计算导论与程序设计期末作业——五子棋程序实验报告（开发文档）

[TOC]

1. 目标实现

​ 用C语言（结合少量C++）实现一个图形化界面的多模式五子棋程序，并具备复盘回放功能。

2. 开发环境准备
2.1 硬件和系统环境

​ ASUS笔记本电脑，windos11操作系统。

2.2 C开发环境配置

​ Visual Studio建立项目，提供编译器。

​ VScode作为IDE编写源代码。

​ 手动下载easyx库，并配置在Visual Studio中。

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3. 大体开发流程
  • 了解学习easyx库绘图语句和有关函数，建立一个图形窗口
  • 基于设计思路实现人人对战
  • 设计一个“AI”人机对战
  • 添加棋步保存的代码
  • 不断完善AI，人工调整参数进行优化
  • 加入机机对战测试AI是否达标
4.设计思路
4.1 设计棋盘

  • 定义一下窗口和棋盘大小等常量

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    #define offsetx 50 //绘图时x的偏移值
    #define offsety 20 //绘图时y的偏移值
    #define map_width 20//棋盘宽
    #define map_height 20//棋盘高
    #define piece_size 30	//棋子直径

    #define model_posx 130 //模式显示的位置
    #define model_posy 90
    #define model_posdx 265
    #define model_posdy 70

  • 绘图函数

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    void initView(); //初始化界面
    void showPieces(); //显示棋子
    void drawPiece(int x, int y, int color); //绘制单个棋子
    void ModelShow(); //模式显示
    void TurnsShow(); //显示该谁下棋
4.2 人人对战

  • 设置游戏进行时的变量

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    int map[map_height][map_width]={0};//棋盘，0表示无子，1表示白子，2表示黑子
    int flag[2][4];//“4”表示- | / \ 四个方向，flag[1][]的值为是否活子，2表示活2子，1表示活1子，0表示死子,flag[0][]的值为能连几个棋子
    int currentPiece; //当前棋子颜色
    int changePiece;//用来改变棋子
    int AIx, AIy;//用来记录人机落子位置
    int isBreak; //是否结束
    int model; //当前模式 1为人机对战 0为人人对战

  • 用二维数组储存棋盘，思路较为简单

  • 关键点是：用flag储存当前下的棋子能够连的状态，这将关系到棋局结束的判定，以及后面进行人机对战中AI落点的位置。

  • model变量为了在复盘并继续时，依然能保持上一局的模式，它将被储存在文件中。

  • 下子动作：获取鼠标点击位置，进行格式化整，得到在棋盘上的位置

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    x = (m.x - offsetx + piece_size / 2) / piece_size;
    y = (m.y - offsety + piece_size / 2) / piece_size;

  • 每下一步都有一个极为重要的judge()函数，它的处理结果作用于flag

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    void judge(int y, int x, int color); //判断当前位置4个方向连接的棋子数量，参数为棋子颜色 1白2黑

    此函数对输入的（x,y）向- | / \四个方向各走一遍，遇到异色棋或空break，在flag中就存有这步棋的连子状态。

  • 基于flag判断输赢

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    void checkWinner();

  • 最后清除棋盘和flag

4.3 人机对战
  • 基本思路：整体遍历一遍棋盘，对每个位置进行打分，取最高值
  • 要排除已有棋子的位置，直接continue
  • 每遍历一个位置，要进行两组判断，分别为自己下在这里得分，和对手下在这里的风险分
  • 经过我的思考和推演，AI的首要目标是保自己不死，即堵对手的棋，因此我将对手的在（x，y）位置的风险分参数arg相对于自己得分设置更大，也就是堵对手的权重更高。
  • 对于每一种连子情况（eg 活3，活一3，死3，活4等），采用公式
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newScore += arg * flag[1][z]; //arg为参数
  • 当然，这个位置能连棋子数不同，arg的值是天壤之别，从1到15000，这些参数是由手工测试修改得到（猜想此处如果由机器在每局博弈后修改优化，就可以达到机器学习的效果，但并未实现）
4.4 保存复现棋局

  • 考虑到一个五子棋小游戏，存储多个存档的实用性不强，此处只储存上一局的数据和各局获胜情况，步数。

  • 采用.dat文件格式（文本文件）

  • 建立文件指针类型和相关操作函数

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    FILE *stepout;
    FILE* stepin;
    FILE *scoreout; 
    FILE *scorein; 

    void Save();  //保存棋局，可以接着下
    void Read();
    void saveStep(int x, int y, int piece); //保存单步
    void autoPlay(); //自动复盘
    void saveScore(); //保存各局获胜情况，步数

    棋盘按照矩阵样式存储，棋步按行存储。

  • 需要存上次的模式防止错乱。

  • 存储获胜情况时，先读再存，由多少行代表已经是多少局。

  • Save&Read()是把当前棋盘存下（读取），实现继续游戏。

  • autoPlay（）则是进行复盘的演示结束后退出。

4.5 机机对战

  • 最后为了测试AI的完备性，添加此模式进行试验

  • 经过测试调整，几乎可以把棋盘填满

5. 效果展示

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