如何实现带偏置硬币15胜制游戏重复运行并存储结果？

问题背景 #

我做了一个趣味项目，模拟带偏置的硬币投掷游戏：先获得15次正面（我方）或反面（对手）的一方获胜。希望实现该游戏重复运行x次，并存储每次的得分与胜负结果。目前单次运行的R代码可用，但尝试用replicate函数实现重复运行失败，怀疑是得分计数器的状态延续问题。

单次运行代码如下：

MeScore256<-0
OppScore256<-0
turns<-0
Fence <- c("Me", "Opps")  #Names

while(MeScore256<15 & OppScore256<15){
  flip<-sample(c(0,1), size = 1, replace = TRUE, prob = c(0.4,0.6))
  if (flip==1){
    MeScore256<-MeScore256+1
  }else{
    OppScore256<-OppScore256+1
  }
  turns<-turns+1
}
print(MeScore256)
print(OppScore256)

if (MeScore256==15){print ("you win round 256")
   
} 

if (OppScore256==15){print("Opps win 256 :(")}

解决方案 #

问题出在直接在全局环境中操作计数器，重复运行时计数器状态会被保留，导致每次运行不独立。解决核心是把单次游戏逻辑封装成函数，让每次运行都在函数内部初始化独立变量，再用replicate或lapply重复调用。

步骤1：封装单次游戏为函数 #

将单次游戏逻辑写成函数，内部初始化所有变量，运行结束后返回关键结果：

play_game <- function() {
  me_score <- 0
  opp_score <- 0
  turns <- 0
  
  while(me_score < 15 & opp_score < 15) {
    # 0代表对手赢，1代表我方赢，概率分别为0.4和0.6
    flip <- sample(c(0,1), size = 1, replace = TRUE, prob = c(0.4, 0.6))
    if(flip == 1) {
      me_score <- me_score + 1
    } else {
      opp_score <- opp_score + 1
    }
    turns <- turns + 1
  }
  
  # 判定胜负
  winner <- ifelse(me_score == 15, "Me", "Opps")
  
  # 返回结果列表
  return(list(
    me_score = me_score,
    opp_score = opp_score,
    winner = winner,
    total_turns = turns
  ))
}

步骤2：重复运行并存储结果 #

用replicate重复运行指定次数（比如100次），再将结果整理为数据框方便分析：

# 设置重复运行次数
num_runs <- 100
# 重复运行游戏
game_results <- replicate(num_runs, play_game(), simplify = FALSE)
# 转换为数据框
results_df <- do.call(rbind, lapply(game_results, function(x) as.data.frame(x)))

# 查看前5次结果
head(results_df)

结果示例 #

results_df会包含每轮游戏的我方得分、对手得分、胜者和总回合数，示例如下：

me_score opp_score winner total_turns
1       15        12     Me          27
2       15        10     Me          25
3       13        15   Opps          28
4       15        11     Me          26
5       14        15   Opps          29

可选分析 #

• 统计胜负次数：

table(results_df$winner)

• 查看总回合数分布：

hist(results_df$total_turns, main = "每轮游戏总回合数分布", xlab = "总回合数")

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Oscar Scott