一、体育竞技模拟分析简要介绍
体育竞技模拟分析，是个IPO问题，大致过程如下：
输入：两个球员（球员A和B）的能力概率，模拟比赛的场次
处理：模拟比赛过程
输出：球员A和B分别赢得球赛的概率
二、程序设计方法
程序设计有自顶向下和自底向上两种方法，此处重点介绍自顶向下。
自顶向下的基本思想：以一个总问题出发，试图把它表达为很多小问题组成的解决方案，再用同样的技术依次攻破每个小问题，最终问题变得非常小，也就是化整为零。然后把所有的碎片组合起来，就可以得到一个程序。
自顶向下设计：
1.顶层设计
体育竞技分析从用户处得到模拟参数，最后输出结果，以下是一个基础设计的4个步骤。
步骤一：打印程序的介绍性信息。 printIntro()函数
def main():
printIntro()
步骤二：获得程序运行需要的参数，即probA、porbB、n。 getInputs()函数
def main():
printIntro()
probA,probB,n=getInputs()
步骤三：利用球员A和B的能力值probA和probB,模拟n次比赛。（核心函数） simNGames()函数
def main():
printIntro()
probA,probB,n=getInputs()
winA,winB=simNGames(n,probA,probB)
步骤四：输出球员A和B获得比赛的场次及概率。 printSummary()函数
def main():
printIntro()
probA,probB,n=getInputs()
winA,winB=simNGames(n,probA,probB)
printSummary(winsA,winsB)
2.第n层设计
（1）simNGames()函数是整个函数的核心，其基本思路是模拟n场比赛，并跟踪记录每个球员赢得了多少比赛。
def simNGames(n,probA,porbB):
winsA,winsB=0,0
for i in range(n):
scoreA,scoreB=simOneGame(porbA,porbB)
if scoreA>scoreB:
winsA+=1
else:
winsB+=1
reture winsA,winsB
代码中设计了sinOneGame()函数，用于模拟一场比赛，这个函数需要知道每个球员的概率，返回两个球员的最终得分
（2）接下来实现simOneGame()函数。模拟一场比赛，需要根据比赛规则来编写代码。
以下是羽毛球的比赛规则：
1. 21 分制，3局2胜为佳
2. 每球得分制
3. 每回合中，取胜的一方加 1 分
4. 当双方均为 20 分时，领先对方 2 分的一方赢得该局比赛
5. 当双方均为 29 分时，先取得 30 分的一方赢得该局比赛
6. 一局比赛的获胜方在下一局率先发球
def simOneGame(probA,porbB):
scoreA,score=0,0
serving="A"
while not gameOver(scoreA,scoreB):
if serving =="A":
if random()<porbA:
scoreA+=1
else:
serving="B"
else:
if random()<probB:
scoreB+=1
else:
serving="A"
return scoreA,scoreB
3.整个程序如下：
#体育竞技
from random import random
def printInfo():
print("这个程序模拟两个选手A和B的羽毛球竞技比赛")
print("程序需要两个选手的能力值0-1")
print("规则：三局两胜--21分制")
print("作者：17杨宇平")
def getInput():
a = eval(input("请输入选手A的能力值(0-1):"))
b = eval(input("请输入选手B的能力值(0-1):"))
m=eval(input("比赛的局数："))
n = eval(input("模拟比赛的场次:"))
return a,b,m,n
def printSummary(winsA,winsB):
n = winsA + winsB
print("竞技分析开始,共模拟{}场比赛".format(n))
print("选手A获胜{}场比赛,占比{:0.1%}".format(winsA,winsA/n))
print("选手B获胜{}场比赛,占比{:0.1%}".format(winsB,winsB/n))
def simNGames(m,n,probA,probB):
winsA,winsB = 0,0
wa,wb=0,0
for i in range(n):
for i in range(m):
scoreA,scoreB = simOneGame(probA,probB)
if scoreA > scoreB:
wa += 1
else:
wb += 1
if wa==2:
winsA+=1
wa,wb=0,0
break
if wb==2:
winsB+=1
wa,wb=0,0
break
return winsA,winsB
def simOneGame(probA,probB):
scoreA,scoreB = 0,0
serving = "A"
while not gameOver(scoreA,scoreB):
if serving == "A":
if random() < probA:
scoreA += 1
else:
serving = "B"
else:
if random() < probB:
scoreB += 1
else:
serving = "A"
return scoreA,scoreB
def gameOver(a,b):
if(a>=20 or b>=20):
if(abs(a-b)==2 and a<=29 and b<=29):
return True
else:
return a==30 or b==30
else:
return False
def main():
printInfo()
probA,probB,m,n = getInput()
winsA,winsB = simNGames(m,n,probA,probB)
printSummary(winsA,winsB)
main()
运行结果：
三、程序打包
使用pyinstaller打包，把Python脚本打包成可执行的文件。即把.py文件打包成.exe文件。
四、足球训练基地
1. 简介： 模拟不同的两个队伍进行足球的模拟比赛。
2. 模拟原理： 通过输入各自的能力值(Ⅰ)，模拟比赛的进行( P )，最后输出模拟的结果( O )。
P 简介：通过产生随机数得到半场比赛的回合数，再通过产生随机数得到每回合比赛的难度，若小于能力值则表示赢得本局比赛，反之输掉本场比赛。
3. 规则简介：
① 比赛分为两半场，每场为45分钟。
上半场: 一方挑选进攻的球门，另一方获得开球权；
下半场: 互换攻守方向，上半场没获得开球权的一方获得开球权。
②在进球后开球时，开球方为失球一方。
③ 比赛结束时得分多的球队获胜，如果两队得分相同或均未得分，比赛为平局。
4. 代码实现
By the way, 此代码与上述主要不同之处在于： GameOver()，其他函数都类似
| 函数名称 | 函数说明 |
| printInfo() | 打印程序的介绍信息 |
| getInputs() | 获得用户输入的参数 |
| printResult(n, winsA, winsB) | 输出模拟比赛的结果 |
| simNGames(n, probA, probB) | 模拟n场比赛 |
| simOneGame(probA, probB) | 模拟一场比赛，包括上半场和下半场 |
| simAGame(N, probA, probB) | 模拟半场比赛 |
| GameOver(N, scoreA, scoreB) | 定义半场比赛的结束条件 |
# -*- encoding:utf-8 -*-
‘‘‘
模拟足球竞技
@author: bpf
‘‘‘
# 比赛规则：
# 1. 比赛分为两场，每场为45分钟
# 上半场: 一方挑选进攻的球门，另一方获得开球权
# 下半场: 互换攻守方向，上半场没获得开球权的一方获得开球权
# 2. 在进球后开球时，开球方为失球一方
# 3. 在没有违反任何比赛规则时，进攻球队得分。
# 4. 比赛结束时得分多的球队获胜，如果两队得分相同或均未得分，比赛为平局。
from random import random, randint
from time import time
def printInfo():
‘‘‘
function: 打印程序的介绍信息
‘‘‘
print("{:*^70}".format("产品简介"))
print("产品名称： 足球竞技模拟分析器")
print("产品概述： 通过输入2个队伍A和B的能力值(0到1之间的小数表示)，能够模拟多次2个队伍A和B的排球竞技比赛，从而得出各自的胜率！")
print("产品作者： 步平凡 - 04")
print("{:*^70}".format("模拟开始"))
def getInputs():
‘‘‘
function: 获得用户输入的参数
‘‘‘
probA = eval(input("请输入队伍A的能力值(0~1)："))
probB = eval(input("请输入队伍B的能力值(0~1)："))
n = eval(input("请输入需要模拟比赛的场次数："))
return probA, probB, n
def printResult(n, via, winsA, winsB):
‘‘‘
function: 输出模拟比赛的结果
‘‘‘
print("{:*^70}".format("模拟结束"))
print("竞技分析开始，共模拟{}场比赛。".format(n))
print(">>>队伍A获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(winsA,winsA/n))
print(">>>队伍B获胜{}场比赛，占比{:0.1%}".format(winsB,winsB/n))
print(">>>两队平局{}场，占比{:0.1%}".format(via,via/n))
def simNGames(n, probA, probB):
‘‘‘
function: 模拟n场比赛
n: 模拟n场比赛
probA, probB： 分别为队伍A和B的能力值
winsA, winsB: 队伍A和B赢得比赛的场数，总共n场
‘‘‘
via, winsA, winsB = 0, 0, 0
for _ in range(n):
scoreA, scoreB = simOneGame(probA, probB)
if scoreA == scoreB:
via += 1
elif scoreA > scoreB:
winsA += 1
else:
winsB += 1
return via, winsA, winsB
def simOneGame(probA, probB):
‘‘‘
function: 模拟一场比赛, 分上半场和下半场
probA, probB： 分别为队伍A和B的能力值
scoreA, scoreB: 分别为队伍A和B一场比赛的分数
return: 返回队伍A和B在本场比赛中获得的分数
‘‘‘
winA, winB = 0, 0
for N in range(2):
scoreA, scoreB = simAGame(N, probA, probB)
winA += scoreA
winB += scoreB
return winA, winB
def simAGame(N, probA, probB):
‘‘‘
function: 模拟半场比赛
probA, probB： 分别为队伍A和B的能力值
scoreA, scoreB: 分别为队伍A和B半场比赛的分数
return: 返回队伍A和B在本半场比赛中获得的分数
‘‘‘
scoreA, scoreB = 0, 0
if N == 0:
serving = ‘A‘ # 发球方
else:
serving = ‘B‘
for _ in range(gameOver()):
if serving == ‘A‘:
if random() < probA:
scoreA += 1
serving = ‘B‘
else:
if random() < probB:
scoreB += 1
serving = ‘A‘
return scoreA, scoreB
def gameOver():
‘‘‘
function: 定义半场比赛的结束条件
通过randint产生一个随机数作为半场比赛的回合数, 若达到半场比赛的回合数则结束比赛
return: 若比赛结束的条件成立返回真，否则为假
‘‘‘
return randint(3, 10)
if __name__ == "__main__":
printInfo()
probA, probB, n = getInputs()
Time = time()
via, winsA, winsB = simNGames(n, probA, probB)
print("模拟用时: {:.1f}s".format(time()-Time))
printResult(n, via, winsA, winsB)
5. 运行结果展示，为了查看方便，我仍在cmd中运行代码
五、晋级模拟
1. 简介： 前2次分别对于排球和足球的模拟比赛分析，比赛规则的差距 体现 在代码上的不同，所以本次模拟分析多支队伍进行乒乓球比赛。
2. 模拟原理： 通过输入各自的能力值(Ⅰ)，模拟比赛的进行( P )，最后输出模拟的结果( O )。
P 简介：通过产生随机数得到每局比赛的难度，若小于能力值则表示赢得本局比赛，反之输掉本局比赛。当有多个队伍时，采取两两配对，但只遍历一次，因此，本代码功能不完善，仅供参考。
3. 规则简介：
① 一场比赛： 单打：采用七局四胜制； 双打淘汰赛、团体赛：采用五局三胜制。
② 一局比赛： 先得11分为胜，10平后，多得2分为胜
③ 一局比赛： 每队发球2次后，接发球方即成为发球方，依此类推，直至该局比赛结束 或者 到双方比分都达到10分时，发球和接发次序仍然不变，但每队只轮发一次球
4. 代码实现
本次代码与上述不同，本次采用类的方法来实现，不过基于本人对于乒乓球不熟悉及python用法有限，本次代码的功能有所限制，只能模拟数量为偶数的队伍进行比赛。待技术提升，会对代码进行改善和加强。
1 # -*- encoding:utf-8 -*-
2 ‘‘‘
3 模拟乒乓球竞技
4 @author: bpf
5 ‘‘‘
6 # 比赛规则：
7 # 1. 一场比赛： 单打：采用七局四胜制
8 # 双打淘汰赛、团体赛：采用五局三胜制
9 # 2. 一局比赛： 先得11分为胜，10平后，多得2分为胜
10 # 3. 一局比赛： 每队发球2次后，接发球方即成为发球方,依此类推，直至该局比赛结束
11 # 或者到双方比分都达到10分时，发球和接发次序仍然不变，但每队只轮发一次球
12
13 from random import random
14 from pandas import DataFrame
15 from time import time
16 class SportCompetitionAnalyze:
17
18 def PrintInfo(self):
19 ‘‘‘
20 function: 打印程序的介绍信息
21 ‘‘‘
22 print("{:*^70}".format("产品简介"))
23 print("产品名称： 乒乓球竞技模拟分析器(采取单打淘汰赛制)")
24 print("产品概述： 通过输入多个队伍的能力值(0到1之间的小数表示)，能够模拟多次多个队伍的乒乓球竞技比赛，从而得出各自的胜率！")
25 print("产品作者： 步平凡 - 04")
26 print("{:*^70}".format("模拟开始"))
27
28 def GetInputs_for_Singal(self):
29 ‘‘‘
30 function: 获得用户输入的参数 获得单打各队员的能力值
31 ‘‘‘
32 self.n = eval(input("请输入需要模拟比赛的场数："))
33 self.probAbilityList_Original = list(map(eval, input("(注：通过输入的次序进行两两配对, 即前两个分别为队员A和B;以此类推。)\n 34 请输入各队员的能力值(0~1), 请用英文逗号隔开(输入个数为2的倍数): ").split(‘,‘)))
35 self.probAbilityList = self.probAbilityList_Original
36 self.probNum = len(self.probAbilityList)
37
38 def GetInputs_for_Double(self):
39 ‘‘‘
40 function: 获得用户输入的参数 获得双打各队伍各队员的能力值
41 probAbilityList: 使用各队伍中两队员的平均能力值作为该队伍的能力值 --- 双打
42 probAbilityList_Original: 存储原生的各队员能力值, 后续可用
43 ‘‘‘
44 self.probAbilityList, self.probAbilityList_Original = [], []
45 self.n = eval(input("请输入需要模拟比赛的场数："))
46 Original = list(map(eval, input("(注：通过输入的次序进行四四配对, 即前四个为队伍A和B;以此类推。)\n 47 请输入各队员的能力值(0~1), 请用英文逗号隔开(输入个数为4的倍数): ").split(‘,‘)))
48 for i in range(0, len(Original), 2):
49 self.probAbilityList.append((Original[i] + Original[i+1])/2)
50 self.probAbilityList_Original.append(list([Original[i], Original[i+1]]))
51 self.probNum = len(self.probAbilityList)
52
53 def PrintResult(self):
54 ‘‘‘
55 function: 输出模拟比赛的结果
56 data: 存储每支的比赛信息
57 ‘‘‘
58 print("{:*^70}".format("模拟结束"))
59 print("竞技分析结束，每组共模拟{}场比赛。".format(self.n))
60 data = []
61 for i in range(self.probNum):
62 tmplist = []
63 tmplist.append(self.probAbilityList_Original[i]) # 存储能力值
64 tmplist.append(self.probwinsList[i]) # 存储获胜的场数
65 tmplist.append(self.probwinsList[i]/self.n) # 存储胜率
66 data.append(tmplist)
67 dataSheet = DataFrame(data , index=list(range(1, self.probNum+1)), columns=list(["Ability", "wins", "rate"]))
68 #dataSheet.sort_values(by="wins", inplace=True) # 对比赛胜率rate进行排序, 会混乱比赛队伍的关系, 因此不采用
69 print(dataSheet)
70
71 def simNGames(self, GAMES, WINS):
72 ‘‘‘
73 function: 模拟n场比赛
74 probwinsList: 存储每支队伍赢得比赛的场数 的列表
75 winA, winB: 队伍A和B在一场比赛中获胜的局数
76 winsA, winsB: 队伍A和B赢得比赛的场数，总共n场
77 ‘‘‘
78 self.probwinsList = []
79 for i in range(0, self.probNum, 2):
80 print("队员:", i+1, ‘VS‘ ,i+2, "比赛中...")
81 winsA, winsB = 0, 0
82 for _ in range(self.n):
83 winA, winB = self.simOneGame(self.probAbilityList[i], self.probAbilityList[i+1], GAMES, WINS)
84 if winA > winB:
85 winsA += 1
86 else:
87 winsB += 1
88 self.probwinsList.append(winsA)
89 self.probwinsList.append(winsB)
90
91 def simOneGame(self, probA, probB, GAMES, WINS):
92 ‘‘‘
93 function: 模拟一场比赛 》》》 GAMES局 WINS胜
94 单打比赛，包括七局，采取七局四胜制
95 双打比赛，包括五局，采取五局三胜制
96 scoreA, scoreB: 分别为队伍A和B一局比赛的分数
97 winA, winB: 分别为队伍A和B一场比赛赢的局数
98 return: 返回双方赢的局数
99 ‘‘‘
100 winA, winB = 0, 0
101 for _ in range(GAMES):
102 scoreA, scoreB = self.simAGame(probA, probB)
103 if scoreA > scoreB:
104 winA += 1
105 else:
106 winB += 1
107 if winA >=WINS or winB >= WINS:
108 break
109 return winA, winB
110
111 def simAGame(self, probA, probB):
112 ‘‘‘
113 function: 模拟一局比赛
114 probA, probB： 分别为队伍A和B的能力值
115 return: 返回队伍A和B在本局比赛中获得的分数
116 ‘‘‘
117 scoreA, scoreB = 0, 0
118 serving = ‘A‘ # 发球方
119 servingNum = 2 # 每方的发球次数
120 while not self.GameOver(scoreA, scoreB):
121 if scoreA >= 10 and scoreB >= 10:
122 servingNum = 1
123 for _ in range(servingNum):
124 if random() > probA:
125 scoreB += 1
126 else:
127 scoreA += 1
128 serving = ‘B‘
129 for _ in range(servingNum):
130 if random() > probB:
131 scoreA += 1
132 else:
133 scoreB += 1
134 serving = ‘A‘
135 return scoreA, scoreB
136
137 def GameOver(self, scoreA, scoreB):
138 ‘‘‘
139 function: 定义赢得一局的条件: 先得11分为胜，10平后，多得2分为胜
140 ‘‘‘
141 if scoreA >= 11 or scoreB >= 11:
142 return (abs(scoreA-scoreB)>=2)
143 elif (scoreA == 10 and scoreB > 11) or (scoreB == 10 and scoreA > 11):
144 return (abs(scoreA-scoreB)>=2)
145 else:
146 return 0
147
148 def print_MENU():
149 print("程序简介：模拟乒乓球竞技")
150 print("程序功能：\n\t1. 模拟多队员进行单打比赛\n\t2. 模拟多队伍多队员进行双打比赛")
151 while 1:
152 choose = input("功能选择：NO.")
153 if choose in [‘1‘, ‘2‘]:
154 return eval(choose)
155 else:
156 print("输入有误, 请重新输入!")
157
158 def simGameMenu():
159 choose = print_MENU()
160 if choose == 1:
161 pingpong = SportCompetitionAnalyze()
162 pingpong.PrintInfo()
163 pingpong.GetInputs_for_Singal()
164 Time = time()
165 pingpong.simNGames(7, 4)
166 print("模拟用时: {:.1f}s".format(time()-Time))
167 pingpong.PrintResult()
168 else:
169 pingpong = SportCompetitionAnalyze()
170 pingpong.PrintInfo()
171 pingpong.GetInputs_for_Double()
172 Time = time()
173 pingpong.simNGames(5, 3)
174 print("模拟用时: {:.1f}s".format(time()-Time))
175 pingpong.PrintResult()
176
177 if __name__ == "__main__":
178 simGameMenu()
5. 代码写好了，看一下运行效果怎么样呗 ^v^
Tips：为了使用方便，可以使用python的第三方库pyinstaller进行打包，生成exe文件，可以方便运行。
接下来，我们试一下吧~~~
① 首先要安装pyinstaller库
在cmd中输入下面一句代码，详情就不介绍了。
pip install pyinstaller
② 使用方法： pyinstaller <文件名> 》具体使用方法《
注： 使用pyinstaller时，路径不能出现中文，否则出现编码出错；最好在上述代码的main函数的最后加上 input() 语句，防止程序一运行完就自动退出。
之后双击运行exe文件即可 ↓↓↓
原文地址：https://www.cnblogs.com/alinger/p/10934167.html
时间： 2024-11-09 06:19:01