第9课 随机探秘——数据的导出和分析

第9课 随机探秘——数据的导出和分析

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色子恐怕是生活中最常见的随机现象了，本课，我们使用Scratch编写一个模拟投掷色子过程的小程序，让小猫说出色子上当前的点数，如图9.1所示。通过多次模拟投掷色子的过程，获取数据，然后借助Excel来统计色子上每个点数出现的数目，研究随机现象的规律，如图9.2所示。

图9.1 小猫说出色子的点数

图9.2 数据汇总的结果（投掷300次）

任务分析

用可以让一个角色说一个1到6之间随机的整数，来模拟投掷色子的过程。可以使用图9.3的代码让小猫说出当前的点数。

图9.3 模拟掷色子的过程

程序的核心是随机数，虽然我们在前面多次使用过随机数，但是我们从来没有系统地研究过随机数这个重要的代码，比如取500个1到6的随机数，每个整数的数目是不是都是50个？

想一想

       这是一个将程序作为研究工具的实验，首先要回答以下两个问题。

（1）研究的问题：你研究的问题是什么？对问题的答案你有什么猜想？

（2）使用的工具：你准备如何研究这个问题？要获取多少组数据？如何存储这些数据？你打算如何分析这些数据？

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1. 获取数据

获取多组数据常常需要使用链表来存储数据，如图9.4所示。

按空格300次不难获得300个随机数，那么，怎么知道其中有多少个1呢？

    2. 统计色子上每个点数出现的次数

统计色子上每个点数出现的次数可以采用很多种思路，如可以编一个程序来记录1到6个数据各出现多少次；或者使用数据处理软件，辅助完成统计的工作。

    在科学研究中，虽然程序理论上可以解决所有的数据处理的问题，但是有时候限于现有的编程水平，或者追求更快的速度，常常需要结合应用软件来完成数据处理工作。接下来介绍用Excel的排序功能来统计1到6出现的次数。

第1步：在链表上右击，选择“输出”，如图9.5所示，在弹出的对话框中选择合适的存储位置，将链表数据输出为txt文件。

图9.5 输出链表数据

第2步：将txt文件中的数据复制粘贴在Excel中，如图9.6所示。

第3步：将数据从小到大排列，如图9.7所示。

注意：在排列之前，请复制所有数据在工作表中，Sheet1用于保留原始数据。

第4步：数出每个数字的个数

方法有很多，比如看左边的编号，或者选中所有的数字2的单元格，然后在Excel右下角会显示出当前单元格的数目，或者把所有编号为2的单元格剪切、粘贴在旁边的那一列。最终将数据汇总到Sheet3中，如图9.8所示。

图9.8 数据汇总的结果

实验的结果和你之前的猜想一致么？和你周围的同学们比较一下，实验的结果相同么？

DIY

    可以通过改进代码，使用重复执行语句，增大数据量，让计算机自动生成600个随机数，代码如图9.9所示。

想一想

1．你的猜想正确么？

2．是不是数据量越大，每个数字出现的数目占总数目的百分比就越接近？

3．为了获得更多的数据，能不能将其他同学的数据和自己的数据合并呢？

知识着陆

1.  脚本：将链表导出

2.  设计：从获取、分析数据的角度验证猜想

3.  编程习惯：多种软件共同使用提高效率

创作天地

1．有些同学提出绘制6个不同点数的筛子造型，用图9.10的代码来实现掷色子的效果，你也可以试一试。

2．一位同学试图改进图9.10的代码，却出现了图9.11的效果，你能帮他修改正确么？

3．使用插入柱形图按钮，可以将选中的数据生成柱形图，如图9.12所示，你也可以试一试。

视野拓展

编程的英文programming有“按照顺序作一件事”的意思，意思是说程序中任何代码都会经历一段时间，就连循环也不例外，你可以试着做一个小实验，按照图9.13所示的代码记录100组循环时间求出每次循环所用的时间

图9.13 循环100次所需要的时间研究

链表直接导出成Excel文件，更改扩展名txt为xls，实验发现一个空循环100次所需要的时间大约是2.5秒，每次循环大约需要0.025秒，你可以研究一下这100组数据的最大值和最小值是多少，并思考影响循环时间的影响因素。

懂得了这个道理，就不难理解图9.14所示的“秒表”程序为什么不能准确的计时了，事实上所有程序语言都有一个相对固定的循环时间，这是深入研究任何一门语言都要考虑的问题。

图9.14秒表程序