Rust编程语言入门教程（五）猜数游戏：生成、比较神秘数字并进行多次猜测

引言

在数字的世界里，随机性如同一位神秘的艺术家，用它那不可预测的笔触，绘就了无数精彩绝伦的图案。而今天，我们就要走进这段关于随机性与编程的奇妙旅程。游戏，是探索世界的一扇门，它以趣味为引，带领我们深入知识的海洋。猜数小游戏，便是一个绝佳的起点。在这里，我们将一同踏入 Rust 编程的世界，揭开随机数的神秘面纱，从一个简单的游戏中，逐步掌握编程的奥秘

一、Rust 中 crate 的两种类型

在 Rust 中，crate 是编译的基本单元，可以分为两种类型：二进制 crate 和 库 crate。

（一） 二进制 Crate（Binary Crate）

定义：二进制 crate 是一种包含 main 函数的 crate，编译后会生成一个可执行文件。它是独立的程序，可以直接运行。
用途：二进制 crate 通常用于实现具体的应用程序或工具。例如，一个命令行工具或一个图形界面应用程序都可以是二进制 crate。
结构：二进制 crate 的代码通常包含一个 main.rs 文件，作为程序的入口点。如果需要多个可执行文件，可以将它们放在 src/bin 目录下，每个文件都是一个独立的二进制 crate。

示例：

// src/main.rs

fn main() {
    println!("Hello, world!");
}

运行 cargo run 会生成一个可执行文件，运行该文件即可执行程序。

（二） 库 Crate（Library Crate）

定义：库 crate 是一种不包含 main 函数的 crate，编译后会生成一个库文件（如 .rlib 或 .so 文件）。它主要用于提供一组功能模块，供其他 crate 或程序使用。
用途：库 crate 通常用于封装可重用的代码，例如数据结构、算法、工具函数等。其他 crate 可以通过依赖管理工具（如 Cargo）引入这些库 crate，并在代码中使用其提供的功能。
结构：库 crate 的代码通常包含一个 lib.rs 文件，作为库的入口点。库中的代码可以组织成多个模块，使用 mod 关键字声明。
例如：

// src/lib.rs

pub fn add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    a + b
}

其他 crate 可以通过 use 语句引入并使用库 crate 中的函数。

（三）区别总结

功能：二进制 crate 用于生成可执行文件，可以直接运行；库 crate 用于生成库文件，提供功能模块供其他 crate 使用。
入口点：二进制 crate 必须包含一个 main 函数作为程序的入口点；库 crate 不需要 main 函数。
编译结果：二进制 crate 编译后生成可执行文件；库 crate 编译后生成库文件。
依赖关系：二进制 crate 可以依赖库 crate，但库 crate 不能直接运行，必须通过其他 crate 引用。

二、访问carte库下的rand( )

访问crates库：点击传送🚪

在 Cargo.toml 文件下
[dependencies] 下 写入rand 的版本号。
然后运行 Cargo build。
Cargo 会解析 Cargo.toml，自动下载并编译 rand 库到项目的本地依赖目录。
如果依赖库已存在于 Cargo 的本地缓存中，它会复用缓存的版本。你可以在Cargo.lock文件中选择。

编译项目

生成神秘数字

一、编写代码

源代码如下：

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

fn main() {
    println!("欢迎来到猜数小游戏！");
    
    let mut rng = rand::rng();
    let secret_number = rng.random_range(1..=100); // 使用闭区间范围1..=100：表示从 1 到 100 的闭区间范围，包含 1 和 100
    println!("神秘数字是: {}", secret_number); // 仅为测试

    println!("请输入一个1到100之间的数：");

    let mut guess = String::new();
    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败");

    println!("你猜测的数是: {}", guess);
}

二、运行代码

与神秘数字进行比较

let guess: u32 = guess.trim().parse().expect(“请输入一个有效的数字”);

重新定义了guess，相当于有一个shadow，下文再使用guess时，用的是这个guess。

match guess.cmp(&secret_number) {
Ordering::Less => println!(“太小了！”),
Ordering::Greater => println!(“太大了！”),
Ordering::Equal => println!(“恭喜你，猜对了！”),
}

解释代码：

guess.cmp(&secret_number)

cmp 方法：这是 PartialOrd 或 Ord Trait 的一个方法，用于比较两个值。
参数：这里，guess 和 secret_number 是两个整数。
返回值：cmp 方法返回一个 Ordering 枚举值，表示两个值之间的大小关系。

Ordering 枚举有三个可能的值：
Less：表示 guess 小于 secret_number。
Greater：表示 guess 大于 secret_number。
Equal：表示 guess 等于 secret_number。

match 表达式
模式匹配：match 是 Rust 中用于处理不同情况的结构。它类似于其他语言中的 switch 语句。
模式分支：
Ordering::Less：如果 guess 小于 secret_number，程序会打印 “太小了！”。
Ordering::Greater：如果 guess 大于 secret_number，程序会打印 “太大了！”。
Ordering::Equal：如果 guess 等于 secret_number，程序会打印 “恭喜你，猜对了！”。

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

fn main() {
    println!("欢迎来到猜数小游戏！");
    
    let mut rng = rand::rng();
    let secret_number = rng.random_range(1..=100); // 使用闭区间范围
    println!("神秘数字是: {}", secret_number); // 仅为测试

    println!("请输入一个1到100之间的数：");

    let mut guess = String::new();
    io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败");

    let guess: u32 = guess.trim().parse().expect("请输入一个有效的数字");//使用 trim 去除输入字符串两端的空白字符。parse() 是 Rust 中用于将字符串解析为其他类型（如数字、布尔值等）的一个方法。它返回一个 Result<T, E> 类型的值。

    println!("你猜测的数是: {}", guess);
    
    match guess.cmp(&secret_number) {
        Ordering::Less => println!("太小了！"),
        Ordering::Greater => println!("太大了！"),
        Ordering::Equal => println!("恭喜你，猜对了！"),
    }
}

多次猜测

添加了loop循环。
它会无限循环执行代码块，直到显式地使用 break 语句退出循环。
loop的基本语法：

loop {
// 循环体
// 在这里编写需要反复执行的代码
if condition {
break; // 退出循环
} }

源代码如下：

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

fn main() {
    println!("欢迎来到猜数小游戏！");
    
    let mut rng = rand::rng();
    let secret_number = rng.random_range(1..=100); // 使用闭区间范围

    loop{
        println!("请输入一个1到100之间的数：");

        let mut guess = String::new();
        io::stdin().read_line(&mut guess).expect("读取失败");
    
        let guess: u32 =match guess.trim().parse(){
            Ok(num) => num,
            Err(_) => continue,
        };
    
        println!("你猜测的数是: {}", guess);
        
        match guess.cmp(&secret_number) {
            Ordering::Less => println!("太小了！"),
            Ordering::Greater => println!("太大了！"),
            Ordering::Equal => {
                println!("恭喜你，猜对了！");
                break;
            },
        }
    }
   
}

然后进行编译和运行。

总结

在这段奇妙的旅程中，我们从最基础的 Rust 编程开始，学会了如何创建一个简单的猜数小游戏。通过利用 rand 库生成随机数，我们为游戏注入了无限的可能，每一次的数字都充满了未知。同时，我们还掌握了如何通过 std::io 模块获取用户输入，并用 trim() 和 parse() 方法对输入进行处理，让游戏更加智能和友好。最后，通过 loop 和 match 表达式，我们实现了多次猜测的功能，让游戏更加有趣和挑战性。这段经历不仅让我们收获了编程的乐趣，也让我们对 Rust 编程有了更深入的理解和掌握。相信在未来，这些知识将成为我们探索更多编程领域的基础，让我们在编程的世界里走得更远。