高中信息技术（必选1）X1-ZT4编写对弈程序知识点

高中信息技术（必选1）X1-ZT4编写对弈程序知识点整理一、本课程学习主要内容总结本课程围绕“编写对弈程序”核心目标，结合高中信息技术（必选1）数据与算法相关知识，从对弈程序的核心逻辑、数据结构应用、算法设计、程序实现及调试优化等方面展开学习。核心内容包括：理解对弈程序的基本架构，掌握棋盘状态的表示方法，运用分支结构、循环结构处理游戏流程，设计胜负判断算法，实现人机对弈或人人对弈的交互逻辑，以及对程序进行简单的调试与优化。通过本课程学习，学生能够将数据处理、算法设计等基础知识点转化为实际的程序开发能力，提升逻辑思维与问题解决能力。二、需掌握的知识点及配套练习题知识点1：对弈程序的基本架构与核心要素核心内容：理解对弈程序的三大核心要素——棋盘状态表示、游戏规则实现、交互逻辑设计；掌握对弈程序的基本架构，包括初始化模块、输入处理模块、逻辑计算模块、输出显示模块、结束判断模块。练习题1.下列哪项不属于对弈程序的核心要素？（）A.棋盘状态表示B.编程语言选择C.游戏规则实现D.交互逻辑设计2.对弈程序中，负责接收用户操作（如鼠标点击、键盘输入）的模块是（）A.初始化模块B.输入处理模块C.逻辑计算模块D.输出显示模块3.简述对弈程序初始化模块的主要功能。答案及解析1.答案：B解析：对弈程序的核心要素聚焦于程序实现游戏功能的核心环节，包括棋盘状态表示（如何存储棋盘信息）、游戏规则实现（如棋子落子规则、胜负判断规则）、交互逻辑设计（如何实现用户与程序的互动）。编程语言选择是程序开发的工具选择，不属于对弈程序本身的核心要素。2.答案：B解析：初始化模块负责程序启动时的初始设置（如棋盘初始化、玩家信息初始化）；输入处理模块负责接收用户的操作指令并转化为程序可识别的信号；逻辑计算模块负责根据输入和游戏规则进行计算（如判断落子是否有效、计算游戏状态变化）；输出显示模块负责将游戏状态（如当前棋盘、提示信息）展示给用户。因此，接收用户操作的模块是输入处理模块。3.答案及解析：对弈程序初始化模块的主要功能包括：①棋盘初始化，设置棋盘的大小、初始状态（如空棋盘、特定棋子的初始位置，如象棋的楚河汉界、棋子初始摆放）；②玩家信息初始化，确定玩家数量（人人对弈2人、人机对弈1人1机）、玩家标识（如黑方/白方、先手/后手）；③游戏状态初始化，设置游戏的初始变量（如当前回合、落子计数、胜负状态为“未分”）；④界面初始化，展示初始棋盘界面、操作提示信息（如“请黑方落子”）等。知识点2：棋盘状态的表示方法（数组应用）核心内容：掌握使用二维数组表示棋盘的方法，理解数组元素与棋盘位置的对应关系；学会通过数组元素的值表示不同状态（如空位置、玩家1棋子、玩家2棋子）；能够对数组进行初始化、元素修改、遍历等操作，实现棋盘状态的更新与查询。练习题1.若用二维数组chess[3][3]表示3×3的井字棋棋盘，其中元素值0表示空位置、1表示玩家1棋子、2表示玩家2棋子，下列数组初始化中，对应“棋盘中心为玩家1棋子，其余位置为空”的是（）A.chess=[[0,0,0],[0,1,0],[0,0,0]]B.chess=[[1,0,0],[0,0,0],[0,0,0]]C.chess=[[0,0,0],[0,2,0],[0,0,0]]D.chess=[[0,1,0],[0,0,0],[0,0,0]]2.对于上述3×3井字棋棋盘，若要判断第2行第3列（从1开始计数）是否为空，对应的数组元素判断条件是（）A.chess[2][3]==0B.chess[1][2]==0C.chess[2][3]==1D.chess[1][2]==13.编程题：使用二维数组初始化一个3×3的井字棋棋盘，实现“玩家1在(1,1)位置落子”的操作（注：(1,1)为左上角，从1开始计数），并遍历数组输出当前棋盘状态。4.简述使用二维数组表示棋盘的优势。答案及解析1.答案：A解析：二维数组的索引通常从0开始，chess[3][3]中，行索引为0、1、2，列索引也为0、1、2。棋盘中心位置对应的行索引为1、列索引为1（即数组元素chess[1][1]）。要使中心为玩家1棋子（值为1），其余为空（值为0），则数组初始化应为[[0,0,0],[0,1,0],[0,0,0]]，对应选项A。2.答案：B解析：题目中棋盘位置从1开始计数，第2行对应数组行索引为1（1开始计数的行号减1即为0开始的索引），第3列对应数组列索引为2（1开始计数的列号减1即为0开始的索引）。判断该位置是否为空，即判断对应数组元素值是否为0，因此条件为chess[1][2]==0，对应选项B。3.答案及解析（以Python语言为例）：python

#初始化3×3井字棋棋盘，所有位置为空（值为0）

chess=[[0for_inrange(3)]for_inrange(3)]

#玩家1在(1,1)位置落子，(1,1)对应数组索引(0,0)，玩家1棋子值为1

chess[0][0]=1

#遍历数组输出棋盘状态

print("当前棋盘状态：")

forrowinchess:

print(row)输出结果：当前棋盘状态：[1,0,0][0,0,0][0,0,0]解析：首先通过列表推导式初始化3×3的二维数组，所有元素值为0（空位置）；(1,1)位置从1开始计数，转换为0开始的数组索引为(0,0)，将该位置元素值改为1（玩家1棋子）；最后通过循环遍历二维数组的每一行，输出当前棋盘状态。4.答案及解析：使用二维数组表示棋盘的优势主要有：①逻辑清晰，二维数组的行和列可直接对应棋盘的行和列，元素位置与棋盘位置一一对应，便于理解和维护；②操作便捷，可通过数组索引快速访问、修改指定位置的状态（如落子、悔棋），无需复杂的位置转换；③便于遍历，可通过双重循环快速遍历整个棋盘，实现胜负判断、棋盘显示等功能；④扩展性强，对于不同大小的棋盘（如5×5、8×8），只需调整二维数组的大小即可，核心逻辑保持一致。知识点3：游戏规则实现（分支与循环结构应用）核心内容：掌握使用分支结构（if-else）判断落子是否有效（如是否超出棋盘范围、该位置是否已被占用）；运用循环结构（for循环、while循环）实现游戏回合的重复执行，直到分出胜负或出现平局；结合分支与循环，实现对弈程序的核心游戏流程控制。练习题1.在井字棋程序中，判断玩家落子位置（行row，列col，均为0开始索引）是否有效的条件不包括（）A.row≥0androw<3B.col≥0andcol<3C.chess[row][col]==0D.row+col<52.下列代码片段中，能实现“井字棋游戏回合循环，直到分出胜负（win为True）或平局（draw为True）”的是（）A.whilewin==Falseanddraw==False:游戏逻辑B.foriinrange(9):游戏逻辑C.whilewin==Trueordraw==True:游戏逻辑D.ifwin==Falseanddraw==False:游戏逻辑3.编程题：编写一段代码，判断井字棋玩家落子位置（row，col，0开始索引）是否有效，若有效返回True，否则返回False并提示对应的错误信息（如“位置超出棋盘范围”“该位置已被占用”）。4.简述在对弈程序中，循环结构和分支结构分别承担的核心作用。答案及解析1.答案：D解析：落子有效的核心条件的是：①位置在棋盘范围内，对于3×3井字棋，行和列索引需满足0≤row<3、0≤col<3（对应选项A、B）；②该位置未被占用，即对应数组元素值为0（选项C）。选项D“row+col<5”无任何逻辑意义，如row=2、col=2时，row+col=4<5，但该位置是棋盘有效位置；row=3、col=0时，row+col=3<5，但row=3超出棋盘范围，因此该条件不能判断落子是否有效。2.答案：A解析：游戏回合需要重复执行，直到分出胜负（win=True）或平局（draw=True），因此循环条件应为“win和draw均为False”，即whilewin==Falseanddraw==False:（选项A）。选项B中range(9)表示循环9次（井字棋最多9个位置），但可能在9次循环前就已分出胜负，此时应提前结束循环，因此该方式不够严谨；选项C循环条件为“win或draw为True”，此时循环不会执行（初始时win和draw均为False）；选项D是分支结构，仅执行一次游戏逻辑，无法实现回合重复。3.答案及解析（以Python语言为例）：python

defis_valid_move(chess,row,col):

#判断行索引是否超出范围

ifrow<0orrow>=3:

print("错误：位置超出棋盘范围（行号无效）")

returnFalse

#判断列索引是否超出范围

ifcol<0orcol>=3:

print("错误：位置超出棋盘范围（列号无效）")

returnFalse

#判断该位置是否已被占用

ifchess[row][col]!=0:

print("错误：该位置已被占用，请选择其他位置")

returnFalse

#所有条件满足，落子有效

returnTrue

#测试

chess=[[0,0,0],[0,1,0],[0,0,0]]

print(is_valid_move(chess,1,1))#该位置为1，返回False

print(is_valid_move(chess,3,0))#行号3无效，返回False

print(is_valid_move(chess,0,2))#位置有效，返回True解析：该函数接收棋盘数组chess、落子行索引row和列索引col，通过三层分支结构依次判断行范围、列范围、位置是否被占用。若任意条件不满足，输出对应错误信息并返回False；若所有条件满足，返回True表示落子有效。4.答案及解析：①循环结构的核心作用：实现游戏流程的重复执行，包括游戏回合的循环（直到分出胜负或平局）、棋盘遍历（如胜负判断时遍历所有行、列、对角线）、输入验证（若用户输入无效，循环提示用户重新输入）等，确保程序能够持续运行直到游戏结束。②分支结构的核心作用：实现逻辑判断与选择，包括落子有效性判断（如是否超出范围、是否已占用）、胜负条件判断（如是否满足行对齐、列对齐、对角线对齐）、玩家回合切换（如当前为玩家1回合，落子有效后切换为玩家2回合）、异常处理（如输入错误时的分支提示）等，确保程序根据不同情况执行不同的逻辑。知识点4：胜负判断算法核心内容：掌握对弈程序中胜负判断的核心逻辑，能够设计算法判断玩家是否通过行、列、对角线实现棋子对齐（如井字棋3子对齐、五子棋5子对齐）；学会通过遍历数组结合分支判断，实现胜负条件的检测；理解平局的判断条件（如棋盘已满且无玩家获胜）。练习题1.在3×3井字棋中，下列哪项不属于胜负判断的检测范围？（）A.3行分别是否有3个相同的非0元素B.3列分别是否有3个相同的非0元素C.2条对角线是否有3个相同的非0元素D.相邻两个元素是否为相同值2.若用二维数组chess[3][3]表示井字棋棋盘，元素值0为空、1为玩家1、2为玩家2，下列代码片段中，能检测第一行是否有玩家1获胜的是（）A.ifchess[0][0]==1andchess[0][1]==1andchess[0][2]==1:returnTrueB.ifchess[0][0]==1orchess[0][1]==1orchess[0][2]==1:returnTrueC.ifchess[0][0]==chess[0][1]==chess[0][2]==0:returnTrueD.ifchess[0][0]==chess[1][0]==chess[2][0]==1:returnTrue3.编程题：编写井字棋胜负判断函数check_win(chess,player)，接收棋盘数组和玩家标识（1或2），若该玩家获胜返回True，否则返回False。4.简述井字棋中平局的判断逻辑，并写出对应的判断条件（用自然语言描述或代码片段均可）。答案及解析1.答案：D解析：井字棋的胜负规则是“任意一行、一列或一条对角线有3个相同的玩家棋子”，因此胜负判断需检测3行、3列、2条对角线（选项A、B、C）。选项D“相邻两个元素是否为相同值”不满足胜负规则，如仅两个相邻棋子相同，无法判定获胜，因此不属于胜负判断的检测范围。2.答案：A解析：检测第一行是否有玩家1获胜，需判断第一行的三个元素（chess[0][0]、chess[0][1]、chess[0][2]）均为玩家1的标识（值为1），且三个值相同。选项A满足该条件；选项B使用“或”逻辑，只需有一个元素为1即可，不符合胜负规则；选项C判断第一行为空，与获胜无关；选项D检测的是第一列是否有玩家1获胜，而非第一行。3.答案及解析（以Python语言为例）：python

defcheck_win(chess,player):

#检测3行是否有获胜

forrowinchess:

ifrow[0]==row[1]==row[2]==player:

returnTrue

#检测3列是否有获胜

forcolinrange(3):

ifchess[0][col]==chess[1][col]==chess[2][col]==player:

returnTrue

#检测2条对角线是否有获胜

ifchess[0][0]==chess[1][1]==chess[2][2]==player:

returnTrue

ifchess[0][2]==chess[1][1]==chess[2][0]==player:

returnTrue

#所有检测均不满足，未获胜

returnFalse

#测试

chess1=[[1,1,1],[0,2,0],[0,0,2]]

print(check_win(chess1,1))#第一行全为1，返回True

chess2=[[2,0,0],[2,0,0],[2,0,0]]

print(check_win(chess2,2))#第一列全为2，返回True

chess3=[[1,0,2],[0,1,0],[2,0,1]]

print(check_win(chess3,1))#主对角线全为1，返回True解析：该函数通过三层检测实现胜负判断：①遍历每一行，判断该行三个元素是否均为目标玩家标识；②遍历每一列，判断该列三个元素是否均为目标玩家标识；③直接判断两条对角线（主对角线：(0,0)、(1,1)、(2,2)；副对角线：(0,2)、(1,1)、(2,0)）的元素是否均为目标玩家标识。若任意一项检测通过，返回True表示该玩家获胜；否则返回False。4.答案及解析：①平局判断逻辑：棋盘上所有位置均已被占用（无空位置，即二维数组中所有元素值均不为0），且没有任何一位玩家满足获胜条件（行、列、对角线均无3个相同的非0元素）。②判断条件（以Python语言为例）：python

defcheck_draw(chess):

#检测棋盘是否已满（无空位置）

forrowinchess:

if0inrow:

returnFalse#有空格，不是平局

#棋盘已满，检测是否有玩家获胜

ifcheck_win(chess,1)orcheck_win(chess,2):

returnFalse#有玩家获胜，不是平局

#棋盘已满且无玩家获胜，为平局

returnTrue解析：该函数先遍历棋盘数组，若存在元素值为0（空位置），则直接返回False（不是平局）；若棋盘已满（无空位置），再调用胜负判断函数检测是否有玩家获胜，若有玩家获胜则返回False，否则返回True表示平局。知识点5：人机对弈基础（简单AI逻辑设计）核心内容：理解人机对弈中计算机玩家的基本逻辑，掌握“随机落子”这种简单AI的实现方法；学会通过生成随机数确定落子位置，结合落子有效性判断，实现计算机的自动落子；了解人机对弈中玩家与计算机的回合切换逻辑。练习题1.在井字棋人机对弈程序中，计算机实现随机落子的核心步骤不包括（）A.生成随机的行索引和列索引B.判断生成的位置是否有效（空且在棋盘内）C.若位置无效，重新生成随机位置D.直接在棋盘任意位置落子，无需判断2.下列代码片段中，能实现井字棋计算机随机落子（玩家标识为2）的是（）（注：random模块已导入，is_valid_move函数已实现落子有效性判断）A.whileTrue:row=random.randint(0,2);col=random.randint(0,2);ifis_valid_move(chess,row,col):chess[row][col]=2;breakB.row=random.randint(0,2);col=random.randint(0,2);chess[row][col]=2C.forrowinrange(3):forcolinrange(3):ifis_valid_move(chess,row,col):chess[row][col]=2;breakD.ifis_valid_move(chess,1,1):chess[1][1]=2;else:chess[0][0]=23.编程题：编写井字棋计算机随机落子函数computer_move(chess)，实现计算机（玩家2）在棋盘上空位置随机落子，落子后输出当前棋盘状态。答案及解析1.答案：D解析：计算机随机落子的核心步骤是：①生成符合棋盘范围的随机行索引和列索引（选项A）；②判断该随机位置是否有效（空且在棋盘内，选项B）；③若位置无效，需重新生成随机位置（选项C），直到生成有效位置为止；④在有效位置落子。选项D“直接在任意位置落子，无需判断”会导致落子位置可能已被占用或超出棋盘范围，不符合游戏规则，因此不属于核心步骤。2.答案：A解析：选项A通过无限循环生成随机行和列索引，调用is_valid_move函数判断位置是否有效，若有效则在该位置落子（值为2