB:
            scoreB += 1
          else:
            serving = "A"
      return  scoreA,scoreB
    def gameOver(a,b):
      return a==15 or b==15
    def main():
      printIntro()
      proA,proB,n = getInputs()
      winsA,winsB = simNGames(n,proA,proB)
      printSummary(winsA,winsB)
    main()

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzcxNzgzOQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]: https://img-blog.csdnimg.cn/2019082309441676.PNG?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80MzcxNzgzOQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70
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