C語言猜數字遊戲：選單驅動、隨機生成與迴圈控制完整教學

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C語言猜數字遊戲：選單驅動、隨機生成與迴圈控制完整教學

猜數字遊戲是初學 C 語言最經典的綜合練習，涵蓋選單介面、隨機數種子、迴圈巢狀、條件判斷、使用者輸入驗證。本文提供標準實作、常見錯誤分析、進階功能擴展與程式碼重構建議。

標準實作代碼

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

int main() {
    int input = 1;
    printf("歡迎使用猜數字遊戲\n");

    while (input) {
        // 顯示選單
        printf("**********************\n");
        printf("******* 1.start ******\n");
        printf("******* 0. exit ******\n");
        printf("**********************\n");
        printf("請選擇> ");
        scanf("%d", &input);

        switch (input) {
            case 1: {
                int answer = 0;
                int guess = 0;

                // 設定隨機種子（僅需一次，建議移至 main 開頭）
                srand((unsigned int)time(NULL));
                answer = rand() % 101;  // 0-100

                // 猜測迴圈
                while (1) {
                    printf("請猜一個 (0-100) 之間的數: ");
                    if (scanf("%d", &guess) != 1) {
                        printf("輸入無效，請輸入整數。\n");
                        while (getchar() != '\n');  // 清空緩衝區
                        continue;
                    }

                    if (guess > answer) {
                        printf("你猜大了\n");
                    } else if (guess < answer) {
                        printf("你猜小了\n");
                    } else {
                        printf("恭喜你，猜對了！答案是 %d\n", answer);
                        break;
                    }
                }
                break;
            }
            case 0:
                printf("遊戲結束，再見！\n");
                break;
            default:
                printf("無效選項，請輸入 0 或 1。\n");
        }
    }
    return 0;
}

關鍵知識點解析

知識點	代碼體現	說明
隨機數種子	`srand(time(NULL))`	以當前時間為種子，每次執行產生不同序列。全程只呼叫一次。
範圍限制	`rand() % 101`	取模運算將 0-RAND_MAX 壓縮至 0-100。
雙層迴圈	外層選單、內層猜測	外層控制遊戲局數，內層控制單局猜測次數。
輸入驗證	`scanf(...) != 1`	檢查掃描成功個數，防止非數字輸入導致死循環。
緩衝區清理	`while(getchar()!='\n')`	掃描失敗時殘留字符需手動清除。

常見錯誤與修正

迴圈內重複呼叫 srand()：若在猜測迴圈內呼叫，若兩次呼叫間時間差 < 1 秒，種子相同導致產生相同隨機數。修正：移至 main() 開頭。
未處理非數字輸入：scanf 失敗留下字符在緩衝區，導致無限循環。修正：檢查回傳值並清理緩衝區。
範圍邊界錯誤：rand() % 100 產生 0-99。修正：% 101 產生 0-100。
變數未初始化：int guess; 未賦初值。修正：int guess = 0; 或在迴圈前賦值。

進階功能擴展

// 1. 記錄猜測次數
int attempts = 0;
while (1) {
    attempts++;
    // ... 猜測邏輯
    if (guess == answer) {
        printf("共猜了 %d 次\n", attempts);
        break;
    }
}

// 2. 難度選單
typedef enum { EASY=50, NORMAL=100, HARD=1000 } Difficulty;
Difficulty level = NORMAL;
printf("選擇難度: 1.Easy(0-50) 2.Normal(0-100) 3.Hard(0-1000): ");
scanf("%d", &level);
answer = rand() % (level + 1);

// 3. 最高分記錄（檔案 I/O）
FILE *fp = fopen("highscore.txt", "r+");
int best = 999;
if (fp) { fscanf(fp, "%d", &best); fclose(fp); }
if (attempts < best) {
    printf("🎉 打破最高紀錄！原紀錄: %d 次\n", best);
    fp = fopen("highscore.txt", "w");
    fprintf(fp, "%d", attempts);
    fclose(fp);
}

// 4. 二分搜尋提示（教學模式）
printf("提示：使用二分法最多只需 %d 步\n", (int)log2(level) + 1);

程式碼重構建議：模組化設計

// game.h
void showMenu();
int playRound(int maxRange);
int getValidInput(const char *prompt);

// game.c
#include "game.h"

void showMenu() { /* 印選單 */ }

int getValidInput(const char *prompt) {
    int val;
    while (1) {
        printf("%s", prompt);
        if (scanf("%d", &val) == 1) return val;
        printf("輸入無效，請重試。\n");
        while (getchar() != '\n');
    }
}

int playRound(int maxRange) {
    int answer = rand() % (maxRange + 1);
    int guess, attempts = 0;
    while (1) {
        guess = getValidInput("請猜數字: ");
        attempts++;
        if (guess > answer) puts("太大了");
        else if (guess < answer) puts("太小了");
        else { printf("正確！共猜 %d 次\n", attempts); return attempts; }
    }
}

// main.c
int main() {
    srand(time(NULL));
    int choice;
    while ((choice = getValidInput("1.開始 0.離開: ")) != 0) {
        if (choice == 1) playRound(100);
    }
    return 0;
}

透過這個小遊戲的完整開發週期，你將掌握 C 語言程式設計的核心技能：模組化思維、錯誤處理、使用者體驗優化、資料持久化。建議嘗試自行實作上述進階功能，並嘗試加入單元測試（如 Unity 測試框架）驗證核心邏輯。