甲：我想好了一个四位数
乙：0115
甲：ball=1，strike=0
乙：5623
甲：ball=0，strike=0
乙：1798
甲：ball=1，strike=1
乙：8088
甲：ball=3，strike=1
乙：4088
甲：猜对了！

本节的目标是编写一个程序，人类出题，电脑来猜。大家看到这个问题很容易想到这样一个思路，当猜测5382得知ball=2，strikes=1时，意味着目标的形状像5*3*，5**3，*35*，*3*5，58**，5**8，......。把所有这些可能的模式记下来，然后在其中随机挑选一个，比如*35*，再随机拼出一个数据比如1359，让人类告知对比结果，再用结果更新上面的模式，......。这个过程比较复杂，事实上，我们还有一个简洁的思考方式：逆向思维+数据结构。

所谓逆向思维，就是说，不去试图建立目标的模式，而是反过来，排除不可能的模式。比如猜测5382得b2s1，那就把0～9999这一万个数中与5382对比不是b2s1的数排除。这样做的结果是确定的，不像正向思维得到的那么多的模式都是不确定的。

逆向思维的数据结构是一个含有0～9999这10000个数的列表candidates，每个数又用含有4个数字的列表表示。比如123就用[0, 1, 2, 3]表示。电脑首先从candidates中随机挑选一个数A猜测，人类告知ball和strike的值后，程序从candidates中删除一些数，这些数与A对比后的结果与上述ball及strike不等。然后电脑再从精简后的candidates里随机挑选一个数猜测，重复以上过程，直到乙猜出了这个数为止。

# 文件: p04_03_ball_strike.py
import randomdef get_candidates(num=4):  # 获取所有4位候选数return [to_list(i, num) for i in range(int(10**num))]def to_list(n, num):  # 把数n转为num位数字列表result = []for _ in range(num):result.insert(0, n % 10)n //= 10return resultdef get_balls_strikes(goal, guess): # 获取两个数对比后的结果balls = 0goal_copy = goal.copy()for digit in guess:if digit in goal_copy:balls += 1pos = goal_copy.index(digit)goal_copy[pos] = -1  # 每找到一个数就填上-1strikes = 0for d1, d2 in zip(guess, goal):  # 按位对比if d1 == d2:strikes += 1return balls, strikesdef guess(candidates):  # 从候选数中随机挑选一个数return candidates[random.randint(0, len(candidates)-1)]def extract(candidates, guess, balls, strikes):# 删除不可能的候选数for i in range(len(candidates)-1, -1, -1):bs, ss = get_balls_strikes(candidates[i], guess)if ss != strikes or bs != balls:  # 如果对比结果不匹配del candidates[i]def to_str(digit_list):return ''.join([chr(ord('0') + d) for d in digit_list])if __name__ == '__main__':num = 4goal = input('请输入目标，一个最多%d位的正整数：' % num)goal = to_list(int(goal), num)candidates = get_candidates()guesses = 0while True:g = guess(candidates)guesses += 1print("我猜:", to_str(g))if g == goal:breakballs, strikes = get_balls_strikes(goal, g)print("\tballs =", balls, "strikes =", strikes)extract(candidates, g, balls, strikes)print('猜对了，共猜了%d次' % guesses)

程序运行的结果如下：

请输入目标，一个最多4位的正整数：3450
我猜: 5848balls = 2 strikes = 0
我猜: 4553balls = 3 strikes = 1
我猜: 4365balls = 3 strikes = 0
我猜: 3574balls = 3 strikes = 1
我猜: 3450
猜对了，共猜了5次