五子棋人机对战设计方案

1 五子棋人机对战设计方案 五子棋游戏介绍 五子棋起源于中国古代的传统黑白棋种之一。现代五子棋日文称之为“連珠”，英译为“ 英文称之为“ “ in a 缩写），亦有“连五子”、“五子连”、“串珠”、“五目”、“五目碰”、“五格”等多种称谓。 五子棋游戏方法简单，即在棋盘上走黑白棋子，可选择人机对战的一人游戏，也可选择人人对战的，两人游戏，先将五个棋子连成一串者获胜。 五子棋不仅能增强思维能力，提高智力，而且富含哲理，有助于修身养性。五子棋既有现代休闲的明显特征 “短、平、快”，又有古典哲学的高深学问“阴阳易理”；它既有简单易学的特性，为人民群众所喜闻乐见，又有深奥的技巧和高水平的国际性比赛；它的棋文化源渊流长，具有东方的神秘和西方的直观；既有“场”的概念，亦有“点”的连接。它是中西文化的交流点，是古今哲理的结晶。 第一章 概述 1统要求简述 本系统主要为游戏者提供了娱乐，有益于为人们的日常生活带来快乐，为人们适当的减压，另外还可以提高游戏者的反应能力，和动手能力。 1用语言概述 自从计算机问世以来，程序设计有了很大的进展。进入 20 世纪 80 年代，出现了 一种新的程序设计方法 面向对象的程序设计（ ,简称 向对象的程序设计的特性，为程序设计人员提供了分析和解决问题的一种全新的方法。 C+语言是 70 年代出现的一种非常卓越的程度设计语言，是由贝尔实验室的 计的一个通用的面向对象的程序设计语言。 C+语言具有丰富的数据类型和结构化设计所需要的语句。 C+ 2 语言的特点是效率高、功能强、简洁灵活。 C+语言所具有的地址操作和位操作，是它在一定程度上具有了低级语言的特性，因而可以在 相当大的程度上，代替设计难度较大的汇编语言。目前 国际上广泛流行的计算机高级语言 ,既可用来写系统软件，也可用来写应用软件 。 1发工具 本项目所用的开发工具如表 1示 表 1发工具表 开发语言 C+ 开发环境 xp 006 开发工具 006 第二章 功能与设计思想 2机对战 程序功能 五子棋是一个经典的小游戏，游戏者打开游戏后将会看到一张棋盘 ，这时游戏者可选择人对战或者人机对战，本程序主要功能来实现人机对战，游戏者通过鼠标的移动来移动棋子，通过单击鼠标来确定棋子的最终位置，先将棋子排成五子一线者为最终获胜者。游戏结束 3 2机对战 设计思想 图 2戏的实现 先看上图，玩过五子棋的人一眼就能看出这才是一场真正的战斗！（至少它不允许你随便下棋。） 那么，我们该如何实现？ 其实，只是在原来的基础上，把其中一个人用计算机代替而已。也就是说，我们只要在原来的基础上，加上计算机的下棋算法就好了。 而计算机下棋的算法，正是一个程序的重点和难点 。这里先介绍一下： 计算机是没有头脑的，但是，计算机必须下棋。那么，它该怎么办呢？我们必须自己编程序，“教”计算机下棋。然而，我们是否只是让计算机随便在棋盘上面放一颗棋子呢？事情并不是这么简单。计算机要下的那个位置，必定是它认为最好的！当然，这里的最好是程序员给予计算机的，是计算机算法的体现。 最好的位置，人都难以保证！ 但是，计算机可以。这正是计算机能够在我们这个社会迅速发展的一个重要原因。当然，计算机的可以是建立在人的程序的基础上的。计算机的会是依赖于它的速度，人所不能及的速度。 上面说过，为什么要把数 组的值赋值为 1 和 不是 0， 1 或者其它的数字呢？这里就涉及到数字的妙用。前面说了，五个连续棋子的值相加，如果绝对值是五，则不是五个棋子同色，应该结束游戏。那么，如果绝对值不是五呢？它就没有意义了吗？不是！不但不是， 4 而是它有着更重要的意义。它关系到我们这个程序的几乎全部的算法。下面细说（数字是表示绝对值的）： 4： 表示五个棋子中有一个空位置和四个同色的棋子。 3： 表示五个棋子中有两个空位置和三个同色的棋子； 也表示五个棋子中有四个同色棋子和一个异色棋子。 注意：此时没有空位置，可以不考虑。 2： 表示五个棋子中有三个空位置和两个同色棋子； 也表示五个棋子中一个空位置和三个同色棋子和一个异色棋子； 1、 0： 由于出现 1 和 0 的机会太少（除了开始的时候），我们不必多加考虑。但是，因为刚才对方下棋的对方必定有一定的危险，我们只需要在刚刚下棋的附近找一个空位置下棋就可以了。 第三章 五子棋人机对战 程序设计 3菜单设置 对菜单进行设置，游戏中分别添加开始，打开，退出和保存，其中开始中又包括人对人和人对机两项，并且对他们分别关联和做相应 的消息映射。 5 图 3游戏菜单 从上面图中，我们可以看到，工具栏变了。因此我们也可以想到菜单也应该变了。它们的修改如下： 修改菜单 ： 删除菜单项 开始： 加菜单项 人对人游戏： 对机游戏： 改工具栏： 删除原来的按扭 对应 加两个新按扭 对应 3 变量和函数 在 中添加变量函数如下 ： /保存 白棋位置 ？是人与机游戏？ /这个位置空，它旁边有四个黑棋 /这个位置空，它旁边有四个白棋 /这个位置空，它的旁边有三个黑棋 /这个位置空，它的旁边有三个白棋 /这个位置空，它的旁边有两个黑棋 /这个位置空，它的旁边有两个白棋 /不是以上情况，这个位置空 /在得到最大值和方向上寻找落棋点（具体见后面介绍） /其中 i、 j 表示搜索起点， n 表示方向 i,j,n); i,j,n); i,j,n); 6 i,j,n); /计算最大值及方向 a,b,c,d); /最好落棋点 i,j); /计算机下棋 ; /在位置 下棋子 /人对人菜单 ; /人对机菜单 ; 3单函数 添加了菜单项，我们必须添加一个变量 值为 1，并约定： / 表示人对人， 1 表示人对机 / ; ; / ; ; 其中，我们只是添加一个变量，而仍然利用原来的开始函数。虽然我们的菜单项已经删除了，但它的函数还在，我们应该加以利用。 3变成计算机 下面，我们就必须把游戏双方中的一方改为计算机。我们把黑棋改为计算机，因为一般情况计算机比人强，应让人先下。当然，要是人赢了，就必须让计算机先下了，在将在以后的算法中体现。 由于下棋只是在 数中，我们把它改为如下： / or ; c; =t C); /显示棋子 /人对机 if(1) if(0&0+32,0+32,160,160,&,0, 1; ; /计算机下棋 ; /人对人 if(2) if(0&0+32,0+32,160,160,&,0, 1; if(=0) 0+32,0+32,160,160,&,0, 由上面可知，我们对人对机游戏的方法是采用：人下完了之后，检查是否胜利，是则结束游戏，重新开始，并改为黑棋（即计算机）先下；如果人没有胜利，也改为计算机下。而对于计算机怎么下棋，我们只是用了一个函数 表示。但是现在我们并不能运行程序，因为有一个没有定义的函数，怎么办呢？ 仔细看程序的话，你还会发现一个变量 是后来添加的它的用处是保存刚才白棋下的位置，有利于黑棋下棋时的定位。 接着，我们的主要问题就是实现 函数，让计算机能够自动下 棋！ 3算机下棋 计算机是怎样下棋？这就是定位的问题了。即搜索棋盘，找出一个最佳点，放下黑棋。 8 我们实现的方法是：全盘搜索，并把搜索到的位置，保存在变量。由于有多种情况，我们定义变量如下： ，它旁边有四个黑棋 ，它旁边有四个白棋 ，它的旁边有三个黑棋 ，它的旁边有三个白棋 ， 它的旁边有两个黑棋 ，它的旁边有两个白棋 ，这个位置空 并在搜索之前都赋值为（ 然后，进行搜索，并把相应的值保存在相应变量里面，而如果前面已经对变量赋值，我们依然赋值，用新值代替旧值。注意：我们只保存最后一个值，这样的一个好处是，避免了每次都从左上角开始，并且它的随机性比随机函数还随机。 全盘搜索完之后，由于上面的变量中至少有一个已经被赋值，即不是（ 我们可以采用多数优先的方法，让已经有多个同 色棋子的位置先下棋。其原理是，如果已经有四个黑棋，计算机再下一个黑棋就赢了；否则，如果人已经有四个白棋，那么计算机就必须放下一个黑棋，阻止白棋下一步赢；如果已经有三个黑棋，再下一个黑棋，变成四个；否则，如果已经有三个白棋，下一个黑棋，破坏它；两个棋子的同理；否则，在刚才白棋下的地方，顺便找一个位置，下棋。 函数如下： /轮到计算机下棋 /把各种情形赋值为如下 1); 1); 1); 1); 1); 1); 1); /搜索最好的落棋点 i=0;0+32,0+32,160,160,&,0, ，而现在 /数用的是数组棋盘的坐标，所以必须转换 x=0+30; y=0+30; 3索最佳落棋点 10 现在就剩下 i,j)函数没有定义了（虽然前面的变量函数已经说明了，当时我们这里是用程序扩展的思路进行的，故如此说明）。它的 实现原理是：在四个方向上，各自计算那个方向上棋子的状态，我们的思路是利用原来定义的白棋为 1，黑棋为 思想，让同个方向上的五个棋子的值相加，取绝对值并赋值给为这个方向定义的局部变量i。 为什么要用五个棋子的值相加呢？因为，如果几个棋子是同色的，无论黑白，它的绝对值必然大，而对于几个棋子中有黑棋和白棋的，其值必然相加而抵消变小。所以我们可以利用这种方法来寻找旁边有多个同色棋子的空位置（前面已经具体说明）。 在每一个棋盘位置，计算以它为起点的四个方向（横、竖、撇、捺），再比较这四个方向中哪 个值最大，然后在这个方向上寻找落棋点。我们添加函数如下： /检查四个方向，各算出五个棋子的和并赋值 i,j) /四个方向的值 ; a,k; / a=0; if(&(j=b) ; y=a; ; y=b; if(c ; y=c; if(d ; y=d; 而另外的四个函数，有其相似性，分别介绍如下： 3大函数的实现与功能 12 i,j,n)函数 如果最大值是四，它必然有一个空位置；我们可以这样计算，如果第一个是空，那我们把它赋值给相应变量；否则，先找那个空位置，然后判断第一个棋子的颜色，并赋相应的值。 /由于相似，下面代码只解释第一个方向 /有四个同色棋 i, j, n) k; / if(n=0) k=0;k5;k+) /如果第一个是空 if(ij=0) /如果下面有白棋 if(i+1j=1) /下面位置可以下棋，已经有四个白棋 x=i; y=j; /下面位置可以下棋，已经有四个黑棋 x=i; y=j; /如果找到下棋位置，一定能找到！ if(i+kj=0) /如果第一个是白棋 if(jj=1) x=i+k; y=j; /否则第一个是黑棋 x=i+k; y=j; / | if(n=1) k=0;k5;k+) if(ij=0) 13 if(ij+1=1) x=i; y=j; x=i; y=j; if(ij+k=0) if(ij=1) x=i; y=j+k; x=i; y=j+k; / if(n=2) k=0;k5;k+) if(ij=0) if(i+1j+1=1) x=i; y=j; x=i; y=j; if(i+kj+k=0) if(ij=1) x=i+k; y=j+k; 14 x=i+k; y=j+k; / / if(n=3) k=0;k5;k+) if(ij=0) if(j+1=1) x=i; y=j; x=i; y=j; if(j+k=0) if(ij=1) x=y=j+k; x=y=j+k; i,j,n)函数 如果最大值是三，它有两种情况，一种是三个同色和两个空；一种是四个同色和一个异色。前一种必定能找到一个空位置，赋值；后一种必定找不到空位置，不赋值。所以我们的想法很简单，先找到空位置，证明有三个同色，这对于玩五子棋来说三个同色是很重要的，再判断是哪种颜色，赋相应的值。 /最多有三个同色 i, j, n) k=0; / 15 if(n=0) k=0;k5;k+) /找到位置 if(i+kj=0) /下一个是白棋 if(i+k+1j=1) /下面位置可以下棋，已经有三个白棋 x=i+k; y=j; /下一个是黑棋 if(i+k+1j= x=i+k; y=j; / | if(n=1) k=0;k5;k+) if(ij+k=0) if(ij+=1) x=i; y=j+k; if(ij+k+1= x=i; y=j+k; / if(n=2) k=0;k5;k+) if(i+kj+k=0) if(i+k+1j+k+1=1) x=i+k; y=j+k; if(i+k+1j+k+1= x=i+k; y=j+k; / / if(n=3) k=0;k5;k+) if(j+k=0) if(j+k+1=1) 16 x=y=j+k; if(j+k+1= x=y=j+k; i,j,n)函数 如果最大值是二，也有两种情况：一种是有两个同色和三个空位置；一种是有三个同色和一个异色和一个空位置，并且只算三个同色不连在一起的情况（因为如果有三个连续的情况，重全盘搜索的角度看，必然会被另外的情况所代替）。 分两种算法：一种是有一个空位置，一种是有三个空位置。前者先找到空位置，再判断它下面两个是否同色，同色则赋值给相应变量，异色则不赋值，因为意义 不大；后者只要找到一个空位置就行了。 /最多有两个同色 i, j, n) k=0,m=0,a=0,b=0; / if(n=0) /判断有多少个空位置 k=0;k5;k+) if(i+kj=0) m+=1; /如果只有一个空位置 if(m=1) a=0;a5;a+) /找到空位置 if(i+aj=0) /下面两个棋子值的和 b=i+a+1j+i+a+2j; /都是黑棋 if(b= /下面位置可以下棋，旁边有两个黑棋 x=i+a; y=j; /都是白棋 if(b=2) x=i+a; y=j; /如果有三个空位置，说明另外两个同色 17 if(m=3) a=0;a5;a+) /如果两个是黑棋 if(i+aj= b=0;b5;b+) /如果找到空位置 if(i+bj=0) /下面位置可 以下棋，旁边有两个黑棋 x=i+b; y=j; (i+aj=1) b=0;b5;b+) if(i+bj=0) x=i+b; y=j; / | m=0; if(n=1) k=0;k5;k+) if(ij+k=0) m+; if(m=1) a=0;a5;a+) if(ij+a=0) b=ij+a+1+ij+a+2; if(b= x=i; y=j+a; if(b=2) x=i; y=j+a; if(m=3) a=0;a5;a+) if(ij+a= b=0;b5;b+) 18 if(ij+b=0) x=i; y=j+b; if(ij+a=1) b=0;b5;b+) if(ij+b=0) x=i; y=j+b; / m=0; if(n=2) k=0;k5;k+) if(i+kj+k=0) m+; if(m=1) a=0;a5;a+) if(i+aj+a=0) b=i+a+1j+a+1+i+a+2j+a+2; if(b= x=i+a; y=j+a; if(b=2) x=i+a; y=j+a; if(m=3) a=0;a5;a+) if(i+aj+a= b=0;b5;b+) if(i+bj+b=0) x=i+b; y=j+b; if(i+aj+a=1) 19 b=0;b5;b+) if(i+bj+b=0) x=i+b; y=j+b; / / m=0; if(n=3) k=0;k5;k+) if(j+k=0) m+; if(m=1) a=0;a5;a+) if(j+a=0) b=j+a+1+j+a+2; if(b= x=y=j+a; if(b=2) x=y=j+a; if(m=3) a=0;a5;a+) if(j+a= b=0;b5;b+) if(j+b=0) x=y=j+b; if(j+a=1) b=0;b5;b+) if(j+b=0) x=y=j+b; 20 i,j,n)函数 最后的一个函数是 i, j, n)，这是为了预防用的，如果以上情况不发生怎么办，总该下棋吧！而这个函数就是为了它而生的。这里就说明了为什么我们要添加 原因了，它保存了上次白棋下棋的位置，而我们在没有办法的情况下，也