C# · 12月 20, 2021

C++语言设计实现五子棋

本文为大家分享了C++五子棋的设计思路和设计实现,供大家参考,具体内容如下

算法思路:

在结束了对C++的学习之后,准备自己编制一些简单的练习程序。目前初步设想是编制一个人机对战的简易五子棋软件。 以下为个人设计思考的过程。

首先,进行问题分析与设计。计划实现的功能为,开局选择人机或双人对战,确定之后比赛开始。比赛结束后初始化棋盘,询问是否继续比赛或退出。后续可加入复盘、悔棋等功能。整个过程中,涉及到了棋子和棋盘两种对象,同时要加上人机对弈时的AI对象,即涉及到三个对象。

棋盘类的设计。

数据存储:五子棋棋盘为15*15的网格结构,即一共有225个节点,每个节点有横竖坐标各一,同时每个节点状态有3种,黑,白,或者为空。可考虑采用二维数组来存储。每个节点三种状态,适合采用枚举(enum)类型。

-* 实现功能*:1. 棋盘对象应负责实时更新棋盘状态并对外显示,因此需要接收棋子对象的输入,同时需要对外输出。而棋盘对象不需要对棋子对象发送信息,所以可以设计棋盘类中更新棋盘状态的函数接收棋子对象作为形参。2. 同时,在每次走棋之后,棋盘对象都要及时更新棋盘信息,即输出棋盘状态。3. 而且,每次走棋之后更新输出之前,应该对棋子走棋是否符合规则以及输赢进行判定。若将规则判定单独封装为一个对象,则不方便调用棋盘信息,故将规则判定设计为棋盘类的成员函数,接收两个形参,一个是棋盘当前的状态,一个是即将走的下一步棋,即一个棋子对象。

设计棋子对象。棋子对象应包含两种信息。一是棋子颜色,二是当前要走的棋子的位置坐标,并保留对外输出的接口。

接下来细化规则判定函数。

首先进行走棋规则判定。接收当前棋子位置信息后,判定该位置是否越界或为空,若非空或者越界,则判定违规,抛掷异常,交付上级调用处理。然后进行输赢判定。按照一定顺序对当前落子位置的相邻元素进行同色判定并计数。当发现某条直线上同色棋子超过四枚,则判定当前走棋方获胜 。判定过程中同样需要注意是否越界。若均未构成五星连珠,则进入平局判定。平局判定,遍历棋盘,统计空位,若空位为0,即棋盘已满,判定为平局。

接下来设计下棋AI。设计为一个棋子类型的函数,即接收当前棋盘状态和对方最后一次落棋,返回棋子对象类型。

对弈算法设计。 首先进行先后手判定:若棋盘为空则直接落子(8,8),正中开局。然后进行防守判定:针对对方上次落棋进行活棋检测,在横、竖、左斜、右斜四条直线上依次进行检测。在任意方向检测到四或活三,即可进行 封堵操作,给出所有可行的封堵位置。若未检测到四或活三,则统计活二并给出所有可能的封堵位置。然后针对所有可能的封堵位置进行评分,选取分数最高的位置进行落子。若上述检测均未找到防守点,则转入进攻算法。进攻算法:采用枚举,即暴力破解的方法。遍历整个棋盘的所有空位,并给出每个空位的评分,选取最高分进行落子。活棋检测算法:给定参照棋子,在四个方向上分别检测。以横向检测为例,设参照棋子坐标为(x,y),设定同色计数器count=1(计算同色棋子数目),设定封锁端统计量lock=0,设定已判断的方向统计judge=0。对x-1,判断节点状态,若同色计数器加1,继续判断x-2;若异色,则lock+1,judge+1,若judge=2,终止判断,若judge<2,反向判断x+1;若空白,judge+1,若judge=2,终止判断,若judge<2,反向判断。最后得到被封堵的端口数lock和同色数count。若lock=0,count=3或2,判定为活3或活2。若lock=1,count=4,判定为4,若lock=1,count=3,判定为半3。但是在这种算法中,关于空白的判定存在着一些问题。用0代表空白,用+代表同色,-代表异色,则当出现下列情况时:-0++0-,-+++0-,事实上是死棋,而+0++0,+0+++-,实际上相当于活3或半4。为此,需要对活2和半3的情况进行进一步筛选,即空白端应保证连续两个空白。在活棋检测过程中,如果遇到活3或者半4,则立即终止检测,返回落子的可能位置。若没有则记录活2半3的防守位置,换方向检测。最后返回一个棋子类的数组,包含所有建议的落子位置。若均无,则遍历棋盘,统计所有空白位置,返回。落子位置评分算法:对活棋检测返回数组中的每个位置进行评分,即以该点为己方参照点,进行活棋检测,若有count=5,直接返回该落子位置。有活三或者半4,分数加20,有活2,分数加5,对角线有相邻同色,分数+2,有异色,分数-2,横竖有同色,分数+1,有异色,分数-1。最后排序,取最高分对应的落子,返回该落子。接下来则是数据结构和对象设计及主函数调用实现:类及类的实现#define RENJU_H#include #include #include #define hor 7#define ver 4using namespace std;//用于记录坐标struct position{int x;int y;position(){x = 0;y = 0;}position(int a,int b){x = a;y = b;}};//用于记录棋子颜色和节点状态enum state{blank=0,black=1,white=2};//用于存储棋局分析信息:未完赛,犯规,平局,黑方胜,白方胜enum result{go_on,error,draw,black_win,white_win};// 设置光标void setpos(COORD a){HANDLE out = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);SetConsoleCursorPosition(out,a);}// 设置光标void setpos(int i,int j){COORD pos = { i,j };setpos(pos);}//绘图函数,用于在指定坐标输出指定字符inline void gps(int x,int y,char c){setpos(y,x);cout<=10)cout<<i;elsecout<<0<<i;}//绘图函数,用于在指定坐标输出字符串inline void gps(int x,string s){setpos(y,x);cout<<s;}//绘图函数,用于在给定坐标打印棋盘中的一格void tab(int x,state str){string s;switch (str){case blank:s=" ";break;case black:s="黑";break;case white:s="白";break;default:break;}setpos(y,x);cout<<" —— ";setpos(y,x+1);cout<<"| |";setpos(y,x+2);cout<<"| "<<s<<" |";setpos(y,x+3);cout<<"| |";setpos(y,x+4);cout<<" —— ";}//查找最大值int MAX(const int *a,int n){int max = a[0];for(int i =1; i max)max = a[i];}return max;}//检测是否符合胜利条件//棋子类class chess{public:inline chess(int x=0,int y=0,state c=blank){ point.x=x,point.y=y;color=c;};inline chess(chess &ch){ point=ch.drop_point();color=ch.get_color();}~chess(){};struct position drop_point()const;//用于向外部提供棋子位置inline state get_color() const { return color;}//提供棋子颜色信息void set_point();//用于从外部获取棋子位置void set_point(int x,int y){ point.x=x,point.y=y;}void set_point(position p){ point.x=p.x,point.y=p.y;}void set_color(state c){ color=c;}//设置棋子颜色private:position point;enum state color;};position chess::drop_point()const{return point;}void chess::set_point(){if(color==black){setpos(110,1);coutpoint.x>>point.y;while(point.x15){setpos(110,1);coutpoint.x;}while(point.y15){setpos(110,2);coutpoint.y;}}else if(color==white){setpos(110,1);coutpoint.x>>point.y;while(point.x15){setpos(110,2);coutpoint.y;}}point.x–;point.y–;}//棋盘类class chessboard{public:chessboard(){for(int i=0;i<15;i++)for(int j=0;j<15;j++){square[i][j]=blank;}}chessboard(chessboard *cb){for(int i=0;i<15;i++)for(int j=0;jviewboard(i,j);}}inline state viewboard(position p_c) const;//接收坐标,返回该位置的状态inline state viewboard(int x,int y) const;//接收整数坐标,返回该位置的状态void update(chess ch);//接收新棋子,更新棋盘状态void display()const;//向外输出棋盘状态result judge(chess ch)const;//规则函数,判断走棋是否犯规和输赢void clear()//清空棋盘{for(int i=0;i<15;i++)for(int j=0;j<15;j++){square[i][j]=blank;}}private:state square[15][15];};int check_five(chessboard bd,chess ch){position ori=ch.drop_point();int count=1;//计数器,统计同色个数int sum[4]={0};bool locked=0;//逻辑标记量,用来标记是否遇到了非同色节点//水平方向检测for(int i=0,locked=0;i=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件:同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y))count++;elseif(i!=0)locked=1;//sum[0]=count-1;for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x+i)=5)return count;//竖直方向检测count=1;for(int i=0,locked=0;i=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件:同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x,ori.y-i))count++;elseif(i!=0)locked=1;//sum[2]=count-1;for(int i=0,locked=0;i=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件:同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y-i))count++;elseif(i!=0)locked=1;//sum[4]=count-1;for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x+i)<=14)&&((ori.y+i)=5)return count;//左下到右上斜向检测count=1;for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y+i)=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件:同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y+i))count++;elseif(i!=0)locked=1;//sum[6]=count-1;for(int i=0,locked=0;i=5)return count;return MAX(sum,4);}state chessboard::viewboard(position p_c) const{return square[p_c.x][p_c.y];}state chessboard::viewboard(int x,int y) const{return square[x][y];}void chessboard::update(chess ch){position pos=ch.drop_point();square[pos.x][pos.y]=ch.get_color();}void chessboard::display()const{system(“cls”);for(int i=0;i<15;i++)//打印列坐标说明{gps(0,6+i*hor,i+1);}for(int i=0;i<15;i++)//打印列坐标说明{gps(16*ver,i+1);}for(int i=0;i<15;i++)//打印行坐标说明{gps(3+i*ver,1,1+16*hor,i+1);}for(int i=0,j=0;i<15;i++){for(j=0;j<15;j++)tab(1+i*ver,3+hor*j,square[j][i]);}cout=5&&(set.get_color()==white))return white_win;for(int i=0;i<15;i++)for(int j=0;j<15;j++){if(square[i][j]==blank)full=0;}if(full==1)return draw;elsereturn go_on;}#endif主函数,应该再定义game类进行优化,不过设计的时候没有考虑周全,还是按照C的思想写了。

#include “ai.h”#include int main(){system(“mode con cols=150 lines=150 “);system(“color 27″);chessboard bd;chess Now;result final;int mode;gps(5,40,”==============欢迎使用简易五子棋!==============”);gps(10,50,”>>>>输入1或2进行模式选择<<<<");gps(11," 双人对战 ");gps(12," 人机对战 ");do{cout<<endlmode;}while(mode != 1 && mode != 2);//双人对战if (mode==1){loop1: Now.set_color(black);//执黑先行bd.clear();bd.display(); //初始化棋盘setpos(110,0);cout<<"对局开始,黑旗先行";//循环判断上一次落子结果,收集下一次输入,直到棋局出结果do{Now.set_point();//输入final=bd.judge(Now);//判断是否违规while(final==error)//犯规输入则重新输入{system("cls");bd.display();setpos(110,10);cout<<"犯规(输入坐标已有棋子)!";Now.set_point();final=bd.judge(Now);}//正确落子后更新棋盘bd.update(Now);bd.display();//反转下一步走棋的颜色if(Now.get_color()==black)Now.set_color(white);elseNow.set_color(black);}while(final==go_on);switch (final){case go_on:break;case error:break;case draw:setpos(110,10);cout<<"平局:游戏结束";break;case black_win:setpos(110,10);cout<<"黑旗获胜:游戏结束";break;case white_win:setpos(110,10);cout<<"白旗获胜:游戏结束";break;default:break;}setpos(110,11);coutflag;if(flag == ‘Y’)goto loop1;}if(mode == 2){chess ai_ch;system(“cls”);gps(5,” 执黑先行 “);gps(12,” 执白后行 “);do{cout<<endlmode;}while(mode != 1 && mode != 2);if(mode == 1){loop2: Now.set_color(black);//执黑先行bd.clear();bd.display(); //初始化棋盘Ai afago(bd,white);setpos(110,0);cout<<"对局开始,请您落子";Now.set_point();bd.update(Now);ai_ch.set_color(white);ai_ch.set_point(left(Now.drop_point(),false));bd.update(ai_ch);bd.display();//循环判断上一次落子结果,收集下一次输入,直到棋局出结果do{Now.set_point();//输入final=bd.judge(Now);//判断是否违规while(final==error)//犯规输入则重新输入{system("cls");bd.display();setpos(110,10);cout<<"犯规(输入坐标已有棋子)!";Now.set_point();final=bd.judge(Now);}//正确落子后更新棋盘bd.update(Now);if(final != black_win){ai_ch=afago.set_chess();final=bd.judge(ai_ch);bd.update(ai_ch);bd.display();}else{bd.display();}}while(final==go_on);switch (final){case go_on:break;case error:break;case draw:setpos(110,10);cout<<"恭喜您棋艺高超,战胜了AI:游戏结束";break;case white_win:setpos(110,10);cout<<"电脑获胜,请继续努力提高自己:游戏结束";break;default:break;}setpos(110,11);coutflag;if(flag==’Y’)goto loop2;}if(mode == 2){loop3: ai_ch.set_color(black);//AI执黑先行Now.set_color(white);bd.clear(); //初始化棋盘Ai afago(bd,black);ai_ch.set_point(7,7);bd.update(ai_ch);bd.display();setpos(110,0);cout<<"对局开始,请您落子";//循环判断上一次落子结果,收集下一次输入,直到棋局出结果do{Now.set_point();//输入final=bd.judge(Now);//判断是否违规while(final==error)//犯规输入则重新输入{system("cls");bd.display();setpos(110,10);cout<<"犯规(输入坐标已有棋子)!";Now.set_point();final=bd.judge(Now);}//正确落子后更新棋盘bd.update(Now);if(final != white_win){ai_ch=afago.set_chess();final=bd.judge(ai_ch);bd.update(ai_ch);bd.display();}else{bd.display();}}while(final==go_on);switch (final){case go_on:break;case error:break;case draw:setpos(110,10);cout<<"平局:游戏结束";break;case white_win:setpos(110,10);cout<<"恭喜您棋艺高超,战胜了AI:游戏结束";break;case black_win:setpos(110,11);coutflag;if(flag==’Y’)goto loop3;}}return 0;}以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。