C言語入学式じゃんけんプログラム

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# C言語入学式<br>じゃんけんプログラム

<div class=footnote>
<small>
再入学式が正しい?
まず<A HREF="/slides/lang/clang/caution/">諸注意</A>からみてください
</small>
</div>

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class: compact
# 変数とデジタル表現

<div class=footnote>
<small>
(脚注)
数字であれば、どう決めてもよいので、
グー１、チョキ２、パー３とか
グー１、チョキ２、パー４など、どう決めてもOKです。
ただ、０、１、２にすると後で便利なことがあります
</small>
</div>

- コンピュータは数字しか理解できません
- ジャンケンは、グー、チョキ、パーですよね？
  どうすればよいでしょうか？
- 答えは「**プログラムを書く人が約束事を(人為的に)決める**」です
- この課題では、
  **グーは０、チョキは１、パーは２**と決めます

| 表現 | じゃんけん | 備考                           |
|------|------------|--------------------------------|
| 0    | グー       | C言語では0から数え始める習わし |
| 1    | チョキ     |                                |
| 2    | パー       |                                |

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# 課題010

<div class=footnote>
<small>
ポイント: デジタル表現 変数 出力
</small>
</div>

- **変数に値を代入し、その変数の値を出力してください**
  (これではゲームっぽく無いですが、まずはソースコードに手を直接書きこんでみましょう)
- ここでは、**コンピュータはチョキ、自分はパー**を出したとします
  (グーは０、チョキは１、パーは２)
- 変数名は分かりやすくローマ字を使いましょう。
  コンピュータの手は変数 aite に代入、自分の手は変数 jibun です

<wbr>
```
// (1) 最初の行に必ず書く呪文

int main () {
  // (2) 整数変数 aite jibun を宣言

// (3) 代入: aite に 1、jibun に 2 を代入

// (4) 出力: 変数の値を出力してください
  //   出力例: jibun = 2, aite = 1

return(0);
}
```

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# 課題020

- 課題010を改造し、キーボードから自分の手を入力できるようにしてください

<wbr>
```
// (1) 最初の行に必ず書く呪文

int main () {
  // (2) 整数変数 aite jibun を宣言

// (3) 代入: aite に 1

// (4) 入力: キーボードから jibun に 2 を代入

// (5) 出力: 変数の値を出力してください
  //   出力例: jibun = 2, aite = 1

return(0);
}
```

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class: col-2,compact
# 課題030

- じゃんけんの判定は次の式で計算できます。ためしてみてください
   ```
   3 + 自分の手 - 相手の手
   ```
   0がアイコ、1と4が(jibunつまりユーザの)負け、2と5が勝ちです。
   例: 自分がパー、相手がチョキの場合 3 + 2 - 1 = 4
- 判定結果を変数 kekka に入れ、最後に出力してください

<wbr>
```
// (1) 最初の行に必ず書く呪文

int main () {
  // (2) 整数変数 aite jibun kekka を宣言

// (3) 代入: aite に 1

// (4) 入力: キーボードから jibun に 2 を代入

// (5) 判定: 変数 kekka に判定結果を代入

// (6) 出力: 変数群の値を出力
  //   出力例: jibun = 2, aite = 1, kekka = 4

return(0);
}
```

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class: col-2,compact
# 課題040

- 次の式
   ```
   3 + 自分の手 - 相手の手
   ```
   の**値を3で割った余り**で判定すれば、
   0がアイコ、1が(jibunつまりユーザの)負け、2が勝ちになります。
   試しに計算してみてください。
   例: 自分がパー、相手がチョキの場合 3 + 2 - 1 = 4 -> 1 (4を3で割った余りは1)
- 判定結果を変数 kekka に入れ、最後に出力してください

<wbr>
```
// (1) 最初の3行に書く呪文

int main () {
  // (2) 整数変数 aite jibun kekka を宣言

// (3) 代入: aite に 1

// (4) 入力: キーボードから jibun に 2 を代入

// (5) 判定: 変数 kekka に判定結果を代入

// (6) 出力: 変数群の値を出力
  //   出力例: jibun = 2, aite = 1, kekka = 1

return(0);
}
```

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class: compact
# 乱数

<div class=footnote>
<small>
(脚注)
裏側では、ある数式を実行しています。
これは、乱数のようにみえる数字の列を生み出す数式です。
初期値が同じ場合、毎回おなじ数字の列を生成します。
そのため初期化のおまじないが必要です
</small>
</div>

- こういう使い方をするものです。コピー＆ペーストしてok

```
// ヘッダファイルが必要です
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h> // 乱数を使うため
#include <time.h>   // 時間の関数を使うため

// 以下は main 内

srand(time(NULL));  // 乱数の初期化のため一度だけ実行してください。引数には現在時刻(の秒数)を使っています

int x;
x = rand();         // rand関数を実行するたび x には違う値が入る
                    // 値の範囲は 0〜約21.5億 (2,147,483,647)
```

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# 課題090

- 乱数を使い、コンピュータの手はコンピュータに考えさせてください。
  これでゲームらしくなってきました
- 判定結果を変数 kekka に入れ、最後に出力してください
- ヒント: `rand()`の返す値は0〜約21.5億(前頁を参照)ですが、
  aiteの値は 0 1 2 のいずれかです。
  さて、どうすれば`rand()`を使ってaiteの値を決めることが出来るでしょうか?

<wbr>
```
// (1) 最初の3行に書く呪文

int main () {
  // (2) 整数変数 aite jibun kekka を宣言

// (3) 乱数の初期化

// (4) 乱数で aite の値を決める

// (4) 入力: キーボードから jibun に 2 を代入

// (5) 判定: 変数 kekka に判定結果を代入

// (6) 出力: 変数群の値を出力
  //   出力例: jibun = 2, aite = 1, kekka = 1

return(0);
}
```

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class: compact
# 条件文 (if)

<div class=footnote>
<small>
(脚注)
最初の if 部分は必須なので if だけの条件文(上の例なら最初の３行だけの場合)がありえます。
つまり else if と else は無い条件文もあります。
なお else if は何個あってもかまいません。
else if が多くなるようなら switch 構文を使う書き方もありますが、
C言語の switch 構文は罠があるので注意が必要です
</small>
</div>

```
if      (条件1) {
  条件1を満たしたとき実行するコード
}
else if (条件2) {
  条件2を満たしたとき実行するコード
}
else if (条件3) {
  条件3を満たしたとき実行するコード
}
else {
  条件1,2,3を満たさないときに実行するコード
}

```

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class: col-2,compact
# 課題110

- 出力を読みやすくしてください。具体的には、
  課題090を改造し、結果(kekka)を 0 1 2 ではなく、
  kachi make aiko とローマ字で表示してみてください

<wbr>
```
// (1) 最初の行に必ず書く呪文

int main () {
  // (2) 整数変数 aite jibun kekka を宣言

// (3) 乱数の初期化

// (4) 乱数で aite の値を決める

// (4) 入力: キーボードから jibun に 2 を代入

// (5) 判定: 変数 kekka に判定結果を代入

// (6) 出力: 変数群の値を出力
  //     条件文を使い kachi make aiko を表示
  //   出力例: jibun = 2, aite = 1, kekka = make

return(0);
}
```

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# 課題210

<div class=footnote>
<small>
ポイント: 繰り返し文
</small>
</div>

- いよいよジャンケンがひとおおり完成します。
  課題110を改造し、3回ジャンケンをくりかえしてください
- まず、課題110の(1)〜(6)のうち、1回だけ実行する部分と繰り返す部分がどこか考えましょう

<wbr>
```
// (1) 最初の行に必ず書く呪文

int main () {
  // (A) 一回だけ実行する部分

for ... 省略 ... { // 繰り返し文

// (B) くりかえし実行する部分

}

return(0);
}
```

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# じゃんけんプログラム発展編

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# 発展課題INDEX

- 281: じゃんけんを何回できるか?を指定できるようにしてください
- 282: ジャンケンの回数に上限をなくしてください。
       ただし数字の9を入れたらジャンケンを終了です
       (ヒント:無限ループ,ループを停止させる(ループから抜ける)には?)
- 283: 終了時に、何回勝ったか?も表示してください
- 284: 終了時に、何勝、何敗、あいこが何回か?を表示してください
- 285: 課題210をwhile文で書き直してみよう
- 286: [やや難] ユーザからの入力を guu choki paa で受け付けるようにしてください
   <br>
   (ヒント: 標準ライブラリ関数にある文字列操作関数と条件文のくみあわせ)
- 287: [やや難] 勝敗の結果をファイルに記録してください。
   ジャンケンプログラムの最後に、全対戦をつうじての勝敗結果も表示してください
   <br>
   (ヒント: 標準ライブラリ関数のファイル操作を使ってください)
- 288: [難] ユーザの癖(0 1 2 に偏りがあるはず)を学習し、
   コンピュータがより勝てる手を出せるようにしてみましょう

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class: compact
# 発展課題281: じゃんけんを何回できるか?指定

- **課題210が書けることは大前提です**
- (A.1) 変数宣言: 既存の変数に追加して、新変数 jougen を定義してください。
  <br>
  ループできる回数(ループの上限値)を代入する変数です
- (A.2) キーボードから何回できるか?(数字)を入力し jougen に代入
- (A.3) 乱数の初期化(課題210と同じ)
- くりかえし部分で jougen 回じゃんけんを行います
  (B.1〜B.5の部分は課題210と同じ)
- (C.1)(C.2) とくに無し

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# 発展課題282: じゃんけんの上限なし

- **課題210が書けることは大前提です**
- くりかえし部分
    - 「無限ループ」にする
    - (B.1) aite を適当に決める(乱数)
    - (B.2) ユーザの手を変数 jibun に読み込む
    - (B.3) jibun の値が 9 ならループを終了する
    - (B.4)(B.5)は課題210と同じです
- (C.1)(C.2) とくに無し

---
class: compact
# 発展課題283: 終了時に何勝を表示

- (A.1) 変数宣言: 回数を数える変数 kaisuu_kachi を追加
- (B.5) kachi,make,aikoを表示する条件文の中で、条件「勝ち」のとき kaisuu_kachi を +1 していく
- (C.1) 変数 kaisuu_kachi の値を表示する
- (C.2) 無し

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# 発展課題284: 終了時に何勝/何敗/あいこの回数を表示

- ここは、ほぼノーヒントとしましょう。前問の 283 と、ほぼ同じですから
- いずれの箇所も3倍の長さになりますね
   - 変数は3つ必要;勝ち、負け、アイコの回数を記録する
   - 条件文も3ヶ所修正
   - 最後に3つの値を表示する

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# 発展課題285: 課題210のwhile版

- ヒント: 書き方のバリエーションがありえますが、**一番短い書き方をした場合、修正箇所は2行だけ**です

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# 発展課題286: [やや難] ユーザからの入力は guu choki paa

- **文字列**を扱う**標準ライブラリ関数**を使います
- 課題210をいかし、**最小の手間で文字列対応するには?を考えましょう**
- 以下ヒント
- 文字列関数を使うため、`#include <string.h>`行も追加してください
- (A.1) ユーザの手を読み込む一時領域(文字列 buf)を宣言してください
- (B.2)
    - まず、一度ユーザの手(文字列)を buf に読み込みます
    - bufの値を文字列としてguu,choki,paaと比較していきます。
      条件文でマッチしたとき、
      jibun にそれぞれの値(0 or 1 or 2; guu なら jibun は 0 など)を代入していきます
- 他の場所は課題 210 と同じです

---
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# 発展課題287: [やや難] 勝敗の結果をファイルに記録...

- **ファイル操作**の**標準ライブラリ関数**を使う課題です
- これも、なるたけ課題284をいかして最小の手間で対応するには?を考えます
- (A.1)変数宣言(A.2)乱数の初期化は同じでいいよね?
- (A.3)ここで、ファイルから保存しておいた勝敗の履歴を変数群へ読み込みます。
       初回はファイルが存在しないので条件分岐してください
       (ファイルが無い場合は履歴の読み込みはないという条件文が必要)
- 繰り返し部分は同じだよね?
- (C.2)
    - ファイルに履歴を保存します
    - 初回はファイルが存在しないので、ファイルを新規作成する必要があります。
      <br>
      初回はファイルを作成(ファイル書き込みモードでファイルを開いてください)

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# 発展課題288: [難] ユーザのクセを学習し対策(1)

<div class=footnote>
<small>
(脚注1)
jibun の値 0 1 2 (グー、チョキ、パー)が 4:3:2 なら、
aite の値は 3:2:4 になるようにすれば勝てる確率があがりそうですね?
(脚注2)
乱数の解釈ですが、0〜10のサイコロと考えてもいいよね?
</small>
</div class=footnote>

- ここまで来られたらなら少ないヒントでも大丈夫でしょう:-)
- クセを学習するには過去の履歴(過去の対戦履歴を全部みて、グー、チョキ、パー、それぞれ何回ずつ出したか?)が必要だと思うので課題287がベースです
- jibun の統計を参考に aite を微修正
    1. まず、ユーザの手つまり jibun の履歴をとるようにしておきます
    1. 本来 jibun の値(0 or 1 or 2)は1/3に近い値のはずですが、
       実際には1/3からずれるでしょう。
       そのずれを計算してください
    1. ずれを参考に aite の値を勝てるように微修正してください。
       もちろん乱数の応用です。
       ただ「乱数を使い同じ確率で値を選べ」は簡単ですが、
       「微妙に偏らせる」には、どう書けばいいでしょうね?

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# 発展課題288: [難] ユーザのクセを学習し対策(2)

- jibun の履歴をとる際に、どういう順番で手を出してくるか?も考えましょう。
  たとえば、
  ユーザは 0 1 2 2 0 1 のように均等に1/3ずつ手をくりだしてくるわけではなく、
  (a) 0 0 2 1 0 1 のように 0 に偏よる、
  (b) 0 0 と連続で出すクセがあるのか?
  こういったクセがあるか?を探します
- まず履歴をいれる配列が必要ですよね?
- クセのパターンを探すのは大変ですが、
  (a)連続で出す傾向がある
  (b)0 のあとには 2 を出すことが多い
  といった決め打ちのパターンを探すなら、そこそこの手間でできそうです。
  それでもけっこう長いコードになると思いますけど...

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# 発展課題288: [難] ユーザのクセを学習し対策(3)

- より汎用的なクセを探すには?と言うと、
  やっぱり機械学習させるの?
  でも、それをするにはデータが足らないんじゃないかなぁ???
- すでに、どっかに学習済みのデータとかないんですかね?
  あれば、それを呼び出して...
- でも、そのデータを知らない ...
- C言語から呼ぶには?自分でがんばってください:-)
     - Cythonを使えばPythonで学習させたデータをC言語側から呼び出せるらしい
     - あとはGoogleのTensorflowはC++だから、
       学習済みのTSデータを拾ってきて、
       C言語からC++ライブラリをなんとかして呼び出してとか...
       あたりが有望?
     - ぐぐるとTensorflow.jsでジャンケンとか引っかかって来ますが...使えるかな?