053 實例13-體育競技分析

目錄

• 1、"體育競技分析"問題分析
  • 1.1 問題分析
  • 1.2 體育競技分析：模擬N場比賽
  • 1.3 比賽規則
• 2、自頂向下和自底向上
  • 2.1 自頂向下(設計)
  • 2.2 自底向上(執行)
• 3、"體育競技分析"實例講解
  • 3.1 體育競技分析
  • 3.2 第一階段：程序整體框架及步驟
  • 3.3 第二階段：步驟3 模擬N局比賽
  • 3.4 第三階段
• 4、"體育競技分析"觸類旁通
  • 4.1 理解自頂向下和自底向上
  • 4.2 應用問題的擴展

1、"體育競技分析"問題分析

1.1 問題分析

體育競技分析

高手過招，勝負只在毫釐之間

• 需求：毫釐是多少？如何科學分析體育競技比賽？
• 輸入：球員的水平
• 輸出：可預測的比賽成績

1.2 體育競技分析：模擬N場比賽

• 計算思惟：抽象 + 自動化
• 模擬：抽象比勝過程 + 自動化執行N場比賽
• 當N越大時，比賽結果分析會越科學

1.3 比賽規則

• 雙人擊球比賽：A & B，回合制，5局3勝
• 開始時一方先發球，直至判分，接下來勝者發球
• 球員只能在發球局得分，15分勝一局

2、自頂向下和自底向上

2.1 自頂向下(設計)

解決複雜問題的有效方法

• 將一個總問題表達爲若干個小問題組成的形式
• 使用一樣方法進一步分解小問題
• 直至，小問題能夠用計算機簡單明瞭的解決

2.2 自底向上(執行)

逐步組建複雜系統的有效測試方法

• 分單元測試，逐步組裝
• 按照自頂向下相反的路徑操做
• 直至，系統各部分以組裝的思路都通過測試和驗證

3、"體育競技分析"實例講解

3.1 體育競技分析

程序整體框架及步驟

• 步驟1：打印程序的介紹性信息
• 步驟2：得到程序運行參數：proA, proB, n
• 步驟3：利用球員A和B的能力值，模擬n局比賽

• 步驟4：輸出球員A和B獲勝比賽的場次及機率

• printInfo()
• getInputs()
• simNGames()

• printSummary()

3.2 第一階段：程序整體框架及步驟

def main():
    printIntro()
    probA, probB, n = getInputs()
    winsA, winsB = simNGames(n, probA, probB)
    printSummary(winsA, winsB)
    
def printIntro():
    """介紹性內容，提升用戶體驗"""
    print("這個程序模擬兩個選手A和B的某種競技比賽")
    print("程序運行須要A和B的能力值(以0到1之間的小數表示)")
    
def getInputs():
    a = eval(input("請輸入選手A的能力值(0-1): "))
    b = eval(input("請輸入選手B的能力值(0-1): "))
    n = eval(input("模擬比賽的場次: "))
    
    return a, b, n

def printSummary(winsA, winsB):
    n = winsA + winsB
    print("競技分析開始，共模擬{}場比賽".format(n))
    print("選手A獲勝{}場比賽，佔比{:0.1%}".format(winsA, winsA/n))
    print("選手B獲勝{}場比賽，佔比{:0.1%}".format(winsB, winsB/n))

3.3 第二階段：步驟3 模擬N局比賽

def simNGames(n, probA, probB):
    winsA, winsB = 0, 0
    for i in range(n):
        scoreA, scoreB = simOneGame(probA, probB)
        if scoreA > scoreB:
            winsA += 1 
        else:
            winsB += 1
    return winsA, winsB

3.4 第三階段

根據分數判斷局的結束

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):
    return a==15 or b==15

4、"體育競技分析"觸類旁通

4.1 理解自頂向下和自底向上

• 理解自頂向下的設計思惟：分而治之
• 理解自底向上的執行思惟：模塊化集成
• 自頂向下是「系統」思惟的簡化

4.2 應用問題的擴展

• 擴展比賽參數，增長對更多能力對比狀況的判斷
• 擴展比賽設計，增長對真實比賽結果的預測
• 擴展分析邏輯，反向推理，用勝率推算能力？