演習7: doctest, while文の利用とこれまでの復習（簡易ガチャ・シミュレータ）

• 今後の演習では、指定がない限りはインタプリタで開発するか、ファイル編集で開発するかは好きに選んでもらって構いません。同様に、関数を作れという指示がない場合でも、自由に作成OKです。

• 目次

  • ペアのdriver担当
  • 達成目標
  • 演習7: 簡易ガチャ・シミュレータを実装してみよう。
    • 演習7.1: くじ引き関数 draw_lot() を作成せよ。
    • 演習7.2: draw_lot() の動作が想定通りであることを確認するユニットテストを書け。
    • 演習7.3: あなたは目的のクジを引けるまで永遠と draw_lot() を実行する必要がある。言い換えると、目的クジが出るまでは終わることができない。while文を用いて、目的のクジを引くまでにかかった回数をカウントするコードと、実行結果を示せ。
    • 演習7.4: 演習7.3で書いたコードは「目的のクジが一度出るまでに要した回数」をカウントしてくれるはずだ。これを関数 number_of_drawing() として定義せよ。
    • 演習7.5: number_of_drawing()を利用し、「平均的に何回くじを引けば当たりそうか」を検証（出力）するシミュレータ（プログラム）を作成せよ。
    • 演習7.6: number_of_drawing()を利用し、1000回実行中で「最も運が悪かった回数（最大回数）」と「最も運が良かった回数（最小回数）」を求めるシミュレータ（プログラム）を作成せよ。
    • 演習7.7: 演習7.5, 7.6で書いたコードを「week7.py」というファイル名で保存し、シェル上でスクリプトを実行せよ。
    • 演習7.8: 演習7.7の実行結果を元に、このクジの特徴について考察せよ。
    • (余裕のあるペア向け) 演習7.x: 演習7.7までは「等確率で出てくるくじびき」を想定したコードになっている。世の中には確率が異なるくじ引きが多々あるが、どのように実装したら良いだろうか？

ペアのdriver担当

• 演習7について
  • サブ演習毎にdriver/observerを交代しよう。席の左右どちらから始めても構いません。7.1を右の人がdriverやったら、7.2は左の人がやろう。

達成目標

• 演習7: 簡易ガチャ・シミュレータを実装してみよう。
  1. doctest, whileを使ってみよう。
  2. 条件（テスト）やブロック、関数に慣れよう。
  3. 変数名は命名規則を参考に付けよう。（説明時に変数x等と名づけているのは、説明上の都合です。実装上は適切な変数名で処理しよう）

演習7: 簡易ガチャ・シミュレータを実装してみよう。

• シミュレータの概要
  • ガチャとは一種のクジびきである。
  • ガチャにより得られる対象は全体で100種類あり、各々int型オブジェクトの1〜100で置き換えるものとする。
  • 一度のガチャで引けるクジは1枚であり、全てのクジ（1〜100のint型オブジェクト）は同一確率で出現するものとする。
  • 最終的に作成するシミュレータは、目的のクジが得られるまで平均的に何回くじを引けばよいのかを検証するプログラムである。

演習7.1: くじ引き関数 draw_lot() を作成せよ。

• 補足
  • draw_lot() は実行するたびに任意のクジ1枚を返すものとする。
  • レポートには draw_lot() のコードと、その関数を2回以上実行した様子を掲載すること。
  • 実行例

# draw_lot()の実行例
# （以下はインタプリタの例だが、実行結果を確認できるならスクリプトファイルでもOK）
>>> draw_lot()
25
>>> draw_lot()
9

演習7.2: draw_lot() の動作が想定通りであることを確認するユニットテストを書け。

• 補足
  • ユニットテストはインタプリタでは動作しないため、week7.pyというファイルに draw_lot() を定義し、その関数内でユニットテストを書こう。
  • テスト内容は「draw_lot()の実行結果が、1〜100のint型オブジェクトであること（その範囲内に収まっていること）」とする。
  • レポートには、(1)ユニットテストが通ったことを示す実行結果を掲載すると共に、(2)この時点でのweek7.pyのコードを掲載すること。

演習7.3: あなたは目的のクジを引けるまで永遠と draw_lot() を実行する必要がある。言い換えると、目的クジが出るまでは終わることができない。while文を用いて、目的のクジを引くまでにかかった回数をカウントするコードと、実行結果を示せ。

• 補足
  • 目的のクジは任意に決めて構わない。ここでは便宜上1とする。
  • レポートには、(1)コードと、(2)実行結果を掲載せよ。
• 考え方のヒント
  • while文では「指定された条件を満足している間、同じ処理を反復し続ける」コードを記述することができる。ここでは、どのような条件を満足している間、クジを引き続ける必要があるだろうか？（実際には様々な条件を設定することが可能である。ここで示した条件以外での実現方法であっても構わない。）
  • while文は反復処理を記述できるが、そのままでは反復した回数をカウントしてくれない。反復回数をカウントするにはどうしたら良いだろうか？
• 開発時の補足
  • インタプリタでは、while文等のブロックを含むコードを書いてる最中に途中で間違うと、最初から書き直す必要が出てくる。面倒ならファイル編集で開発しよう。

演習7.4: 演習7.3で書いたコードは「目的のクジが一度出るまでに要した回数」をカウントしてくれるはずだ。これを関数 number_of_drawing() として定義せよ。

• 補足
  • number_of_drawing() の引数は「目的のクジ番号」とする。
  • number_of_drawing() の戻り値（返す値）は「目的のクジが一度出るまでに要した回数」とする。
  • レポートには、関数のコードと、数回程度実行した様子を掲載せよ。
  • 実行例

# number_of_drawing()の実行例
>>> number_of_drawing(1)
57
>>> number_of_drawing(1)
17

演習7.5: number_of_drawing()を利用し、「平均的に何回くじを引けば当たりそうか」を検証（出力）するシミュレータ（プログラム）を作成せよ。

• 補足
  • number_of_drawing()は実行するたびにその結果が大きく変化するはずだ。これは「等確率で用意したクジ引きにおいて、狙ったクジを引き当てる」という行為の結果には大きな違いが現れることを意味する。まずは、「たまたま運が良かった」といった個々の事例についてはひとまず置いておき、結果をより一般的に解釈するために「平均的に何回くじを引けば当たりそうか」を検証したい。
  • 平均回数を求めるために、ここではnumber_of_drawing()を1000回実行し、その平均回数を求めるものとする。
  • レポートには、プログラムとその実行結果を掲載せよ。

演習7.6: number_of_drawing()を利用し、1000回実行中で「最も運が悪かった回数（最大回数）」と「最も運が良かった回数（最小回数）」を求めるシミュレータ（プログラム）を作成せよ。

• 補足
  • レポートには、プログラムとその実行結果を掲載せよ。

演習7.7: 演習7.5, 7.6で書いたコードを「week7.py」というファイル名で保存し、シェル上でスクリプトを実行せよ。

• 補足
  • レポートには、ファイル内に保存したコードと、シェル上で実行した結果を掲載せよ。
  • 実行結果の例を以下に示す。
    • 乱数を使っているため、出てくる数値は多少変化してしまっても構わない。（大きくずれてるならどこかがおかしい可能性あり）
    • 出力形式は「最小、平均、最大」各々の回数が

# 実行結果の例
oct:tnal% python3 week7.py
最小回数は1回でした！
平均回数は97.561回でした！
最大回数は670回でした！
oct:tnal% python3 week7.py
最小回数は1回でした！
平均回数は99.188回でした！
最大回数は809回でした！

演習7.8: 演習7.7の実行結果を元に、このクジの特徴について考察せよ。

• 補足
  • 例えば上記の実行結果例では「最低1回で欲しかったクジを引き当てた人」がいる一方で「引き当てるまでに809回かかった人もいる」ことを示している。全体の平均では100回前後になるが、このような差異は望ましい結果だろうか？
  • 今回の考察に正解はありません。「等確率のクジ」と「得られた結果」から、このクジの特徴や良し悪し等について考察してみてください。（数行程度でok）

(余裕のあるペア向け) 演習7.x: 演習7.7までは「等確率で出てくるくじびき」を想定したコードになっている。世の中には確率が異なるくじ引きが多々あるが、どのように実装したら良いだろうか？