羽毛球比赛规则：

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。

该问题的IPO模式如下：

输入(I)：选手A和B的能力值(用0至1的小数表示)，模拟比赛的场次

处理(P)：模拟比赛过程

输出(O)：选手A和B分别赢得比赛的场次和概率

解决这种问题，首选自顶向下设计，即以一个总问题开始，将其拆分成若干个小问题，考虑每个小问题的解决方案，最终使总问题变得很容易解决。然后只需把所有小问题的解决方案组合起来，就可以得到一个程序。

自顶向下设计中最重要的是顶层设计。 以体育竞技分析为例，可以从问题的IPO描述开始。大多数程序都可以简单将IPO 描述直接用到程序结构设计中，体育竞技分析从用户得到模拟参数模拟比赛，最后输出结果。

步骤1：输入一些介绍信息

defmain():

printinput()

步骤2：获得用户输入

defmain():

printinput()

abilityA,abilityB,n=getinput()

步骤3：使用abilityA、abilityB模拟n场比赛

defmain():

printinput()

abilityA,abilityB,n=getinput()

winsA,winsB=simNGames(n,abilityA,abilityB)

步骤4：输出结果

defmain():

printinput()

abilityA,abilityB,n=getinput()

winsA,winsB=simNGames(n,abilityA,abilityB)

printoutcome(winsA,winsB)

由此我们将总问题分成了4个独立的函数：printinput()、getinput()、simNGames()、printoutcome()

printinput()函数中我们输入程序的介绍

defprintinput():print("这个程序模拟两个选手A和B的羽毛球比赛")print("该程序需要选手A和B的能力值(以0到1之间的小数表示)")

getinput()函数中我们获得选手A和B的能力值和模拟比赛的场次

defgetinput():

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)："))

n=eval(input("模拟比赛的场次："))

simNGames()函数是整个程序最为关键的部分，它能模拟n场比赛的胜负关系并记录选手赢得比赛的场次

defsimNGames(n,abilityA,abilityB):

winsA,winsB=0,0for i inrange(n):

scoreA,scoreB=simOneGame(abilityA,abilityB)if scoreA>scoreB:

winsA+=1

else:

winsB+=1

return winsA,winsB

在simNGames()函数中，我们可以看到其中又新添了一个函数simOneGame(),它是用来模拟一场比赛的胜负

defsimOneGame(abilityA,abilityB):

scoreA,scoreB=0,0

serving="A" #先将发球权给A

while notgameOver(scoreA,scoreB,abilityA,abilityB):if serving=="A":if random()

scoreA+=1 #A赢加1分

else:

scoreB+=1 #B赢加1分

serving="B" #B赢则将发球权给B

else:if random()

scoreB+=1

else:

scoreA+=1serving="B"

return scoreA,scoreB

而在simOneGame()函数中，又进一步设计了gameOver()函数，它是用来判断一场比赛是否结束

defgameOver(scoreA,scoreB,abilityA,abilityB):if (scoreA==21 and scoreB<20) or (scoreA<20 and scoreB==21):return True #21分制

if scoreA==30 or scoreB==30:return True #谁先达到30分谁赢

if scoreA==20 and scoreB==20: #A和B都为20分的情况

againA,againB=0,0

serving="A" #同simOneGame()函数相同

if serving=="A":if random()

againA+=1

else:

againB+=1serving="B"

else:if random()

againB+=1

else:

againA+=1serving="B"

return againA==againB+2 or againB==againA+2 #谁先领先对方2分谁赢

else:return False

用printoutcome()函数打印比赛的结果

defprintoutcome(winsA,winsB):

n=winsA+winsBprint("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))

将所有的函数组装起来，就能得到解决该问题的程序：

from random importrandomdefmain():

printinput()

abilityA,abilityB,n=getinput()

winsA,winsB=simNGames(n,abilityA,abilityB)

printoutcome(winsA,winsB)defprintinput():print("这个程序模拟两个选手A和B的羽毛球比赛")print("该程序需要选手A和B的能力值(以0到1之间的小数表示)")defgetinput():

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)："))

n=eval(input("模拟比赛的场次："))returna,b,ndefsimNGames(n,abilityA,abilityB):

winsA,winsB=0,0for i inrange(n):

scoreA,scoreB=simOneGame(abilityA,abilityB)if scoreA>scoreB:

winsA+=1

else:

winsB+=1

returnwinsA,winsBdefsimOneGame(abilityA,abilityB):

scoreA,scoreB=0,0

serving="A"

while notgameOver(scoreA,scoreB,abilityA,abilityB):if serving=="A":if random()

scoreA+=1

else:

scoreB+=1serving="B"

else:if random()

scoreB+=1

else:

scoreA+=1serving="B"

returnscoreA,scoreBdefgameOver(scoreA,scoreB,abilityA,abilityB):if (scoreA==21 and scoreB<20) or (scoreA<20 and scoreB==21):returnTrueif scoreA==30 or scoreB==30:returnTrueif scoreA==20 and scoreB==20:

againA,againB=0,0

serving="A"

if serving=="A":if random()

againA+=1

else:

againB+=1serving="B"

else:if random()

againB+=1

else:

againA+=1serving="B"

return againA==againB+2 or againB==againA+2

else:returnFalsedefprintoutcome(winsA,winsB):

n=winsA+winsBprint("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))

main()

运行结果如下：