《Design of Computer Programs》学习笔记（1

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《Design of Computer Programs》学习笔记（1

Winning Poker Hands

Lesson 1

视频链接：
Lesson 1 - Udacity

1. Welcome

2. About the class

3. Outlining the problem

一个一般设计过程的例子

从一个模糊的理解开始，提炼我们的理解，形成对问题规范的描述，然后变换成可以代码化的东西，最后我们就得到了可运行的代码了。

一句话：
从模糊的理解，到problem，到spec，到code。

扑克牌的游戏规则

一手牌的概念

举例：
一手牌 a hand 【JJ225】
一张牌 a card【红桃J】【黑桃J】
一张牌有大小（rank）和花色（suit，例如红桃、黑桃）
方片五，大小是5，花色是方片。
the 5 of diamonds，the rank is 5 and the suit is diamonds。
待定义的主程序，我们称之为“poker”。输入一系列的手牌，输出最大的手牌。

规则：
【JJ225】有两个对（2 pair），一对J、一对2和一张5。

手牌大小的概念

一样大小（数字）的牌，称为“条”（kind）。
n张一样大小的牌称为两条、三条 或 四条。
n of a kind：2 of a kind、3 of a kind、4 of a kind。n - kind
【JJ225】中，有2个两条
【56789】是顺子（straight）。（5张连续的牌）。
同花（flush）：例如【方片2457十】

补充材料：

List of poker hands - 维基百科

4. 练习：Representing Hands

以下哪几项可以合理地表示一手牌：

■ ['JS', 'JD', '2S', '2C', '7H']
■ [(11, 'S'), (11, 'D'), (2, 'S'), (7,'H')]
□ set(['JS', '5D', '2S', '2C', '7H'])
□ "JS JD 2S 2C 7H"

解释：

关于第3个选项：一般的一副牌52张，可以用集合表示。因为一副牌52张中，没有重复的牌。而集合这种数据结构，里面没有重复的元素。但是，如果有2副牌，可能一手牌中，会有重复的元素，所以不能用集合这种数据结构。

关于第4个选项：
字符串包含了所有的元素，但某些情况下，你要把它分拆成5张牌，而一开始时就分开会更好，就不需要多余的操作了。

5. 练习：Poker Function

def poker(hands):"Return the best hand: poker([hand, ...]) => hand"return max"max函数把列表作为输入，返回最大值。"

6. 练习：Understanding Max

def poker(hands):"Return the best hand: poker([hand, ...]) => hand"return maxprint max([3, 4, 5, 0]), max([3, 4, -5, 0], key=abs)

7. 练习：Using Max

def poker(hands):"Return the best hand: poker([hand, ...]) => hand"return max(hands, key=hand_rank)"根据输入的几手牌hands，按照hand_rank函数的排序规则，返回其中的最大值。"def hand_rank():"现在假设我们定义了一个叫hand_rank的函数，把一手牌作为输入，返回某种排名"return None # we will be changing this later.

如果能够清楚正确地给出hand_rank函数，那就八九不离十了。

8. 练习：Testing

但在定义复杂的hand_rank函数之前，我们来考虑下这个函数怎么用，并写一些测试用例。

def poker(hands):"Return the best hand: poker([hand, ...]) => hand"return max(hands, key=hand_rank)def test():"Test cases for the functions in poker program."sf = "6C 7C 8C 9C TC".split()# 这里的T应该是10，6、7、8、9、T是顺子 straight；# 全为C，则花色相同 flush；# 总而言之，是同花顺。# sf 应该是 straight flush （同花顺）的简写。fk = "9D 9H 9S 9C 7D".split()# fk：four of a kind，4张大小一样的牌# 4个9fh = "TD TC TH 7C 7D".split()# fh：full house，3带2# 3个（条，kind）10，2个7。assert poker([sf, fk, fh]) == sf# 上一行必须为真，如果不为真，程序就会停止。assert poker([fk, fh]) == fkassert poker([fh, fh]) == fh# Add 2 new assert statements here. The first # should check that when fk plays fh, fk # is the winner. The second should confirm that# fh playing against fh returns fh.return "tests pass"

补充：
手牌排序类别

详情请查看：
维基百科 - List of poker hands - Hand-ranking categories

9. 练习：Extreme Values

测试的一个重要原则

测试极限值。例如，assert poker([fh, fh]) == fh，是极限值的一种。
考虑传递给poker(hands)中的hands，只有1项、0项或者100项。
poker通常不是单人游戏（solitaire）。所以只有1项，通常不会有太大的意义。但是说明书里面，没有把这个规则定出来。所以增加一个测试，检查当1手牌时，1手牌是胜者。
0手牌时。说明书没有说，但是，poker(hands)函数应该返回1手牌。如果我们传递一个空的列表给poker(hands)，就会没有手牌（hand）用于返回。所以最好澄清这个问题，那就是，当我们传递0手牌，这是一个错误（error）。当然，也可以返回None.
100个人同时打牌。如果hands是100种不同的hands的列表。我们想允许那种情况。我们会需要很多卡，500张卡。所以，写测试用例，测试1手牌和100手牌。

# -----------
# User Instructions
# 
# Modify the test() function to include two new test cases:
# 1) A single hand.
# 2) 100 hands.
#
# Since the program is still incomplete, clicking RUN won't do 
# anything, but clicking SUBMIT will let you know if you
# have gotten the problem right. def poker(hands):"Return the best hand: poker([hand,...]) => hand"return max(hands, key=hand_rank)def test():"Test cases for the functions in poker program"sf = "6C 7C 8C 9C TC".split() fk = "9D 9H 9S 9C 7D".split() fh = "TD TC TH 7C 7D".split()assert poker([sf, fk, fh]) == sfassert poker([fk, fh]) == fkassert poker([fh, fh]) == fh# Add 2 new assert statements here. The first # should assert that when poker is called with a# single hand, it returns that hand. The second # should check for the case of 100 hands.assert poker([sf]) == sf# 当玩单人游戏时，它就赢了。assert poker([sf] + [fk] * 99)    return 'tests pass'

以上的内容，离完整的测试用例集合很远。我们真的想要更完整的测试的覆盖。但是也可以开始了。

10. 练习：Hand Rank Attempt

请注意一个前提，ranks是从高到低排列的。
现在是回到hand_rank的好时机了，这是我们将要处理的最复杂的函数。
hand_rank将一手牌（a hand）作为一个输入，但是return什么呢？

# Return a value indicating the ranking of a hand.
# 返回一个值，标明一手牌的顺序（大小）。

但是我们不确定，那个值value，是多少。value必须是可以被max比较大小的某种东西。可以试试数字（数，number）。

参照维基百科 - List of poker hands Hand-ranking categories这张图，和本博文的【手牌排序类别】图。有10种类型的手牌（hands）。（Udacity的视频里面说的是9种，这里我有点疑惑。暂时，我的猜测是，没有讨论5张一样的牌的情况，例如维基百科中的，4个A和1个王组成的5张一样的牌。）

从以上，可知，有9中不同类型的手牌。从顶部最大的同花顺（sf straight flush），到底部最小。我们可以用数字标记，从8到0。8属于同花顺straight flush。然后，我们可以得到解决办法的一个框架：

def hand_rank(hand):"Return a value indicating the ranking of a hand."# 排序大小是最重要的，我们可以先用我们的card_ranks函数，获取排序大小。ranks = card_ranks(hand)# 首先，我们想检查是否有同花顺（straight flush）if straight(ranks) and flush(hand):return 8# 如果有一个4条(Four of a kind)# 在kind()函数里面，我们只需要大小点数rank。elif kind(4, ranks):return 7elif ...

现在有一个问题：

这是否起作用，可以工作？

答案：

部分情况下，可以工作。例如3带一对（full house，对应6）大于顺子（straight，对应4）。
但是，并非所有情况下，都能正常工作。
例如，【1对10+3张其他的牌】【1对9+3张其他的牌】，这两个对应的value，都是1，大小相同。

11. 练习：Representing Rank

请注意一个前提，ranks是从高到低排列的。
表示不同的牌的顺序大小，以下哪几个可以正常工作？哪一个最好？

□ int 70905 70302
□ 小数 7.0905 7.0302
■ 元组 (7, 9, 5) (7, 3, 2)

以上全都可以正常工作，元组最好。因为元组不需要进行复杂的运算，可以直接比较大小。

12. Wild West Poker

用代码表示一手牌(the hand)

同花顺（rank 8，Staight flush）
举例：【同花顺 梅花 7/8/9/10/J】
表示为(8, 11)。解释：同花顺的排序大小最大，为8。上面这手牌中，J最大。(8, 11)完整地描述这手牌(the hand)。

4带1（rank 7，Four of a kind）
举例：【4个A+1个Q】(花色是乱的)
表示为(7, 14, 12)。解释：这手牌中，4个A是主要的rank，为7。A的数大小是14。Q是card rank number 12。

3带1对（rank 6，Full House）
举例：【3个8+1对K】(花色是乱的)
表示为(6, 8, 13)。解释：尽管K比8大，但是8的个数比K多。3个8为full house，value是6。K是13。这个3元素的元组(6, 8, 13)完整地描述了这手牌(hand)。

同花（rank 5，Flush）
举例：【同花(Flush) 方片 10+8+7+5+3】
表示为(5, [10, 8, 7, 5, 3])。解释：同花 Flush 的排序 ranked 大小是5。并且，为了更具体地表示这手牌，我们把所有的牌的数都放进来了。

顺子（rank 4，Straight）
举例：【顺子(Straight) J/10/9/8/7】（花色是乱的）
表示为(4, 11)。解释：4意思是Straight 顺子，11意思是J。

3带2张不一样的（rank 3，Three of a kind）
举例：【3个7+5+2】（花色是乱的）
表示为(3, 7, [7, 7, 7, 5, 2])。解释：通常，只用描述3个7，就可以表示1手牌，但是如果我们真的需要具体地表示(英文为break the ties)，我们需要看着下一个最大的牌。

2个对子（rank 2，Two Pair）
举例：【2个J+2个3+K】（花色是乱的）
表示为(2, 11, 3, [13, 11, 11, 3, 3])：。解释：“1对J和1对3”可以描述这手牌的绝大部分，但是我们也需要比较所有的卡牌(cards)。2个对子对应的rank是2，J是11，3是3，最后列出5张card，可以完全地消除这手牌的歧义。

只有1个对子（rank 1，One pair）
举例：【2个2+J+6+3】（花色是乱的）
表示为(1, 2, [11, 6, 3, 2, 2])。解释：“1对2，J最大”，但是，还是有些部分没有描述到。1个对子的ranking是1，2代表2本身的大小，然后把所有的cards写进元组。

啥好牌都没有（rank 0，High Card）
举例：【7/5/4/3/2】（花色是乱的）
表示为(0, 7, 5, 4, 3, 2)。解释：“7/5/4/3/2”这手牌，没有对子、顺子、炸弹，rank是0。

13. Back To Hand Rank

def poker(hands):"Return the best hand: poker([hand,...]) => hand"return max(hands, key=hand_rank)def hand_rank(hand):"Return a value indicating the ranking of a hand."ranks = card_ranks(hand)if straight(ranks) and flush(hand):return (8, max(ranks)) # 2 3 4 5 6 (8, 6) 6 7 8 9 T (8, 10)elif kind(4, ranks):return (7, kind(4, ranks), kind(1, ranks)) # 9 9 9 9 3 (7, 9, 3)elif ...def test