【毕业学位论文】（Word原稿）基于Windows 8平台的五子棋游戏的设计与实现-软件工程

硕士学位论文 （专业学位） 基于 平台的五子棋游戏的 设计与实现 姓 名： * 学 号： * 所在院系：同济大学软件学院 学科门类：工 学 学科专业：软件工程 指导教师： * 副指导教师： * 二 一四年三月 A in 2014 * * * * pp 基于平台的五子棋游戏的设计与实现 *同济大学 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 年 月 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名： 年 月 日同济大学 硕士学位论文 摘要 I 摘要 近年来，随着科技的迅速发展以及人们生活水平的日益提高，移动终端设备的使用也越来越广泛。与此同时，平板电脑也获得了快速的发展，平板电脑对传统 业，甚至整个 3C 产业带来革命性的影响。伴随着中国消费人群特别是年轻一代消费群体的购买力稳步提升，未来几年平板电脑将成为中国消费电子领域的新热点。 2012 年微软公司推出了 操作系统的 列平板电脑，这使得 平板电脑游戏受到 广大 好者的青睐。 的优势在于专有的 用商店、多种编程语言的支持、丰富的硬件一体化、开放性战略以及对手机游戏几乎不用修改的代码移植。因此 所带来的游戏开发市场前景比 其他平板电脑产品要高出很多，论文设计开发了基于 平台的五子棋游戏来深入了解并研究 平板电脑游戏软件的开发过程。 平台是微软最新推出的系统平台，论文考察了平板电脑游戏市场的现状和发展前景，对 系统软件开发的相关 理论和内容进行了研究，分析了 系统平板电脑软件的开发平台和相关技术。研究了五子棋游戏开发基础知识和技术，分析了五子棋游戏中的博弈树算法、基于 五子棋游戏的关键类和接口，特别是深入研究了人工智能模块。最后设计并实现了基于 平台的平板电脑五子棋人机对战游戏。游戏丰富了人们的休闲生活，为热爱五子棋游戏的人们提供一个娱乐空间，对于 游戏开发具有一定的参考意义。 关键词 ： 应用；五子棋游戏； 博弈树算法 ； I n of of of is At a on C on C of a in of in 012, on in to a of or no a to is a of of in a of a s an to ； 硕士学位论文 目录 录 第 一章 绪 论 . 1 文研究的背景 . 1 文研究的意义 . 2 关技术发展现状 . 3 动平台开发 . 3 移动平台的优势 . 3 文研究的内容和组织结构 . 4 第二章 平台与开发工具 . 6 平台概述 . 6 应用商店应用的开发特点 . 6 发工具 . 6 012 . 6 . 8 发工具的选择 . 9 章小结 . 10 第三章 五子棋游戏开发基础知识和技术 . 11 子棋游戏简介 . 11 子棋游戏规则 . 11 子棋游戏人机对弈核心算法 . 11 博弈树 . 11 极大极小值算法 . 12 负极大 值搜索算法 . 13 枝算法及改进 . 14 分系统 . 17 些术语 . 17 形分值表 . 17 值函数 . 18 章小结 . 19 第四章 系统设计 . 20 戏功能需求分析 . 20 统功能模块划分 . 21 统流程图 . 21 体流程图 . 21 器下棋流程图 . 22 大极小搜索算法流程图 . 23 同济大学 硕士学位论文 目录 戏主要类的设计 . 24 家类和接口 . 25 盘类 . 25 章小结 . 26 第五章 五子棋游戏的实现 . 27 子棋游戏的实现 . 27 用模块 . 27 迎界面的实现 . 27 游戏界面的实现 . 31 戏规则介绍界面 . 35 于界面 . 36 乐设置界面 . 36 出界面 . 37 键模块的实现 . 38 大极小搜索算法 的实现 . 38 枝算法的实现 . 39 章小结 . 40 第六章 结论和下一步的工作 . 42 作总结 . 42 在的问题 . 42 一步的工作 . 43 致谢 . 44 参考文献 . 45 个人简历、在读期间发表的学术论文与研究成果 . 47 第 1 章 绪论 1 第一章 绪 论 文研究的背景 电子产品的日益发展，使电子游戏产业作为现代电子技术的产物，正以独特的魅力在全世界的娱乐领域中占主 流位置，对各个年龄段的人群，特别是青少年具有强大的吸引力。而随着用户对电子游戏无论是画面还是内容越来越挑剔的要求，也极大地促进了高科技技术不断升级，成为了为经济增长的一大支撑点，也被称为成为经济腾飞的“第四产业”。 平板电脑（ C）也是一种个人电脑（ 其与传统电脑相比具有体积小、易于移动携带的特点。这种电脑不配置传统的键盘、鼠标，而是通过用手指、触屏笔等点击屏幕进行人机交互。它拥有的触摸屏允许用户通过触 控笔或数字笔来进行作业。使用者能够运用系统内置的手写识别功能、显示的虚拟键盘、声音识别系统或者通过有线和无线接口连接键盘。平板电脑由比尔盖茨提出，支持来自 芯片架构。从微软提出的平板电脑概念产品上看，平板电脑外形类似一款直板手机，没有键盘，小到可以装进手提包中，但是一功能完整的 平板电脑的优势在于用户既可以随身携带，同时它本身又是一个移动终端，具有广域无线网络联机功能（ 移动终端设备，因此在平板电脑上玩游戏不受空间与时间拘束，可随时随地进行游戏，再加上平 板电脑具有屏幕大、像素高、硬件配置强大的优势，使得平板电脑游戏能使用户有着比手机有更好的体验。 随着移动电子设备的不断发展和普及，平板电脑也获得了快速的发展。平板电脑对传统 业，甚至整个 3C 产业带来了革命性的影响。 2010 年，苹果 其是 2011 年，由 发的全球平板电脑热潮愈演愈烈，几十年的电脑市场悄然进入平板电脑时代。巨大的市场空间让各大 商、芯片厂商、手机厂商、数码厂商、家电厂商等纷纷开始涉足这一新兴的市场，如微软、联想、三星、摩托罗拉、黑莓、宏基、 东芝等国际 商纷纷推出自己的平板电脑产品，使得平板电脑的竞争愈演愈烈。 2011 年全年国内平板电脑市场出货量达到 1400 万台。 2012 年，中国平板电脑市场销量持续增长，达到 台。随着中国移动互联网的爆发式增长、平板电脑价格的降低，消费者对于平板电脑的需求快速提升，行业应用进一步深入，重点厂商纷纷在平板电脑领域加快布局。伴随着消费电子产品市场的高速发展以及中国消费人 第 1 章 绪论 2 群特别是年轻一代消费群体的购买力稳步提升，未来几年平板电脑将成为中国消费电子领域的新热点。 文研究的意义 随着移动终端设 备的进一步普及，相应的电子游戏产业也在飞速的发展。移动设备电子游戏无论从画面还是从内容来看都产生了质的飞跃。从最初诸如“推箱子”、“消方块”等这种色彩单调、可玩性不强的游戏，发展到了现在场面宏大、可玩性复杂、种类繁多的高水平游戏。 这是因为移动终端设备上的游戏具有自身的先天的优势。第一，基数巨大并不断壮大的使用人群。三，支持各种网络通信。由于移动设备本身就是一个网络通信设备，因此在大部分地方，可实现在线游戏。第四，对软件库的统一管理。 目前，市场上的平板电脑使用 用户群几乎占到了 80%以上，这使得苹 果稳稳的坐上了平板电脑老大的交椅宝座，无论是从技术还是从外观上，还没有其他品牌能与 平板领域分庭抗礼，这也进一步吸引了更多的用户对 果的产品虽然在某种意义上很先进，机型的人性化和系统的优化设计也让用户欣然所动，但一个很明显的事实是，由于苹果 封闭性，造成了 难全方位的打开中国市场。因为 90%的 国用户选择了越狱，甚至是 90%户仅仅用来看电视看网页。 随着微软 平板电脑 推出，不久的将来， 有可能与 庭抗礼，甚至会取而代之。 便于开发者的优势首先在于用商店，它能帮助开发人员将自己的应用程序销售到全球各地，只要有 的地方，都可以向用户展示你开发的应用；其二是更多编程语言的支持，开发人员可以使用现有的语言对 进行编程，支持包括 C、 C+、C#、 多种语言；其三是丰富的硬件一体化能带来更丰富的游戏体验， 完美支持 1，开发人员可以轻松地创建全屏游戏，并获得流 畅的操作体验；其四是 开放性战略要比苹果好的多；最后，微软建立了自己的软件商城，既保证了软件开发者的权利，也解决了用户如何从互联网获取没有病毒软件的难题。 操作系统无疑让 值猛增数倍，相信 所带来的游戏开发市场前景比其他平板电脑产品的研发要高出很多，因此我们有必要深入了解并研究 平板电脑游戏软件的开发过程。 第 1 章 绪论 3 关技术发展现状 动平台开发 近几年移动游戏非常流行。随着 出现，人们就意识到能够随身携带自己喜欢的游戏。随着技术的进步，这些游戏也在不断的成长，融合了人工智能技术、先进的 2D 和 3D 图形技术以及引人入胜的故事情节的游戏世界，使玩家流连其中。 在游戏开发技术和市场不断成长的同时，移动通信设备也实现了巨大的普及。目前，有很多人每次出门时都会携带一部平板电脑，然而平板电脑已不只是用于文字处理，它们能够提供联系人管理、收发电子邮件、上网浏览以及强大的娱乐功能。 为平板电脑开发游戏时能够将这些趋势都融合到一起。人们可以将平板电脑装进口袋中，在乘坐火车时可以进入 角色扮演游戏打发时间，在等待会议开始时可以玩几分钟休闲游戏，这些需求平板电脑游戏都可以提供。 微软公司所开发的一套开发工具，可以用于基于统的 、平板电脑、手机应用软件开发。使用 动设备开发软件是件很愉快的事。过去，微软的移动操作系统编程主要使用的是 件，该工具支持两种不同的语言： +。前者与 有很多相似之处，但也存在许多不足，如缺乏强类型变量，以及很弱的面向对象功能；后者则更具有挑战性，它要求开发人员要能很轻松的使用 C+语言，这后来被证明是巨大的入门障碍。 随着 F)的发布，这一切都改变了。 F 提供了一套与桌面版 平行但是并不完全相同的库。但是，由于存在一套形同的替代函数，熟悉 C#或者 用程序开发的开发人员可以很快地适应 动平台开发。 使用 开发 动应用程序的主要优势在于，它与开发 面程序时使用完全相同的 此不再需要再学习新的 外，使用 行编程还意味着移动开发人员可以利用其开发环境中的成熟的功能。为 动平台开发应用程序仅仅是简单地创建一个不同类型的项目而已。 移动平台的优势 第 1 章 绪论 4 是 之后的又一个操作系统版本，是微软公司发布的基于平板电脑且与传统 兼容的新一代多平台操作系统。 操作系统在将平板电脑与传统 结合的同时，微软智能手机操作系统 也采用了与 相同的内核，这意味着从此刻起智能手机、平板电脑以及传统的 这三个人们所熟知的硬件设备的操作系统在 上实现了统一。 为配合 系统应用程序的开发，微软还同步推出了 012 来完整支持“ 用 商店应用”的开发与调试。随着 系统的逐渐普及，将会催生出一个潜力巨大的软件生态系统，为开发者创造新的机会。 平台的优势主要体现在以下几个方面 1： (1) 同时支持传统 窗界面与基于触控操作的 格界面。 引入 格界面，简约醒目的设计风格不但使视觉效果更加绚丽，同时也呈现了大量信息，方便用户直接进行信息交互。 (2) 整合 存储服务。 供的云存储服务功能可以让 设备上的个人 资料和配置信息在多台设备之间保持同步更新，让用户在不同的 设备上获得一致的界面和数据体验，真正做到随时同步用户信息 。 (3) 内置 用商店 用商店帮助开发人员将自己的应用程序销售到全球各地，只要有 的地方，都可以向用户展示开发的应用。 全面支持各种主流硬件设备。 支持 片 组（ T）、 构 设备，对触摸屏、传感器、新一代无线通信设备都提供了全面，这意味着 是一个跨越多个硬件平台并可以实现与众多设备兼容的统一的集成操作系统。 综上所述， 平台相比其他智能移动平台有很多优势。现阶段 游戏研究开发的人数较少，游戏产品数量也较小的现状，对 游戏的研究具有很大的意义。因此，本文将以实际应用为出发点设计并实现了一个基于 平台的 五子棋 游戏，研究了 游戏开发过程中的图形图像、人工智能等关键技术，以及 游戏开发不同于其他平台游戏开发的相关技术实现等内容。 文研究的内容和组织结构 第 1 章 绪论 5 本文主要结合 系统以及在 系统上进行 游戏开发所需的关键技术，设计并实现了五子棋游戏。 论文的组织结构如下： 第 1 章 绪论 主要讲述了课题的研究背景、意义、相关技术发展现状、本文的主要研究工作，以及论文的组织结构； 第 2 章 平台与开发工具 介绍了 五子棋游戏设计开发的平台和相关技术，分析研究了 平台和游戏开发关键技术； 第 3 章 五子棋游戏开发基础知识和技术 着重讨论了五子棋游戏设计开发时的人工智能算法； 第 4 章 系统设计 主要讨论五子棋游戏的具体设计，包括系统功能需求、功能模块划分、系统流程图设计以及一些主要类的设计详； 第 5 章 五子棋游戏的实现 详细讨论了五子棋游戏的具体实现，包括游戏界面和关键模块的实现； 第 6 章 结论和下一步的工作 总结了本文的工作，提出了下一步的研究方向。第 2 章 平台与开发工具 6 第二章 平台与开发工具 本章主要对 平台和开发工具进行了介绍。在介绍了 平台的基础上，将介绍相关的开发工具，最后讨论开发工具的选择原则。 平台概述 是微软于北京时间 2012 年 10 月 25 日推出的最新操作系统，它支持个人电脑（ 架）及平板电脑（ 架或 架）。 作为一款同时支持平板电脑与传统 系统平台，在扩充兼容性的同时引入了许多新的元素。 系统基于全新的设计理念引入了格的操作界面，采用 这种设计风格所开发的应用称作“ 用商店应用”。与此同时 系统还保留了传统的 窗界面，并支持鼠标、键盘等传统操作方式以满足用户的不同需求，使用户可以在使用传统作界面的同时逐渐熟悉全新的系统用户界面。 伴随着 系统的发布，微软还同时推出了自有品牌平板电脑 款平板电脑可以最大限度地发挥 系统的新功能。 桌面应用程序的开发与原有 统的开发技术完全相同，方便了开 发人员从以前的 台开发向 平台开发转变。 应用商店应用的开发特点 基于 格开发设计的应用被称为 用商店应用。 格与传统的 窗设计完全不同，它在省去边框、分隔线等与界面无关元素的同时，采用各种颜色色块作为区分界面元素的主要方法，从而使得信息内容成为 计风格所关注的核心，开发人员需要关注的就是如何利用有限的界面空间来最大限度的向用户展示信息。 发工具 012 第 2 章 平台与开发工具 7 微软公司配合 平台应用开发所推出的新的集成开发环境，是开发 用商店应用的最主要的开发工具，它提供了良好的代码管理、程序调试和分发部署等功能，帮助开发人员进行应用的界面布局、代码编写、项目打包发布。 012 的设计目标是帮助开发人员把优秀的创意快速转换成产品推向市场，它全面支持 用商店 的开发，同时也支持其他传统应用程序的开发。 012 为 012 在界面设计方面提供补充支持，开发人员使用 012 所提供的可视化工具可以轻松地布局 格的应用界面、创建和调试动画效果等，帮助开发人员完成所开发应用程序的界面设计工作。 开发人员可以使用 012 将 创建的资源导入到项目中，把静态的 图片或视觉元素添加到数据绑定控件中丰富程序界面，提高界面表现力和吸引力。 安装 012 的硬件需求如下 1： (1) 腾处理器或更快的 理器。 (2) 1存。 (3) 10用硬盘空间。 (4) 5400盘驱动器。 (5) 1024 768 或更高分辨率的图形设备，且需要支持 。 图 2012 初始界面 第 2 章 平台与开发工具 8 图 2启动 012 后的初始界面。 司所推出的快速应用程序开发环境，包含 C+ 部分，分别采用 言和 C+语言。 持在多个不同平台（ 及 ）为多个不同设备（ 、平板电脑和智能手机）生成原生代码，不需要开发人员为这些平台、设备维护单独的开发项目。 以轻松的构建完整的端到端移动解决方案 ，以及不含脚本的、真正原生的应用，展现底层设备中全方位的设备功能和性能。 随着支持实时通信和访问企业数据与云端服务的需要，当今的移动应用开发往往远远超出设备范围之外。 多设备应用 开发 平台使得开发人员针对多客户端操作系统和设备形状因素，可以交付真正相关的移动计算，从设备直到后端服务。通过 业数据库连接、 间件、以及访问基于云端的 务和 供者，迅速连接 用户 的应用到内部部署或云端中的企业数据库和服务。 安装 软硬件要求如下 2： 软件环境： (32 64或 2 64 32 64； 硬件环境： (1) 腾处理器或更快的 理器； (2) 1024更高分辨率的显示器； (3) 1更大的内存； (4) 3余磁盘空间，根据版本和配置； (5) 基本 的 或更好。 图 2 动后的初始界面。开发人员可以通过 单分别选择 言或 C+语言进行应用开发。 第 2 章 平台与开发工具 9 图 2始界面 发工具的选择 在选择工具时可以遵循这样几个原则 3： (1) 必须必要原则。 对于 移动应用开发，往往在建模上没有必要像企业应用那样复杂，因此建模工具就不是必要的，可以采用手绘 存档或者借助简单的绘图工具即可。 (2) 以能提高开发效率为原则。所选开发工具 能提供较 多功能，以减轻开发强度，提高开发效率。 (3) 选择符合团队环境的工具。 在工具选择上要符合 使用者的习惯、能力、文化氛围，同时也要符合团队采用的开发方法、开发过程。 (4) 选择合适的开发工具首先应该考虑所选择的开发工具所适用的领域，除此之外还应该遵守下面的基本原则： (5) 程序员的经验和知识。如果条件允许，应尽量选择程序员熟悉的开发工具。 (6) 软件可移植性。如果目标系统需要运行于不同的环境，应选择可移植性好的开发工具。 对于 开发 格的 应用 可以采用 012 作为开发工具，也可以采用 012 是一个功能强大的开发工具， 允 第 2 章 平台与开发工具 10 许开发人员用 C、 C+、 C#、 各种语言进行编程 ，但是其开发效率明显较低，且仅能运行于 台，而 一快速开发工具，具有很高的开发效率，且只需为一个项目编写一套代码即可生成能运行于不同平台和设备的应用软件，因此我们采用 的 行本文游戏的开发 。 章小结 本章主要介绍了 平台和相关的开发工具。首先对 系统进行了简要的介绍，其中包括 系统与 他系统相比进行的改进和适合作为平板电脑系统的优势所在；其次对相关的开发工具进行了介绍，包括 后讨论了开发工具的选择原则。 第 3 章 五子棋游戏开发基础知识和技术 11 第三章 五子棋游戏