C++ 五子棋人机对战游戏设计

五子棋人机对战游戏

摘要：本文用visual c++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CPoint vspoint;

CPoint bpointcan4, //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void searchcandown1(int i,int j,int n);

void searchcandown2(int i,int j,int n);

void searchcandown3(int i,int j,int n);

void searchcandown4(int i,int j,int n);

计算最大值及方向CPoint maxnum(int a,int b,int c,int d);

最好落棋点void bestputdown(int i,int j);

计算机下棋void computerdown();

在位置point放下棋子void putdown(CPoint point);

人对机菜单afx_msg void OnCpmputer();

3.2.框架的搭建

新建工程，选择单文档，在Step 4 of 6中先中Windows Sockets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：

BOOL CMainFrame::PreCreateWindow(CREATESTRUCT& cs)

{

if( !CFrameWnd::PreCreateWindow(cs) )

return FALSE;

// TODO: Modify the Window class or styles here by modifying

// the CREATESTRUCT cs

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;

return TRUE;

}

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。

void CMy3_1View::OnDraw(CDC* pDC)

{

CMy3_1Doc* pDoc = GetDocument();

ASSERT_V ALID(pDoc);

//画背景

CBrush mybrush1;

mybrush1.CreateSolidBrush(RGB(192,192,192));

CRect myrect1(0,0,1200,800);

pDC->FillRect(myrect1,&mybrush1);

//画棋盘框线

CPen mypen;

CPen*myoldPen;

mypen.CreatePen(PS_SOLID,1,RGB(0,0,0));

myoldPen=pDC->SelectObject(&mypen);

for(int i=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

CDC Dc;

if(Dc.CreateCompatibleDC(pDC)==FALSE)

AfxMessageBox("Can't create DC");

for(int n=0;n<19;n++)

for(int m=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);

}

else if(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

5.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：

CPoint bpointcan4, //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

void CMy3_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(int i=0;i<19;i++)

for(int j=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;

}

else if(wpointcan4.x!=-1)

{

putdown(wpointcan4);

return;

}

else if(bpointcan3.x!=-1)

{

putdown(bpointcan3);

return;

}

else if(wpointcan3.x!=-1)

{

putdown(wpointcan3);

return;

}

else if(bpointcan2.x!=-1)

{

putdown(bpointcan2);

return;

}

else if(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void bestputdown(int i,int j);

放下黑棋void putdown(CPoint point);

现在，对上面两个空函数进行定义

在指定位置下棋：

由于putdown(CPoint point)函数的原理非常简单，我们先说明如下：

//黑棋下

void CMy3_1View::putdown(CPoint point)

{

CDC *pDC=GetDC();

CDC Dc;

if(Dc.CreateCompatibleDC(pDC)==FALSE)

AfxMessageBox("Can't create DC");

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(CPoint point)函数用的是数组棋盘的坐标，所以必须转换

CPoint overpoint;

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void bestputdown(int i,int j)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

void CMy3_1View::bestputdown(int i,int j)

{

//四个方向的值

int num[4];

int a,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

CPoint numbig;

//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)

{

case 4:

searchcandown4(i,j,numbig.x);break;

case 3:

searchcandown3(i,j,numbig.x);break;

case 2:

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

void searchcandown1(int i,int j,int n);

void searchcandown2(int i,int j,int n);

void searchcandown3(int i,int j,int n);

void searchcandown4(int i,int j,int n);

CPoint maxnum(int a,int b,int c,int d);

最大值函数的实现：

现在先介绍CPoint maxnum(int a,int b,int c,int d)函数，它只是四个整数的比较：

CPoint CMy3_1View::maxnum(int a, int b, int c, int d)

{

//point.x为方向值

//point.y为最大值

CPoint point;

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;

}

return point;

}

而另外的四个函数，有其相似性，分别介绍如下：

void searchcandown4(int i,int j,int n)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

void CMy3_1View::searchcandown4(int i, int j, int n)

{

int k;

///////////////////////////// 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！

else if(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;

}

else if(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;

}

else if(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)

{

wpointcan4.x=i;

wpointcan4.y=j;

break;

}

else

{

bpointcan4.x=i;

bpointcan4.y=j;

break;

}

else if(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;

}

}

}

}

void searchcandown3(int i,int j,int 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。

void searchcandown2(int i,int j,int 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。

void searchcandown1(int i,int j,int n)函数：

最后的一个函数是searchcandown1(int i, int j, int n)，这是为了预防用的，如果以上情况不发生，这个函数就是为了处理这种情况。这里就说明了为什么我们要添加vspoint的原因了，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，在白棋旁边随便找个位置就可以了。

//如果五个位置的和是一

void CMy3_1View::searchcandown1(int i, int j, int n)

{

//计算刚才白棋落棋点

int ii=(vspoint.x-30)/20;

int jj=(vspoint.y-30)/20;

int a;

for(a=0;a<5;a++)

//如果不到边界

if(ii+a<19)

{

//向右，如果有空位置

if(wzq[ii+a][jj]==0)

{

//在这个位置下黑棋

bpointcan1.x=ii+a;

bpointcan1.y=jj;

return;

}

}

//到了边界

else

//向左，如果有空位置

if(wzq[ii-1][jj]==0)

{

bpointcan1.x=ii-a;

bpointcan1.y=jj;

return;

}

}

5.2 判断游戏是否结束

用一个over（）函数判断是否结束，是则结束并重新开始；否则，接着把鼠标变成棋子，表示继续下棋。

此函数是利用刚下棋的位置为中心，检查它各个方向上的连续五个棋子是否同色，是则结束并重新开始。

利用连续五个棋子的值相加，如果它们的值的绝对值等于5，则说明是同色。

void CMy3_1View::over(CPoint point)

{

//获取鼠标指向数组位置，即中心位置

int x=(point.x-30)/20;

int y=(point.y-30)/20;

//计算开始判断的坐标xx,yy

int xx,yy;

if(x<4)

xx=0;

else

xx=x-4;

if(y<4)

yy=0;

else

yy=y-4;

int i,j,a;

//横向判断

for(i=xx;i<15;i++)

{

a=0;

for(j=i;j

{

a=a+wzq[j][y];

//五个都是白棋

if(a==5)

{

AfxMessageBox("白棋胜!");

//重新开始

OnStart();

return;

}

//五个都是黑棋

if(a==-5)

{

AfxMessageBox("黑棋胜!");

OnStart();

return;

}

}

}

//竖向判断

for(i=yy;i<15;i++)

{

a=0;

for(j=i;j

{

a=a+wzq[x][j];

if(a==5)

{

AfxMessageBox("白棋胜!");

OnStart();

return;

}

if(a==-5)

{

AfxMessageBox("黑棋胜!");

OnStart();

return;

}

}

}

//向右下角

//判断起点位置

if(x

{

if(xx==0)

yy=y-x;

}

else

{

if(yy==0)

xx=x-y;

}

//参数over=1时退出循环

int over=0;

do

{

a=0;

for(i=0;i<5;i++)

{

if((xx+i)<19||(yy+i)<19)

{

a=a+wzq[xx+i][yy+i];

if(a==5)

{

AfxMessageBox("白棋胜!");

OnStart();

return;

}

if(a==-5)

{

AfxMessageBox("黑棋胜!");

OnStart();

return;

}

}

//到了边界

else

over=1;

}

xx+=1;

yy+=1;

}while(over==0);

//向左下角

if(y>(18-x))

{

if(x>13)

{

yy=y-(18-x);

xx=18;

}

else

{

yy=y-4;

xx=x+4;

}

}

else

{

if(y<5)

{

xx=x+y;

yy=0;

}

else

{

yy=y-4;

xx=x+4;

}

}

over=0;

do

{

a=0;

for(i=0;i<5;i++)

{

if((xx-i)>=0||(yy+i)<19)

{

a=a+wzq[xx-i][yy+i];

if(a==5)

{

AfxMessageBox("白棋胜!");

OnStart();

return;

}

if(a==-5)

{

AfxMessageBox("黑棋胜!");

OnStart();

return;

}

}

//到了边界

else

over=1;

}

xx-=1;

yy+=1;

}while(over==0);

}

总结

本文用visual c++来设计与实现简单的五子棋游戏的基本功能，对该游戏的算法进行详细的介绍，其中核心内容包括最佳落棋位置判断，游戏胜利判断以及整个游戏用户交换功能的实现。算法比较简单，运行速度快。但是，游戏实现的功能单一化及界面较简单，可以考虑不同难度系数的游戏，设置多种级别。