Python实战：用Python程序实现春晚刘谦魔术
刘谦春晚魔术是一个让人叹为观止的魔术表演，其中涉及到了数学、编程和创意的结合。看了春晚魔术的朋友们，是不是好奇春晚刘谦的魔术是怎么变的。
在这篇文章中，我们将通过 Python 程序实现春晚刘谦魔术，让读者对这个魔术有更深入的了解。
一、导入库
import random
from collections import deque
二、跟着刘谦的步骤写程序
1、打乱13张牌
用一个 cards 列表存放 13 张不一样的牌 [“2”, “3”, “4”, “5”, “6”, “7”, “8”, “9”, “10”, “J”, “Q”, “K”, “A”]
使用random.shuffle() 函数，将列表中的元素随机打乱。这个函数会直接修改原始列表，而不是创建一个新的打乱顺序的列表。
import random
cards = ["2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A"]
print(f"最初的的13张牌：{cards}")
random.shuffle(cards)
print(f"打乱顺序的13张牌：{cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
2、随机抽取4张牌
使用random.sample() 是 函数，从列表中随机抽取指定数量的元素。这个函数不会修改原始序列，而是返回一个新的包含抽取元素的列表。
from collections import deque
# 随机选择4张牌
random_4_cards = random.sample(cards, 4)
print(f"随机抽出的4张牌：{random_4_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
3、将牌对折撕开
创建了一个名为 random_8_cards 的双端队列，其中包含 random_4_cards 的 2 倍元素。
# 对折后撕开得到8张牌
random_8_cards = deque(random_4_cards * 2)
print(f"对折后撕开得到8张牌：{random_8_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
4、根据名字字数得到新顺序牌
使用 collections.deque 类中的rotate() 方法，将双端队列中的元素向左或向右旋转指定的位置。这个方法接受一个参数，表示要旋转的位置数。正数表示向右旋转，负数表示向左旋转。
# 1. 根据名字有几个字，将前几张牌移到最后
name = int(input("请输入名字字数："))
# 将双端队列中的元素向左旋转几个位置
random_8_cards.rotate(-name)
print(f"根据名字字数调整后的牌：{random_8_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
5、最上面3张插入剩下牌中间
# 2. 取出前三张牌并随机插入剩余牌中，不能插在第一张和最后一张
first_three = [random_8_cards.popleft() for i in range(3)]
print(f"上面3张牌是：{first_three}")
print(f"下面5张牌是：{random_8_cards}")
for card in first_three:
insert_position = random.randint(1, len(random_8_cards) - 2)
random_8_cards.insert(insert_position, card)
print(f"插入牌是：{card}，随机插入位置是：{insert_position+1}，新牌顺序是{random_8_cards}")
print(f"上面3张牌随机插入剩下牌中间，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
6、最上面1张牌藏起来
# 3. 把最上面的牌藏起来
remembered_card = random_8_cards.popleft()
print(f"藏起来的1张牌是：{remembered_card}")
print(f"剩下7张牌是：{random_8_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
7、根据南北方得到新顺序牌
# 4. 南方人取1张，北方人取2张，无法确定取3张，将这些牌随机插入剩下的牌中
location = int(input("请输入地区，南方人输入1，北方人输入2，无法确定输入3："))
first_location = [random_8_cards.popleft() for i in range(location)]
print(f"上面地区牌是：{first_location}")
print(f"剩下牌是：{random_8_cards}")
for card in first_location:
insert_position = random.randint(1, len(random_8_cards) - 2)
random_8_cards.insert(insert_position, card)
print(f"插入牌是：{card}，随机插入位置是：{insert_position + 1}，新牌顺序是{random_8_cards}")
print(f"根据南北方，随机插入剩下牌中间，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
8、根据性别得到新顺序牌
# 5. 男生取1张，女生取2张，将这些牌扔掉
gender = int(input("请输入性别，男性输入1，女性输入2："))
for i in range(gender):
random_8_cards.popleft()
print(f"根据性别扔牌，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
9、见证奇迹的时刻
"见证奇迹的时刻"是 7 个字，翻译成代码就是将双端队列中的元素向左旋转 7 个位置。
# 6. 见证奇迹的时刻
# 将双端队列中的元素向左旋转7个位置
random_8_cards.rotate(-7)
print(f"见证奇迹的时刻（向左旋转7次牌），此时新牌顺序：{random_8_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
10、好运留下来，烦恼丢出去
# 7. 好运留下来，烦恼丢出去！
while len(random_8_cards) > 1:
random_8_cards.append(random_8_cards.popleft()) # 第一张牌移到最后
random_8_cards.popleft() # 删除现在的第一张牌
print(f"好运留下来，烦恼丢出去！（第一张牌移到最后，删除现在的第一张牌）此时剩余牌顺序：{random_8_cards}")
print(f"剩余最后1张牌是：{random_8_cards}")
Pycharm 控制台输出如下：
三、完整代码
完整的代码程序如下：
import random
from collections import deque
cards = ["2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A"]
print(f"最初的的13张牌：{cards}")
random.shuffle(cards)
print(f"打乱顺序的13张牌：{cards}")
# 随机选择4张牌
random_4_cards = random.sample(cards, 4)
print(f"随机抽出的4张牌：{random_4_cards}")
# 对折后撕开得到8张牌
random_8_cards = deque(random_4_cards * 2)
print(f"对折后撕开得到8张牌：{random_8_cards}")
# 1. 根据名字有几个字，将前几张牌移到最后
name = int(input("请输入名字字数："))
# 将双端队列中的元素向左旋转几个位置
random_8_cards.rotate(-name)
print(f"根据名字字数调整后的牌：{random_8_cards}")
# 2. 取出前三张牌并随机插入剩余牌中，不能插在第一张和最后一张
first_three = [random_8_cards.popleft() for _ in range(3)]
print(f"上面3张牌是：{first_three}")
print(f"下面5张牌是：{random_8_cards}")
for card in first_three:
insert_position = random.randint(1, len(random_8_cards) - 2)
random_8_cards.insert(insert_position, card)
print(f"插入牌是：{card}，随机插入位置是：{insert_position + 1}，新牌顺序是{random_8_cards}")
print(f"上面3张牌随机插入剩下牌中间，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
# 3. 把最上面的牌藏起来
remembered_card = random_8_cards.popleft()
print(f"藏起来的1张牌是：{remembered_card}")
print(f"剩下7张牌是：{random_8_cards}")
# 4. 南方人取1张，北方人取2张，无法确定取3张，将这些牌随机插入剩下的牌中
location = int(input("请输入地区，南方人输入1，北方人输入2，无法确定输入3："))
first_location = [random_8_cards.popleft() for i in range(location)]
print(f"上面地区牌是：{first_location}")
print(f"剩下牌是：{random_8_cards}")
for card in first_location:
insert_position = random.randint(1, len(random_8_cards) - 2)
random_8_cards.insert(insert_position, card)
print(f"插入牌是：{card}，随机插入位置是：{insert_position + 1}，新牌顺序是{random_8_cards}")
print(f"根据南北方，随机插入剩下牌中间，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
# 5. 男生取1张，女生取2张，将这些牌扔掉
gender = int(input("请输入性别，男性输入1，女性输入2："))
for i in range(gender):
random_8_cards.popleft()
print(f"根据性别扔牌，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
# 6. 见证奇迹的时刻
# 将双端队列中的元素向左旋转7个位置
random_8_cards.rotate(-7)
print(f"见证奇迹的时刻（向左旋转7次牌），此时新牌顺序：{random_8_cards}")
# 7. 好运留下来，烦恼丢出去！
while len(random_8_cards) > 1:
random_8_cards.append(random_8_cards.popleft()) # 第一张牌移到最后
random_8_cards.popleft() # 删除现在的第一张牌
print(f"好运留下来，烦恼丢出去！（第一张牌移到最后，删除现在的第一张牌）此时剩余牌顺序：{random_8_cards}")
print(f"剩余最后1张牌是：{random_8_cards}")
# 8. 查看藏起来的1张牌
print(f"藏起来的1张牌是：{remembered_card}")
Pycharm 控制台输出如下：
四、封装函数
我们将上面的代码进行封装，定义一个 magic() 函数，把名字字数定义为随机 1-10 的数字，南北方人为随机 1-3 的数字，性别为随机 1-2 的数字。
在 main 主函数内调用 10 万次 magic()函数，看一下运行结果正确率。
import random
from collections import deque
def magic():
cards = ["2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10", "J", "Q", "K", "A"]
# print(f"最初的的13张牌：{cards}")
random.shuffle(cards)
# print(f"打乱顺序的13张牌：{cards}")
# 随机选择4张牌
random_4_cards = random.sample(cards, 4)
# print(f"随机抽出的4张牌：{random_4_cards}")
# 对折后撕开得到8张牌
random_8_cards = deque(random_4_cards * 2)
# print(f"对折后撕开得到8张牌：{random_8_cards}")
# 1. 根据名字有几个字，将前几张牌移到最后
name = int(random.randint(1, 10))
# 将双端队列中的元素向左旋转几个位置
random_8_cards.rotate(-name)
# print(f"根据名字字数调整后的牌：{random_8_cards}")
# 2. 取出前三张牌并随机插入剩余牌中，不能插在第一张和最后一张
first_three = [random_8_cards.popleft() for _ in range(3)]
# print(f"上面3张牌是：{first_three}")
# print(f"下面5张牌是：{random_8_cards}")
for card in first_three:
insert_position = random.randint(1, len(random_8_cards) - 2)
random_8_cards.insert(insert_position, card)
# print(f"插入牌是：{card}，随机插入位置是：{insert_position + 1}，新牌顺序是{random_8_cards}")
# print(f"上面3张牌随机插入剩下牌中间，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
# 3. 把最上面的牌藏起来
remembered_card = random_8_cards.popleft()
# print(f"藏起来的1张牌是：{remembered_card}")
# print(f"剩下7张牌是：{random_8_cards}")
# 4. 南方人取1张，北方人取2张，无法确定取3张，将这些牌随机插入剩下的牌中
location = int(random.randint(1, 4))
first_location = [random_8_cards.popleft() for i in range(location)]
# print(f"上面地区牌是：{first_location}")
# print(f"剩下牌是：{random_8_cards}")
for card in first_location:
insert_position = random.randint(1, len(random_8_cards) - 2)
random_8_cards.insert(insert_position, card)
# print(f"插入牌是：{card}，随机插入位置是：{insert_position + 1}，新牌顺序是{random_8_cards}")
# print(f"根据南北方，随机插入剩下牌中间，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
# 5. 男生取1张，女生取2张，将这些牌扔掉
gender = int(random.randint(1, 2))
for i in range(gender):
random_8_cards.popleft()
# print(f"根据性别扔牌，此时新牌顺序：{random_8_cards}")
# 6. 见证奇迹的时刻
# 将双端队列中的元素向左旋转7个位置
random_8_cards.rotate(-7)
# print(f"见证奇迹的时刻（向左旋转7次牌），此时新牌顺序：{random_8_cards}")
# 7. 好运留下来，烦恼丢出去！
while len(random_8_cards) > 1:
random_8_cards.append(random_8_cards.popleft()) # 第一张牌移到最后
random_8_cards.popleft() # 删除现在的第一张牌
# print(f"好运留下来，烦恼丢出去！（第一张牌移到最后，删除现在的第一张牌）此时剩余牌顺序：{random_8_cards}")
# print(f"剩余最后1张牌是：{random_8_cards[0]}")
# 8. 查看藏起来的1张牌
# print(f"藏起来的1张牌是：{remembered_card[0]}")
return [random_8_cards[0], remembered_card]
if __name__ == '__main__':
# 进行多次模拟,计算正确率
times = 100000
correct_match_times = 0
for i in range(times):
result = magic()
if result[0] == result[1]:
correct_match_times += 1
match_rate = f"{(correct_match_times / times * 100)} % "
print(f"运行{times}次,正确率是{match_rate}")
Pycharm 控制台输出如下：
运行 10 万次程序，正确率 100%。
五、总结
通过我们的代码实验，可以看出刘谦的这个魔术纯粹是数学原理，只要按照固定的顺序执行，就一定能拼成完成的牌。
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