羽毛球竞技模拟

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了羽毛球竞技模拟相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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:

 

技术图片

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

技术图片

 

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 ↓↓↓

 技术图片

技术图片

 

 

 

 

以上是关于羽毛球竞技模拟的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

try except函数测试函数

程序测试

程序测试

python第一个爬虫。

用python实行羽毛球比赛规则。

英派斯专业体能训练 成就非凡竞技