Rust 入門 (二)

我認為學習計算機語言，應該先用後學，這一節，我們來實現一個猜数字的小遊戲。

先簡單介紹一個這個遊戲的內容：遊戲先生成一個1到100之間的任意一個数字，然後我們輸入自己猜測的数字，遊戲會告訴我們輸入的数字太大還是太小，然後我們重新輸入新的数字，直到猜到遊戲生成的数字，然後遊戲結束。

創建項目

製作遊戲的第一步先創建項目，創建方法和上一節一樣，使用 cargo 來創建一個名為 guessing_game 的項目。

cargo new guessing_game && cd guessing_game

項目創建完成，可以運行一下，如果程序打印出 Hello, World! 則證明程序創建完成，運行命令如下：

cargo run 

讀取猜測的数字

正式寫遊戲的第一步，讓遊戲先讀取我們猜測的数字。我們可以先把打印語句換成提示我們輸入数字的提示語句。

use std::io;

fn main() {
    println!("猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("讀取数字失敗！");

    println!("您猜測的数字是：{}", guess);
}

這段代碼包含了大量的信息，我們一行一行地過一遍。
1.因為我們需要讀取用戶的輸入，然後把它作為結果打印出來，所以需要把 標準庫(被稱作 std )中的 io 依賴引入當前作用域。
2.在主函數中寫方法體，首先是打印提示語，不說了。
3.然後創建一個用於保存即將輸入的字符串的 String 類型的變量 guess。
4.把控制台輸入的数字讀取到變量 guess 中，如果讀取失敗，則打印 “讀取数字失敗！” 的字符串。
5.把讀取的数字再打印到控制台。

注：這段程序的細節暫時先不深究了，後續文章會一一解釋清楚。

測試一下這段程序：

cargo run                                    
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1.01s
     Running `target/debug/guessing_game`
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
2
您猜測的数字是：2

生成隨機數

我們的遊戲需要創建一個隨機數，供我們去猜測，這個数字要求每次啟動遊戲時都是不相同的，這樣遊戲才更加有意思。接下來我們在遊戲中生成一個1到100的隨機數。但是 rust 沒有在它的標準庫中提供生成隨機數的方法，不過沒關係，它提供了生成隨機數的名為 rand 的 crate。我們來引入一下生成隨機數的 crate，修改 Cargo.toml 文件：

[dependencies]

rand = "^0.3.14"

只需要在 [dependencies] 下面添加需要的 crate 即可。這次添加的 crate 名字是 rand，版本號 0.3.14， 而 ^ 的意思是兼容 0.3.14 版本的任何版本都可以。然後我們編譯一下程序，就會自動下載引入的依賴：

cargo build                                      
    Updating crates.io index
   Compiling libc v0.2.65
   Compiling rand v0.4.6
   Compiling rand v0.3.23
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 1m 13s

引入了生成隨機數和 crate 后，我們來生成一下需要的 crate，代碼如下：

use std::io;
use rand::Rng;

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

    println!("生成的隨機数字是：{}", secret_number);

    println!("猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("讀取数字失敗！");

    println!("您猜測的数字是：{}", guess);
}

可以看到我們在前面代碼的基礎上添加了三行代碼：
1.第一行是引入生成隨機數的依賴。
2.第二行是生成一個隨機數，隨機數的範圍是 [1, 101)，區間是左閉右開，說人話就是1到100。
3.第三行是打印生成的隨機數。
然後我們測試一下添加的隨機數是否生效：

cargo run                                    
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.45s
     Running `target/debug/guessing_game`
生成的隨機数字是：79
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
6
您猜測的数字是：6

比較隨機數和猜測數

現在我們可以輸入自己猜測的数字，也可以生成隨機数字了，那麼接下來就是比較二者的大小了。但是在比較之前還有個問題，控制台輸入的数字是 string 類型的，而隨機生成的数字是無符號32位整型(u32)，二者不類型不一致，不能作比較，因此，在比較之前，我們應該先把控制台輸入的 string 類型的数字轉成u32類型的，代碼如下：

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

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

    println!("生成的隨機数字是：{}", secret_number);

    println!("猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。");

    let mut guess = String::new();

    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("讀取数字失敗！");

    let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("請輸入一個数字！");

    println!("您猜測的数字是：{}", guess);

    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("您猜測的数字太小了！"),
        Ordering::Greater => println!("您猜測的数字太大了！"),
        Ordering::Equal => println!("恭喜您，猜對了！"),
    }
}

可見，我們在三個位置添加了代碼：
1.從標準庫中添加了比較的依賴。
2.把輸入的数字類型成u32類型，如果輸入的不是数字，則轉換失敗，打印出錯誤信息。
3.最後一部分就是比較一下二者的大小，並打印出比較的結果。
好了，我們先測試一下吧，這裏我們只測正確的輸入：

cargo run                                     101 ↵
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.42s
     Running `target/debug/guessing_game`
生成的隨機数字是：53
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
4
您猜測的数字是：4
您猜測的数字太小了！

添加循環

我們發現，我們只輸入了一次，遊戲就結束了，這顯然不符合我們的預期。我們的預期是，我們可以一直猜一直猜，直到猜中才讓遊戲結束，那應該怎麼修改一下呢？添加一個循環，代碼如下：

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

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

    println!("生成的隨機数字是：{}", secret_number);

    loop {

        println!("猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess).expect("讀取数字失敗！");

        let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("請輸入一個数字！");

        println!("您猜測的数字是：{}", guess);

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("您猜測的数字太小了！"),
            Ordering::Greater => println!("您猜測的数字太大了！"),
            Ordering::Equal => println!("恭喜您，猜對了！"),
        }
    }
}

這裏修改得比較簡單，只需要添加一個名叫 loop 的關鍵字，然後把需要循環的內容放在 {} 中即可，然後我們測試一下：

cargo run                                    
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.38s
     Running `target/debug/guessing_game`
生成的隨機数字是：71
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
50
您猜測的数字是：50
您猜測的数字太小了！
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
71
您猜測的数字是：71
恭喜您，猜對了！
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
45
您猜測的数字是：45
您猜測的数字太小了！
猜測数字遊戲，請輸入
t
thread 'main' panicked at '請輸入一個数字！: ParseIntError { kind: InvalidDigit }', src/libcore/result.rs:1165:5
note: run with `RUST_BACKTRACE=1` environment variable to display a backtrace.

我們的遊戲可以多次輸入了，但是有沒有發現一些問題呢？
1.遊戲直接告訴我們生成的数字了，那就不用猜了，直接輸入就好了。
2.當我們猜對后，遊戲沒有結束。
3.當我們輸入的內容不是数字的時候，才會結束遊戲，而且不僅打印了我們預期的錯誤信息，還打印了其它信息。
接下來，我們把這些問題依次修改，代碼如下：

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

fn main() {
    let secret_number = rand::thread_rng().gen_range(1, 101);

    // println!("生成的隨機数字是：{}", secret_number);

    loop {

        println!("猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。");

        let mut guess = String::new();

        io::stdin().read_line(&mut guess).expect("讀取数字失敗！");

        let guess: u32 = match guess.trim().parse() {
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };

        println!("您猜測的数字是：{}", guess);

        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("您猜測的数字太小了！"),
            Ordering::Greater => println!("您猜測的数字太大了！"),
            Ordering::Equal => {
                println!("恭喜您，猜對了！");
                break;
            }
        }
    }
}

這三處錯誤的修改方式依次是：
1.把打印隨機數的代碼註釋掉。
2.在做類型轉換時，使用 match 關鍵字作判斷，如果轉化成功，則返迴轉化后的結果，如果轉化失敗，不管因為什麼原因失敗，都直接跳出本次循環。
3.在做二個数字大小判斷時，如果判斷相等，則結束循環。
我們來測試一下修改的結果：

cargo run                                    
   Compiling guessing_game v0.1.0 (/Users/shanpengfei/work/rust-work-space/study/guessing_game)
    Finished dev [unoptimized + debuginfo] target(s) in 0.38s
     Running `target/debug/guessing_game`
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
50
您猜測的数字是：50
您猜測的数字太小了！
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
r
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
75
您猜測的数字是：75
您猜測的数字太小了！
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
87
您猜測的数字是：87
您猜測的数字太大了！
猜測数字遊戲，請輸入您猜測的数字。
81
您猜測的数字是：81
恭喜您，猜對了！

可以看到我們的遊戲製作完成了~~

歡迎閱讀單鵬飛的學習筆記

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