C++五子棋人机对战游戏设计.docx
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C++五子棋人机对战游戏设计
VisualC++期末考评
学院:
计算机工程学院班级:
11计算机科学2班
学生姓名:
吴晖学号:
2011404010221
设计地点(单位)A5-101
设计题目:
五子棋
完成日期:
2014年6月3日
指导教师评语:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
成绩(五级记分制):
_________________
教师签名:
_________________________
目录
1引言---------------------------------------------------------------3
1.1游戏介绍-------------------------------------------------------3
1.2目的-----------------------------------------------------------3
1.3主要问题------------------------------------------------------3
2需求分析-----------------------------------------------------------4
3功能模块设计---------------------------------------------------4
3.1变量和函数---------------------------------------------------4
3.2框架的搭建---------------------------------------------------5
4算法分析与设计-----------------------------------------------6
4.1.游戏界面的设计-------------------------------------------6
4.2核心算法-------------------------------------------------------7
5总结---------------------------------------------------------------19
五子棋人机对战游戏
摘要:
本文用visualc++来设计与实现简单的五子棋人机对战游戏的基本功能,玩家可以在游戏区域中适当的位置来放棋子,通过程序设计让电脑选择最佳的落棋点,来实现人机对战。
文中对该游戏的算法进行了详细的介绍,其中核心内容包括界面的设计、最佳落棋位置的判断以及游戏胜利判断功能的实现。
程序实现起来较简单,同时也比较实用。
关键词:
五子棋,vc,人机对战游戏
1.引言
1.1游戏介绍
五子棋是一种很受人们喜爱的智力游戏,它的规则简单,但玩法变化多端,富有趣味性,特别锻炼人的智力,适合人们消遣。
1.2目的
网络小游戏制作的目的是满足了人们休闲的需要,在紧张工作之余休闲类的小游戏能够给人带来最大程度的放松,也可以增进人们之间的交流,沟通,通过游戏还可以认识更多的朋友,也可以到达跨省、跨市,甚至跨国间人们互相娱乐的目的。
1.3主要问题
开始制作游戏时,主要要解决的问题有以下几个方面:
1.如何设置整个游戏的界面;
2判断是否可以放下棋子;
3.如何让电脑选择最佳位置;
4.判断是黑棋胜还是白棋胜。
2.需求分析
关于五子棋游戏的功能描述如下:
运行游戏并进行初始化工作,将整个游戏区域中纵线和横线相交的点坐标化,并且这些点是将来下棋的位置。
玩家可以在任意没有放棋子的点放下棋子,直到一方有五个棋子连成一条线为胜方。
游戏的整体运行效果如图1.1。
图1.1
3.功能模块的设计
3.1变量和函数
在view类中添加变量函数如下:
保存vscomputer时白棋位置CPointvspoint;
CPointbpointcan4,//这个位置空,它旁边有四个黑棋
wpointcan4,//这个位置空,它旁边有四个白棋
bpointcan3,//这个位置空,它的旁边有三个黑棋
wpointcan3,//这个位置空,它的旁边有三个白棋
bpointcan2,//这个位置空,它的旁边有两个黑棋
wpointcan2,//这个位置空,它的旁边有两个白棋
bpointcan1;//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,其中i、j表示搜索起点,n表示方向
voidsearchcandown1(inti,intj,intn);
voidsearchcandown2(inti,intj,intn);
voidsearchcandown3(inti,intj,intn);
voidsearchcandown4(inti,intj,intn);
计算最大值及方向CPointmaxnum(inta,intb,intc,intd);
最好落棋点voidbestputdown(inti,intj);
计算机下棋voidcomputerdown();
在位置point放下棋子voidputdown(CPointpoint);
人对机菜单afx_msgvoidOnCpmputer();
3.2.框架的搭建
新建工程,选择单文档,在Step4of6中先中WindowsSockets复选框
4.算法分析与设计
4.1游戏界面的设计
由于游戏的棋盘大小是一定的,不能改变大小的,是应该符合要求的。
用如下函数设置窗口大小:
BOOLCMainFrame:
:
PreCreateWindow(CREATESTRUCT&cs)
{
if(!
CFrameWnd:
:
PreCreateWindow(cs))
returnFALSE;
//TODO:
ModifytheWindowclassorstylesherebymodifying
//theCREATESTRUCTcs
cs.dwExStyle=cs.dwExStyle|WS_EX_TOPMOST;//
cs.style=WS_SYSMENU|WS_OVERLAPPED|WS_MINIMIZEBOX;//;
//设置窗口大小:
400*340
cs.cx=450;
cs.cy=500;
returnTRUE;
}
画棋盘:
在OnDraw(CDC*pDC)函数中画棋盘,由于在游戏过程中有可能重画棋盘,而那时棋盘上面有棋子,所以,我们在这个函数里面必须有画棋子的语句。
在此用数组的做为1表示白棋,-1表示黑棋。
voidCMy3_1View:
:
OnDraw(CDC*pDC)
{
CMy3_1Doc*pDoc=GetDocument();
ASSERT_VALID(pDoc);
//画背景
CBrushmybrush1;
mybrush1.CreateSolidBrush(RGB(192,192,192));
CRectmyrect1(0,0,1200,800);
pDC->FillRect(myrect1,&mybrush1);
//画棋盘框线
CPenmypen;
CPen*myoldPen;
mypen.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0,0));
myoldPen=pDC->SelectObject(&mypen);
for(inti=0;i<19;i++)
{
pDC->MoveTo(40,40+i*20);
pDC->LineTo(400,40+i*20);
pDC->MoveTo(40+i*20,40);
pDC->LineTo(40+i*20,400);
}
//重画时显示存在的棋子
CDCDc;
if(Dc.CreateCompatibleDC(pDC)==FALSE)
AfxMessageBox("Can'tcreateDC");
for(intn=0;n<19;n++)
for(intm=0;m<19;m++)
if(wzq[n][m]==1)
{
//显示白棋
Dc.SelectObject(m_bmwhite);
pDC->BitBlt(n*20+32,m*20+32,160,160,&Dc,0,0,SRCCOPY);
}
elseif(wzq[n][m]==-1)
{
//显示黑棋
Dc.SelectObject(m_bmblack);
pDC->BitBlt(n*20+32,m*20+32,160,160,&Dc,0,0,SRCCOPY);
}
}
棋盘的效果如图
4.2核心算法
在完成界面设计后,就开始展开游戏核心的设计,该部分主要包括计算机搜索最佳落棋位置,游戏胜利判断的实现。
5.1搜索最佳落棋位置
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。
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:
CPointbpointcan4,//这个位置空,它旁边有四个黑棋
wpointcan4,//这个位置空,它旁边有四个白棋
bpointcan3,//这个位置空,它的旁边有三个黑棋
wpointcan3,//这个位置空,它的旁边有三个白棋
bpointcan2,//这个位置空,它的旁边有两个黑棋
wpointcan2,//这个位置空,它的旁边有两个白棋
bpointcan1;//不是以上情况,这个位置空
并在搜索之前都赋值为(-1,-1),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:
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(-1,-1),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。
computerdown()函数如下:
//轮到计算机下棋
voidCMy3_1View:
:
computerdown()
{
//把各种情形赋值为如下
bpointcan4=(-1,-1);
wpointcan4=(-1,-1);
bpointcan3=(-1,-1);
wpointcan3=(-1,-1);
bpointcan2=(-1,-1);
wpointcan2=(-1,-1);
bpointcan1=(-1,-1);
//搜索最好的落棋点
for(inti=0;i<19;i++)
for(intj=0;j<19;j++)
bestputdown(i,j);
//判断放在哪里
//棋多的位置优先
//黑白一样多时黑先
//不是-1就表示已经被赋值!
if(bpointcan4.x!
=-1)
{
putdown(bpointcan4);
return;
}
elseif(wpointcan4.x!
=-1)
{
putdown(wpointcan4);
return;
}
elseif(bpointcan3.x!
=-1)
{
putdown(bpointcan3);
return;
}
elseif(wpointcan3.x!
=-1)
{
putdown(wpointcan3);
return;
}
elseif(bpointcan2.x!
=-1)
{
putdown(bpointcan2);
return;
}
elseif(wpointcan2.x!
=-1)
{
putdown(wpointcan2);
return;
}
else
{
putdown(bpointcan1);
return;
}
}
上面又有两个新函数,分别定义为空函数,如下:
搜索最佳位置voidbestputdown(inti,intj);
放下黑棋voidputdown(CPointpoint);
现在,对上面两个空函数进行定义
在指定位置下棋:
由于putdown(CPointpoint)函数的原理非常简单,我们先说明如下:
//黑棋下
voidCMy3_1View:
:
putdown(CPointpoint)
{
CDC*pDC=GetDC();
CDCDc;
if(Dc.CreateCompatibleDC(pDC)==FALSE)
AfxMessageBox("Can'tcreateDC");
Dc.SelectObject(m_bmblack);
pDC->BitBlt(point.x*20+32,point.y*20+32,160,160,&Dc,0,0,SRCCOPY);
wzq[point.x][point.y]=-1;
//由于原来我们检查是否结束时用的是鼠标点下的坐标,而现在
//putdown(CPointpoint)函数用的是数组棋盘的坐标,所以必须转换
CPointoverpoint;
overpoint.x=point.x*20+30;
overpoint.y=point.y*20+30;
over(overpoint);
colorwhite=true;
}
搜索最佳落棋点:
现在还有voidbestputdown(inti,intj)函数没有定义。
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,利用原来定义的白棋为1,黑棋为-1的思想,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num[i]。
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。
//检查四个方向,各算出五个棋子的和并赋值
voidCMy3_1View:
:
bestputdown(inti,intj)
{
//四个方向的值
intnum[4];
inta,k;
///////////////////////////////num[0]-->
a=0;
if(i<15)
for(k=0;k<5;k++)
a=a+wzq[i+k][j];
num[0]=abs(a);
//////////////////////////////num[1]"|"
a=0;
if(j<15)
for(k=0;k<5;k++)
a=a+wzq[i][j+k];
num[1]=abs(a);
///////////////////////////////num[2]"\"
a=0;
if(i<15&&j<15)
for(k=0;k<5;k++)
a=a+wzq[i+k][j+k];
num[2]=abs(a);
//////////////////////////////num[3]"/"
a=0;
if((i>4)&&(j<15))
for(k=0;k<5;k++)
a=a+wzq[i-k][j+k];
num[3]=abs(a);
比较哪个方向同色棋最多
由于搜索落棋点时用到最大值和方向,可以定义一个Cpoint类变量,让它返回两个值。
因为这样你就不用去写//内联函数了
CPointnumbig;
//numbig.x表示方向
//numbig.y表示最大值
numbig=maxnum(num[0],num[1],num[2],num[3]);
//在得到最大值和方向上寻找落棋点
switch(numbig.y)
{
case4:
searchcandown4(i,j,numbig.x);break;
case3:
searchcandown3(i,j,numbig.x);break;
case2:
searchcandown2(i,j,numbig.x);break;
default:
searchcandown1(i,j,numbig.x);
}
}
同样的方法,为上面还没有定义的函数添加空函数。
//其中i、j表示搜索起点,n表示方向
voidsearchcandown1(inti,intj,intn);
voidsearchcandown2(inti,intj,intn);
voidsearchcandown3(inti,intj,intn);
voidsearchcandown4(inti,intj,intn);
CPointmaxnum(inta,intb,intc,intd);
最大值函数的实现:
现在先介绍CPointmaxnum(inta,intb,intc,intd)函数,它只是四个整数的比较:
CPointCMy3_1View:
:
maxnum(inta,intb,intc,intd)
{
//point.x为方向值
//point.y为最大值
CPointpoint;
if(a>=b)
{
point.x=0;
point.y=a;
}
else
{
point.x=1;
point.y=b;
}
if(c>point.y)
{
point.x=2;
point.y=c;
}
if(d>point.y)
{
point.x=3;
point.y=d;
}
returnpoint;
}
而另外的四个函数,有其相似性,分别介绍如下:
voidsearchcandown4(inti,intj,intn)函数:
如果最大值是四,它必然有一个空位置;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
voidCMy3_1View:
:
searchcandown4(inti,intj,intn)
{
intk;
/////////////////////////////num[0]"--"
if(n==0)
for(k=0;k<5;k++)
//如果第一个是空
if(wzq[i][j]==0)
{
//如果下面有白棋
if(wzq[i+1][j]==1)
{
//下面位置可以下棋,已经有四个白棋
wpointcan4.x=i;
wpointcan4.y=j;
break;
}
else
{
//下面位置可以下棋,已经有四个黑棋
bpointcan4.x=i;
bpointcan4.y=j;
break;
}
}
//如果找到下棋位置,一定能找到!
elseif(wzq[i+k][j]==0)
{
//如果第一个是白棋
if(wzq[j][j]==1)
{
wpointcan4.x=i+k;
wpointcan4.y=j;
break;
}
//否则第一个是黑棋
else
{
bpointcan4.x=i+k;
bpointcan4.y=j;
break;
}
}
////////////////////////////num[1]"|"
if(n==1)
for(k=0;k<5;k++)
{
if(wzq[i][j]==0)
if(wzq[i][j+1]==1)
{
wpointcan4.x=i;
wpointcan4.y=j;
break;
}
else
{
bpointcan4.x=i;
bpointcan4.y=j;
break;
}
elseif(wzq[i][j+k]==0)
{
if(wzq[i][j]==1)
{
wpointcan4.x=i;
wpointcan4.y=j+k;
break;
}
else
{
bpointcan4.x=i;
bpointcan4.y=j+k;
break;
}
}
}
///////////////////////////////num[2]"\"
if(n==2)
for(k=0;k<5;k++)
{
if(wzq[i][j]==0)
if(wzq[i+1][j+1]==1)
{
wpointcan4.x=i;
wpointcan4.y=j;
break;
}
else
{
bpointcan4.x=i;
bpointcan4.y=j;
break;
}
elseif(wzq[i+k][j+k]==0)
{
if(wzq[i][j]==1)
{
wpointcan4.x=i+k;
wpointcan4.y=j+k;
break;
}
else
{
bpointcan4.x=i+k;
bpointcan4.y=j+k;
break;
}
}
}
//////////////////////////////num[3]"/"
if(n==3)
for(k=0;k<5;k++)
{
if(wzq[i][j]==0)
if(wzq[i-1][j+1]==1)
{
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