数据结构课程设计-五子棋

姓名：刘旭

学院：计算机与通信学院班级：通信工程101班指导老师：文志诚

目录

一、需求分析 (3)

1.1 开发背景 (3)

2.2 功能简介 (3)

二、系统设计 (4)

2.1 函数一览 (4)

2.2 “封面”的设计 (4)

2.3 二维数组与控制台 (5)

2.4 键盘操作 (6)

2.5判定 (7)

2.6 悔棋的实现 (8)

三、调试运行 (9)

3.1 进入界面 (9)

3.2 棋盘的初始状态 (10)

3.3 激战中 (10)

3.4 游戏结束 (11)

四、解决问题的关键 (11)

五、课设总结 (11)

六、附录 (12)

6.1 画图代码.................................................................................................. 错误！未定义书签。

6.2 初始化...................................................................................................... 错误！未定义书签。

6.3 Play函数 .................................................................................................. 错误！未定义书签。

一、需求分析

1.1开发背景

学习了数据结构该门课程，对于枯燥无味的理论知识，我们是否能够通过所学的知识在课程设计中做出有趣味东西，然后让我们对于数据结构更加的感兴趣呢？于是我和我的室友陈明建开始酝酿着写些什么东西。上个学期就已经写了通讯录那之类的链式结构，这次我们决心有所改变，我们学习了栈、队列、树、图，字典树有人选了，我们就来写一个基于图的小程序，五子棋，对，图的简单应用，于是我们开始着手来写这个小小的程序，祝我们好运！

2.2 功能简介

既然是五子棋，我们要做的是时时刻刻的将整个图（以下称为棋局）的状态呈现出来，那么界面就是必不可少的。MFC不会？没关系，我们就用基于控制台的字符输出来构建这个棋局吧，当然这只是第一步，详细如下：

○1拥有一个良好的进入界面，以及必要的选项；

○2拥有一个二维的数组来记录和更新实时的状态，并且能够有一种方法在DOS界面下绘制出整个棋局的实时状态（包括棋盘和棋子）；

○3能够通过键盘上的按键完成所选位置的移动和选定操作；

○4能够在每一次的走棋后判定是否游戏结束（棋盘走满或者是一方胜出）；

○5能够完成悔棋的功能，并保证这之间的棋局绘图能够与二维数组数据同步，做到真正意义上的悔棋。

二、详细设计

2.1 函数一览

2.2 “封面”的设计

首先还是讲些题外话，该程序由于与控制台有密切的关系，于是在代码中使用了不少conio.h 中的函数，当然在显示时又使用了windows.h 中的Sleep( )函数，正是有了这些函数的使用，程序才得以顺利完成，尤其是后面频繁使用的gotoxy( ) 函数。

进入正题，由于是一个小的程序，因此将每一个功能分成一个一个的函数，这样将在以后的修改和完成进度上都有很大的帮助。由上面的函数一览可以知道这个“封面”就是在Logo( ) 函数里面实现的，函数实现过程中使用了Sleep( )函数，使之有动态效果：

void Logo( )

{

char Wel[30]= { "Made By Lyush&& Mirs Chen" };

printf( "\t\t\t 欢迎试用五子棋系统\n" );

printf( "\t\t " );

for( int i= 0; i< strlen( Wel ); ++i )

{

putchar( Wel[i] );

Sleep( 200 ); // 可使字符一个一个的输出

}

putchar( 10 ); // 换行对应的ASCII 码值为十进制的10 }

2.3 二维数组与控制台

二维数组是用来使得整个棋盘的信息全部记录下来，因此在结构体中二维数组的声明是最关键的。

struct

{

int Status[MAX/2+2][MAX/2+2];

int MINBOX;

int Step;

char Graph[3][3];

char *FillGraph[9];

Sta Stack;

} ChessBoard;

声明全局变量是为了使得各函数能够更方便地使用到这个结构体，现假设某点的坐标为( 1, 1 )，那么如何在屏幕上打印这个点呢？这就利用到了ChangeCoordinates( )与gotoxy( ) 函数，前者使坐标进行转换，后者让光标走到所指的那个点，其实主要还是因为类似“┣、╋、●、○”在横向上所占都是两个英文字母的距离，因此在控制台上反映的就是和数组下标倍数关系了。部分代码如下：

HANDLE hConsole= GetStdHandle( STD_OUTPUT_HANDLE );

void ChangeCoordinates( int _X, int _Y, int *X, int *Y )

{

*X= ( _X- 1 )* 2;

*Y= ( _Y- 1 )* 4;

}

void gotoxy( int x, int y ) //这是光标的函数

{

COORD coord;

coord.Y= x; // 在实际的应用过程中发现交换x与y的赋值

coord.X= y; // 更好理解，即横行位x，纵行为y。

SetConsoleCursorPosition( hConsole, coord );

}

2.4 键盘操作

在刚开始写这个五子棋的时候是以坐标来确定玩家的每一步棋，但后来发现这样操作性实在是差，键盘操作是更好的选择。这里又要用到一个函数getch( ),其作用是无回显的接受从键盘输入的字符，让屏幕不会出现你输入的字符且等待着按回车确定……

有了这个宝贝函数，马上得到“↑”对应的ASCII码为-32和72 两个连着的数值，依次可得其他对应的ASCII码。后面在使玩家一和玩家二分离操作，玩家一则是利用W、S、A、D + space来操作，玩家二则是上下左右+ enter。配合ChangeCoordinates( )与gotoxy( ) 函数，完成对走棋的控制。部分代码如下：

if( Opreat[0]== 13&& Ply== 2|| Opreat[0]== 32&& Ply== 1 )

{

if( ChessBoard.Status[Move_X][Move_Y]== 0 )

{

int TTop= ++ChessBoard.Stack.Top;

ChessBoard.Status[Move_X][Move_Y]= Ply;

ChessBoard.Stack.Record[TTop][0]= Move_X;

ChessBoard.Stack.Record[TTop][1]= Move_Y;

printf( "%s", Graph );

return true; // 该次走棋操作有效

}

else { … }

}

if( Opreat[0]== -32&& Opreat[1]== 72|| Opreat[0]== 'w'|| Opreat[0]== 'W' )

{// 凡是接受了“上操作”，则Move_X的值减一，

if( Currect( Move_X- 1, Move_Y ) )

{

Move_X-= 1;

}

}

else if( … )

{

…

}

// 这是接下来的转换操作

ChangeCoordinates( Move_X, Move_Y, &Temp_X, &Temp_Y );

Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

2.5判定

对于每次走棋后，首先应该做的就是判定一否有五个棋子已经连成一线，也是一个简单的搜索过程，由于每次走的点不一定是最外部的点，因此从每次走的点的两头同时搜索，当遇到两端同时结束时，搜索结束。当满足五子时游戏结束。当然，当棋盘被走满时，游戏亦结束。代码如下：

bool Legal( int Point )

{

if( Point< 1|| Point> MAX/ 2+ 1 )

return false;

else

return true;

}

//搜索45度角是否为满足ChessBoard.MINBOX 以X正轴为参考轴

if( !Flag )

{

Count= 1;

for( int i1= X- 1, j1= Y+ 1, i2= X+ 1, j2= Y- 1 ; Legal( i1 )&& Legal( j1 )|| Legal( i2 )&& Legal( j2 ) ; i1--, j1++, i2++, j2-- )

{

int LastCount= Count;

if( Legal( i1 )&& Legal( j1 )&& ChessBoard.Status[i1][j1]== Ply )

{

Count++;

}

if( Legal( i2 )&& Legal( j2 )&& ChessBoard.Status[i2][j2]== Ply )

{

Count++;

}

if( LastCount== Count )

break;

if( Count== ChessBoard.MINBOX )

{

Flag= 1;

return true;

}

}

}

2.6 悔棋的实现

虽说下棋悔棋是一种不道义的行为，但是如果双方约定好了，未尝不可。在没写悔棋之前，只是记录了“上一次”的位置，声明了Last_X，Last_Y; 当然既然要求悔棋，那么直接调用栈顶元素，即可定位上次走棋的位置。那么悔棋呢，取出“上一次”的位置，判定位置（不同的位置对应不同的填充图形类型）在二维数组中撤销走棋时所赋予的Ply 值（玩家一走时，其值为1，玩家二走时，其值为2），重新将ChessBoard.Status[ Last_X ][ Last_Y ] 赋为0。代码如下：

int GetFillType( int X, int Y )

{

if( X== 1 )

{

if( Y== 1 )

return 0;

else if( Y== 16 )

return 2;

else

return 1;

}

else if( X== 16 )

{

if( Y== 1 )

return 6;

else if( Y== 16 )

return 8;

else

return 7;

}

else

{

if( Y== 1 )

return 3;

else if( Y== 16 )

return 5;

else

return 4;

}

}

bool Retract( int *X, int *Y )

{

int Temp_X, Temp_Y, TTop, FillType;

if( !StackEmpty( ) )

{

TTop= ChessBoard.Stack.Top--;

*X= ChessBoard.Stack.Record[TTop][0];

*Y= ChessBoard.Stack.Record[TTop][1];

ChessBoard.Status[*X][*Y]= 0;// 将该点置为真正意义上的空点

FillType= GetFillType( *X, *Y );

ChangeCoordinates( *X, *Y, &Temp_X, &Temp_Y );

Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

printf( "%s", ChessBoard.FillGraph[FillType] );

return true;

}

else

{

Gotoxy( 9, 65 );

printf( "您已不能悔棋" );

Sleep( 300 );

Gotoxy( 9, 65 );

printf( " " );

return false;

}

}

三、调试运行

3.1 进入界面

3.2 棋盘的初始状态

3.3 激战中……

3.4 游戏结束

四、解决问题的关键

这个五子棋的程序并没有什么复杂的算法，只是利用了简单的图知识和一个栈的应用，在这里主要的关键问题就是如何将程序有条理的写下来，有一个好的逻辑思维。将程序分成了多个功能函数，尽量的让一个函数的功能单一，只是在内部调用了其他的函数以辅助改函数功能的实现，比如判定坐标是否越界，坐标是否合法，悔棋的点的位置状态……这样便能做到各个击破，程序的形成也就变得畅通许多了。

五、课设总结

刚开始写这个程序，认为一定要用到graphics.h, 无奈电脑TC不兼容，因此只好强行来画这个界面了，使用输入法里面的制表符，效果还不错，通过一长串的if … else …最好还是画出来了，这个时候觉得控制台的简单图形还是能够画出来的，并且可以尽量去美化它的界面。后面的附录中将给出画棋盘和棋子的源代码。在程序设计的过程中，尤其是为源程序加上悔棋的功能，这期间总是有许多意想不到的错误，比如加上后，有时走了5个连子棋，但是程序并没有判定输赢，而是可以继续走、有时没有五个却已经结束了，光标没有复位，

悔棋后，玩家的走棋顺序没有跟着改变……通过后来的一步步修改终于使得这些问题都一一解决了，比如说对Prompt（提示）函数引进了返回值，判断该次操作是否成功，如果下了棋则为true，如果是悔棋就是false 了，这样便使得后面的操作更规范了和统一了。

六、附录

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#include

#define MAX 31

#define STA_1 1

#define STA_2 2

#define STA_0 0

HANDLE hConsole= GetStdHandle( STD_OUTPUT_HANDLE );

void HideCursor( )

{

CONSOLE_CURSOR_INFO cursor_info = {1, 0};

SetConsoleCursorInfo(GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE), &cursor_info);

}

typedef struct

{

int Record[260][2];

int Base;

int Top;

} Sta;

struct

{

int Status[MAX/2+2][MAX/2+2];

int MINBOX;

int Step;

char Graph[3][3];

char *FillGraph[9];

Sta Stack;

} ChessBoard;

void Gotoxy( int x, int y ) //这是光标的函数

{

COORD coord;

coord.Y= x;

coord.X= y;

SetConsoleCursorPosition( hConsole, coord );

}

void Logo( )

{

char Wel[30]= { "Made By Lyush&& Mirs Chen" };

printf( "\t\t\t 欢迎试用五子棋系统\n" );

printf( "\t\t " );

for( int i= 0; i< strlen( Wel ); ++i )

{

putchar( Wel[i] );

Sleep( 200 );

}

putchar( 10 );

}

int Login( )

{

int Mode, Skip= 0;

char Request;

if( !Skip )

{

printf( "\n\n在这儿你能DIY( Do it youself! )你的棋子，每个棋子接受一个汉字" );

printf( " Y Orz N\n" );

scanf( "%c", &Request );

if( Request== 'Y'|| Request== 'y' )

{

printf( "玩家一的DIY 棋子-->" );

scanf( "%s", ChessBoard.Graph[1] );

ChessBoard.Graph[1][2]= '\0';

printf( "玩家二的DIY 棋子-->" );

scanf( "%s", ChessBoard.Graph[2] );

ChessBoard.Graph[2][2]= '\0';

}

}

printf( "\n\n请选择先手玩家:___ \n\n");

printf( "\n\n\t\t\t\t\t\t1 对应玩家一 2 对应玩家二\n" );

if( Request== 'Y'|| Request== 'y' )

Gotoxy( 10, 16 ); //原函数是第一个参数为列，后一个参数为行，把Gotoxy函数做了更改

else

Gotoxy( 8, 16 );

scanf( "%d", &Mode );

if( Mode!= 1&& Mode!= 2 )

return Mode% 2+ 1;

else

return Mode;

}

void InitChessBiard( )

{

int TTop= ChessBoard.Stack.Top;

fflush( stdin );

ChessBoard.Step= 0;

ChessBoard.Stack.Top= 0;

ChessBoard.Stack.Base= 0;

ChessBoard.Stack.Record[TTop][0]= 8; // 栈的0号位存储初始化的棋盘位置

ChessBoard.Stack.Record[TTop][1]= 8;

ChessBoard.MINBOX= 5;

ChessBoard.FillGraph[0]="┏";

ChessBoard.FillGraph[1]="┳";

ChessBoard.FillGraph[2]="┓";

ChessBoard.FillGraph[3]="┣";

ChessBoard.FillGraph[4]="╋";

ChessBoard.FillGraph[5]="┫";

ChessBoard.FillGraph[6]="┗";

ChessBoard.FillGraph[7]="┻";

ChessBoard.FillGraph[8]="┛";

strcpy( ChessBoard.Graph[1], "○" );

strcpy( ChessBoard.Graph[2], "●" );

memset( ChessBoard.Status, 0, sizeof( ChessBoard.Status ) );

}

bool Legal( int Point )

{

if( Point< 1|| Point> MAX/ 2+ 1 )

return false;

else

return true;

}

bool Currect( int X, int Y )

{

if( Legal( X )&& Legal( Y ) )

return true;

else

return false;

}

void ChangeCoordinates( int _X, int _Y, int *X, int *Y )

{

*X= ( _X- 1 )* 2;

*Y= ( _Y- 1 )* 4;

}

void Draw( )

{

// 画棋盘

for( int i= 1; i<= MAX; ++i )

{

for( int j= 1; j<=MAX; ++j )

{

if( i== 1 )

{

if( j== 1 )

printf( "┏" );

else if( j== MAX )

printf( "┓\n" );

else if( j%2 )

printf( "┳" ); // 横向占两个坐标位，竖向占一个坐标位else

printf( "━" );

}

else if( i== MAX )

{

if( j== 1 )

printf( "┗" );

else if( j== MAX )

printf( "┛\n" );

else if( j%2 )

printf( "┻" );

else

printf( "━" );

}

else

{

if( j== 1 )

{

if( i% 2 )

printf( "┣" );

else

printf( "┃" );

}

else if( j== MAX )

{

if( i% 2 )

printf( "┫\n" );

else

printf( "┃\n" );

}

else

{

if( i% 2 )

{

if( j% 2 )

printf( "╋" );

else

printf( "━" );

}

else

{

if( j% 2 )

printf( "┃" );

else

printf( " " );

}

}

}

}

}

// 画棋子

for( int i= 1; i<= MAX/ 2+ 1; ++i )

{

for( int j= 1; j<= MAX/ 2+ 1; ++j )

{

int Temp_X, Temp_Y;

ChangeCoordinates( i, j, &Temp_X, &Temp_Y );

if( ChessBoard.Status[i][j]== 1 )

{

Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

printf( "○" );

}

else if( ChessBoard.Status[i][j]== 2 )

{

Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

printf( "●" );

}

}

}

}

int GetFillType( int X, int Y )

{

if( X== 1 )

{

if( Y== 1 )

return 0;

else if( Y== 16 )

return 2;

else

return 1;

}

else if( X== 16 )

{

if( Y== 1 )

return 6;

else if( Y== 16 )

return 8;

else

return 7;

}

else

{

if( Y== 1 )

return 3;

else if( Y== 16 )

return 5;

else

return 4;

}

}

bool StackEmpty( )

{

if( ChessBoard.Stack.Top== ChessBoard.Stack.Base )

return true;

else

return false;

}

bool Retract( int *X, int *Y )

{

int Temp_X, Temp_Y, TTop, FillType;

if( !StackEmpty( ) )

{

TTop= ChessBoard.Stack.Top--;

*X= ChessBoard.Stack.Record[TTop][0];

*Y= ChessBoard.Stack.Record[TTop][1];

ChessBoard.Status[*X][*Y]= 0;// 将该点置为真正意义上的空点

FillType= GetFillType( *X, *Y );

ChangeCoordinates( *X, *Y, &Temp_X, &Temp_Y );

Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

printf( "%s", ChessBoard.FillGraph[FillType] );

return true;

}

else

{

Gotoxy( 9, 65 );

printf( "您已不能悔棋" );

Sleep( 300 );

Gotoxy( 9, 65 );

printf( " " );

return false;

}

}

bool Prompt( int Ply, int Last_X, int Last_Y )

{

int Move_X= Last_X, Move_Y= Last_Y;

int Temp_X, Temp_Y;

char Opreat[2];

char *Graph= ChessBoard.Graph[Ply];

Gotoxy( 1, 65 );

printf( "按退格键悔棋" );

Gotoxy( 3, 65 );

if( Ply== 1 )

{

printf( "玩家一走棋：" );

Gotoxy( 5, 65 );

printf( "通过w s a d" );

}

else

{

printf( "玩家二走棋：" );

Gotoxy( 5, 65 );

printf( "通过↑↓←→" );

}

Gotoxy( 7, 65 );

printf( "按空格或回车" );

ChangeCoordinates( Move_X, Move_Y, &Temp_X, &Temp_Y ); Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

while( 1 )

{

Opreat[0]= getch( );

if( Opreat[0]== 8 )

{

if( Retract( &Move_X, &Move_Y ) )

return false; // 该次操作为伪操作

else

{

Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

continue;

}

}

else

{

if( Opreat[0]== 13&& Ply== 2|| Opreat[0]== 32&& Ply== 1 )

{

if( ChessBoard.Status[Move_X][Move_Y]== 0 )

{

int TTop= ++ChessBoard.Stack.Top;

ChessBoard.Status[Move_X][Move_Y]= Ply;

ChessBoard.Stack.Record[TTop][0]= Move_X;

ChessBoard.Stack.Record[TTop][1]= Move_Y;

printf( "%s", Graph );

return true; // 该次走棋操作有效

}

else

{

Gotoxy( 9, 65 );

printf( "此步无效" );

Sleep( 300 );

Gotoxy( 9, 65 );

printf( " " );

Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

continue;

}

}

if( Ply== 2 )

{

if( Opreat[0]!= -32 )

continue;

Opreat[1]= getch( );

}

if( Opreat[0]== -32&& Opreat[1]== 72|| Opreat[0]== 'w'|| Opreat[0]== 'W' ) {

if( Currect( Move_X- 1, Move_Y ) )

{

Move_X-= 1;

}

}

else if( Opreat[0]== -32&& Opreat[1]== 80|| Opreat[0]== 's'|| Opreat[0]== 'S' ) {

if( Currect( Move_X+ 1, Move_Y ) )

{

Move_X+= 1;

}

}

else if( Opreat[0]== -32&& Opreat[1]== 75|| Opreat[0]== 'a'|| Opreat[0]== 'A' ) {

if( Currect( Move_X, Move_Y- 1 ) )

{

Move_Y-= 1;

}

}

else if( Opreat[0]== -32&& Opreat[1]== 77|| Opreat[0]== 'd'|| Opreat[0]== 'D' ) {

if( Currect( Move_X, Move_Y+ 1 ) )

{

Move_Y+= 1;

}

}

ChangeCoordinates( Move_X, Move_Y, &Temp_X, &Temp_Y );

Gotoxy( Temp_X, Temp_Y );

}