Guess the number AI version

作业:猜数游戏AI版

• 期待:
  • 抽象你的自然思维
  • 在尽可能短的代码行数中完成:无人介入的猜数游戏
  • 最好能动画式演示游戏过程
• 要求:
  • 基础: 用程序模拟出自己猜数的策略, 并进行检验
  • 可用: 用自制的猜数AI, 和自己的游戏对战
  • 合格: 猜数AI的游戏过程,可记录,可回放
  • 天才: 猜数AI的游戏过程,可记录,可回放,可分享,加载...进一步的:
    • 通过大量的游戏对战,统计自个儿AI 的能力?!
    • 发布他人的AI 也可以接入的服务?
    • 并行多组游戏?
    • 怎么证明自个儿的 AI 策略是最优的?能用最少次数猜中?

二、作业地址

• Codesculptor: 版本2：实现历史记录 （版本1：实现基本猜数功能）

三、分析

之前猜数游戏已实现手动猜数功能。AI版需要增加：

• 输出到画布上 [done]
• 生成一定范围内随机数 [done]
• 升级猜数函数 [done]
• 保存每次猜数历史 [done]
• 回放猜数历史
• 统计猜数次数

四、动手

1. 输出到画布上

复习前面的作业，增加frame.set_draw_handler(draw)和 draw(canvas)函数。

2.生成一定范围内随机数

先默认生成10内随机数作为神秘数，方便测试

3.升级猜数函数

A-思路

• 拆分函数

  拆分成两个函数：

  • 生成最接近中数的函数 ai_num()
  • 比较猜数和神秘数的函数 compare()

B-问题和解决

compare()问题

• 尝试：写compare函数，传入两个参数，一个代表猜数，一个代表神秘数。
• 新问题： button 的 handler 只允许传一个参数。
• 尝试：修改为用全局变量 guess_number 传递猜数。
• 新问题：第一次猜数后，猜数不会变，一直停留在5。说明最大值和最小值没有更新
• 尝试：在每次比较后更新最大值或最小值。这个过程需要可视化实例帮助思考，不然很容易出错
• 新问题：依然没有更新
• 尝试：找啊找啊找啊找，发现函数没有return
• 新问题：依然没有更新

• 尝试：找啊找啊找啊找，发现没有定义最大值最小值为全局变量

    def compare():
        global secret_number,guess_number,num_max,num_min,result
        guess_number = ai_num()
        print "Your guess was: ",guess_number
        if secret_number > guess_number :
             result = 'low'
             num_min = guess_number     # set the new min
        elif secret_number < guess_number :
             result = 'high'
             num_max = guess_number     # set the new max
        else:
             result = 'bingo'
  
        return result
  

ai_num()问题

• 尝试：为方便调试，将最小值固定为零，ai_num生成 （guess_num-0）/2 的数字。然后跟神秘数进行比较。
• 问题：试了半天发现只能适用于<5的情况。
• 尝试：增加两个全局变量，num_max 和 num_min ，分别代表猜数过程中最大和最小数构成的范围。
• 问题：还是只适用一半的情况，检查很久无果
• 尝试：用 viz mode 检查，设 10 以内的随机数，首次 ai 生成 5，没有问题；第二次如果生成大于 5 的数，ai 数却小于 5

• 问题：问题出在

    def ai_num():
        global num_max,num_min            
        newAI = (num_max - num_min)/2
        return newAI
  

  用错了减法，应该用加法，多么痛的领悟！算法很重要啊。

• 尝试：修改 newAI 的公式，问题解决。

4.保存每次猜数历史

guess_list = []

guess_list.append(newAI)

• 问题：新开一局时，之前 list 中的记录没有清除
• 尝试：在生成随机数函数中加入 guess_list = []
• 问题：并没有起作用
• 尝试：查找文档中 list 的说明
• 尝试：用 guess_list.pop()
• 问题：首次使用时提示pop from empty list
• 尝试：挪到 bingo 后执行
• 问题：无效，应该需要指定 pop 的位置

• 尝试：用 for 循环 pop list

    for i in range(len(guess_list))
         guess_list.pop()
  

  提示invalid syntax

• 问题：list 长度如何取？ range()只能用数字吗？
• 尝试：用局部变量传递值到 range 中，还是不行
• 问题：看了半天，发现 for 循环忘记写 ：
• 尝试：补充：后运行，猜到最后一步提示 pop index out of range
• 问题：又重头到尾检查一遍，发现问题又出在重新开始的函数里面，没有讲 guess_list 定义为全局变量
• 尝试：定义全局变量，问题解决

5.回放历史

增加timer，写 timer handler，需要增加计数器记录猜数的次数

• 尝试：

    if step < guess_time :
        for i in range(0,step):
            guess_list.append(done_list)
        step += 1
    else:
        step = 0
  

• 回放时无显示。中间有事停了4天。。。。回头检查了一个晚上也没检查出来。隔了一个晚上再来看，发现 append 的时候 done_list 少了指针。加上后实现回放，但是回放的是一个猜数步骤，而不是全过程，而且会循环回放，需要解决这两个问题。

6.用类的方法重写

列出现有的函数

• 开局
• 给出AI猜数
• 比较神秘数和猜数，返回结果
• 绘制猜数结果
• 回放步骤

重新定义类

1. AI数

   • 接收的参数
   • 属性（域）
   • 方法
     • 跟神秘数比较
     • 绘制

2. 统计

   • 接收的参数
   • 属性
   • 方法

问题：哪些东西应该放到一个类里面实现？也就是说，类应该如何划分？

Do it better next time

• 画程序思路时，需要层层细化，先是功能拆分，然后是各事件和函数的关系，再是各函数内部的逻辑，以及算法。不要指望一个图概括全部。
• 常见错误：
  • 函数忘记写冒号 ：
  • 忘记定义全局变量
  • 传参数传错

笔记：类的用法

class Character:
   def __init__(self, name, initial_health):   # __int__ 初始化对象
       self.name = name                    # self 是新的对象的引用
       self.health = initial_health    # name 和 health 是self对象中的域(field)
       self.inventory = []

   def __str__(self):
       s  = "Name: " + self.name
       s += " Health: " + str(self.health)
       s += " Inventory: " + str(self.inventory)
       return s

   def grab(self, item):            # methond defines the behaviors of objects
       self.inventory.append(item)

   def get_health(self):            # method 所有方法的第一个参数都是self
       return self.health

类和函数的区别在于，类只能操作某个类型的对象，而不能通过其他方法直接被调用。每一个类都包含属性（变量和值）和行为（函数）。

面向对象编程的强大之处，对于一个类，理解其接口和已实现的方法，就可以使用了。