(完整版)五子棋游戏的设计与实现毕业设计
巡山小妖精
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2021年01月27日 22:17
最佳经验
本文由作者推荐
教师两学一做心得体会-公益策划书
致谢
.................................. .................................................. .........................
3
参考文献
...... .................................................. .............................................
3
1.
绪论
1.1
引言
随着社会经济和科学技术的发展，
计算机已经深入到人们日常工作和生活的方方
面面，
各种各样的程序软件也逐渐进入大众的生活，
比如在闲暇时间的娱乐生活也开
始变得被 网络电子游戏等所充斥。而五子棋则是最受人们欢迎的一款益智类棋局游
戏，它的简单性，娱乐性，竞技 性注定它是一款火爆的游戏。
1.2
研究的背景及意义
1.2.1
研究背景
五子棋游戏软件可以分为两种：
一种是网络五 子棋游戏软件，
另一种是单机五子
棋游戏软件。
我设计的是单机版的五子棋游戏软件，
这款软件可以供人们在闲暇时间
随时随地进行娱乐，并提高自己的棋艺，实用性较强。游戏的行 棋顺序为：黑先、白
后，黑棋第一子从天元开始相互依次落子
,
任一方先在棋盘上形成 横向或竖向或斜向
的连续的颜色相同的五个以上
(
含五个
)
棋子则该 方为胜。
该系统所实现的功能主要有
三大功能：游戏选项、游戏设置、帮助。
1.2.2
研究意义
五子棋是起源于中国古代的传统黑白棋种，
当 今社会在不同的地域对五子棋也有
不同的称呼
,
其也是一种必须动用脑力的益智类游戏 ，
所以五子棋可以增强思维能力，
提高智力。其中蕴含古典哲学的高深学问“阴阳易理”哲理， 有利于修身养性，它因
为简单易学的特点，
所以为人民群众所喜爱，
但作为一项高水平 的国际比赛，
它也有
深奥技巧。
1.3
基本目标及主要内容
本系统是根据传统五子棋游戏的功能编写，
实现了双人 对战和人机对战。
主要需
实现如下目标：
（
1
）
Visual C++ 6.0
环境的下的
C
语言编程
（
2
）五子棋棋盘的设计
（
3
）五子棋棋子的设计
（
4
）黑白双方轮流落子的实现
（
5
）棋局的悔棋功能
（
6
）棋局进行时的退出功能
（
7
）胜负的判定
（
8
）人工智能算法分析
2.
系统开发环境的介绍及选择
2.1 C
语言
C
语言诞生于
1972
年的美国，
在次之前还有
A
语言< br>（其创造设计者是一位女性）
和
B
语言。现在
C
语言成为了世 界上使用最广泛的，最流行的高级程序设计语言之
一。
随着经济与科技的发展，微型 计算机日渐普及，这导致了
C
语言的版本的多样
化，出现了一些不一致的语言特点。为 了改变这种情况
,
美国国家标准研究所制定推
广了一套
ANSI
标准 ，
作为现行的
C
语言标准。
常用的编译软件有
Microsoft
Visual
C++
。
C
语言绘图能 力强，具有很好的可移植性，并具备很强的数据处理能力，因此适
于编写系统软件。它是数值计算的高级 语言。由文献
[1-4]
可知。
2.2
开发及运行环境
编程语言：
C
语言
操作系统：
Windows 7
开发工具：
Microsoft
Visual C++ 6.0
3.
需求分析
3.1
总体需求分析
五子棋游戏是一款很符合现代人的休闲特点的益智类游 戏，
其是我国古代围棋的
的衍生物，本系统主要分为两部分：双人人对战和人机对战。
双人对战模式实现的功能：选择双人对战，游戏界面，实现双人轮流落子，棋盘
动态信息显示， 判断输赢，重新开始游戏。
人机对战模式实现的功能：
选择人机对战，
设置 先手，
实现玩家与电脑轮流落子，
棋盘动态信息显示，判断输赢，重新开始游戏。
3.2
可行性分析
3.2.1
技术可行性分析
计算机硬件和软件技术的飞速发展，
为游戏系统的开发提供了设备条件。
当前在
网络上 有许多的五子棋软件可供参考借鉴，而且我自己也熟练地掌握了
C
语言在
Micros oft
Visual C++ 6.0
环境下的基本应用，因此本游戏的开发技术上是完全可行
的。
3.2.2
经济可行性分析
该游戏适用于所有人群，
开发该游戏的 费用主要包括开发阶段的费用以及今后的
运行、维护费用。五子棋游戏简单易学，为人民群众喜闻乐见。 该游戏功能强大，界
面简单，用户在使用方面不存在任何障碍。其开发具有很强的经济性。
3.2.3
操作可行性分析
本游戏适用于
Windows
操作系统之上
,
对于该游戏的推广使用提供了 很好的
平台。该游戏使用
C
语言编写，具有很强的移植性，使其可以运行很方便。在操 作
上主要凭借使用
Windows
键盘操作，方便简单。使用前只要对用户 进行简单的说明
即可。
3.3
功能分析
该款游戏主要是由以下五个模块组成：
图
3.1
游戏功能图
4.
概要设计
4.1
五子棋特点与规则
五子棋是两方之间进行的竞技活动，
专用棋盘为
15 *15
，
五连子的方向为横、
竖、
斜；任一方在棋盘上形成横向、竖向、斜向 的连续的相同颜色的五个（含五个以上）
时即为该方胜利；
在棋盘上以对局双方均不可能形成五 连为和棋。
黑白双方依次落子，
由黑方先下，由于先下一方在局面上占优，所以五子棋规则分为 禁手和无禁手两种。
禁手规则：
禁手是 针对先行的黑棋而言，
以限制黑棋的先行优势为目的。
对局中
如果黑棋违反禁手规则将 被判负。
以中国五子棋竞赛规则为例，
有三三禁手
（黑棋一
子落下时同时形成 两个或两个以上的活三，
此子必须为两个活三共同的构成子）
、
四
四禁手（黑 棋一子落下同时形成两个以上的冲四或活四）、长连禁手（黑棋一子落下
形成一个或一个以上的长连）。 无禁手指不对黑棋的先行优势做任何限制。
本系统采用的是无禁手规则。
4.2
流程图
游戏开始后，运行过程如下图
4.1
所示：
图
4.1
游戏运行流程图
当系统运行后，首先看到的是一个选择游戏模式（双人，人 机）的界面，根据要
求选择后，有两种情况，第一种是双人模式，根据游戏的设定先黑方落子，然后白方
落子，而系统此时需要更新棋盘的状态和判断是否产生输赢，若是产生则游戏结束，
若没有产生 输赢，则判断是否棋盘已经落满棋子，若已经落满棋子，则判定为和棋，
否则另一方落子，如此循环，直 到产生输赢或和棋；另一种是人机模式，选择该模式
后，会看到设置界面，可以选择谁是先手，有两种选 择电脑先手、玩家先手，若电脑
先手则根据设定，电脑执黑子先下，之后白方落子，此时因为选择了电脑 先手，所以
电脑落子时优先进攻，
只有在进攻的权值小于防守的权值时优先防守，
（此 处涉及到
电脑的人工智能，
此部分的设计概要详见本章节的电脑智能落子部分）
，每当棋盘落
子后电脑立即更新棋盘的具体信息并判断是否已经产生输赢若是产生则游戏结束，
若
没有产生输赢，则判断是否棋盘已经落满棋子，若已经落满棋子，则判定为和棋，否
则另一 方落子，如此循环，直到产生输赢或和棋，玩家先手，则玩家执黑子先落子，
然后电脑落白子，此时电脑 落子优先防守，其他部分与电脑先手一样。
4.3
双人模式
此模 式较为简单是后面实现人机模式的铺垫。
首先用循环语句和制表符画出整个
棋盘，然后利用绘图 函画出棋子，然后制定自己的落子规则（包含输赢规则），并用
循环语句实现黑白子的轮流下子，如此就 实现了双人对战的目的。
4.4
人机模式
本系统中此功能的实现是在双人模式已经实现的情况下实现，
只是把双人模式中
的其中一个人换 成电脑操作（电脑落子算法参照
4.5
智能算法），在每次落子之后，
调用判断输赢函 数判断是否产生输赢或和棋，
如果产生则游戏结束，
如果没有产生则
继续游戏，直到产 生输赢或和棋，或退出游戏为止。
4.5
智能算法
电脑博弈模仿 人类下棋，
传统算法使用的是博弈树。
两人游戏，
甲有很多位置选
择落子，< br>乙也有很多相对应的下法，
如果所有的方式列表就构成一棵树，
就是搜索树，
也 被称为博弈树。树的根节点先手的第一步位置，下面的走棋方法构成树的子节点，
直到游戏结束。此处的 五子棋棋盘是
15
×
15
的，搜索空间是一个巨大的数字。博弈
算法 的任务是在这些呈几何级数上升的子节点中选出最优的节点，
从而赢得比赛。
整
个算法 分为搜索和估值两部分，
估值是评估所有可能的落子位置的评价，
选择评价最
高的位置 为最终落子位置。
本系统的估值函数为单点估值函数。
单点估值函数的基本思想是评 估当前的静态
情况下，遍历棋盘，对棋盘的每个非空的位置的四个方向进行分析评估
(
横向、竖向、
两条对角线
)
，统计每一个棋型的数量（连五型、冲四型、活四型、活三 型、死三活
二型）
，
不同的棋型根据实际情况中玩游戏时的经验确定一个不同的权重值 ，
最后还
有位置分数的加权
(
不仅要考虑空点对自己的价值，也要考虑其对对 方的价值
)
，如此
就获得了棋盘上的空点的估值。
单点估值函数只能估计一个 空点的价值，
对当前的棋
局，
把所有的空点对己方的有利程度总和和不利程度总和相关 就可得出全局价值。
由
文献
[5. 6. 14]
可知。
本系统中设定了以下几种棋型和相应的权值：
表
4.1
防守棋型及其相应权值表
棋型
权值
连五型
200000
冲四型
1100
活四型
6000
活三型
240
死三活二型
20
表
4.2
进攻棋型及其相应权值表
棋型
权值
连五型
冲四型
2000
活四型
24000
活三型
850
死三活二型
125
根据不同棋型的权值可以计算出棋盘的各点的价值之和，用
V
ij< br>表示点（
i
，
j
）
的总价值，用
A
ij表示点（
i
，
j
）的进攻价值，用
D
ij
表示 点（
i
，
j
）的防守价值，用
d
t
表示防守优先级 数，
a
t
表示进攻优先级数，
其中防守和进攻优先级数是电脑在比较
点（
i
，
j
）的进攻总价值和防守总价值后赋予的，给总价值大的类型设定优 先级数为
2
，而价值小的则为
1
。
则点（
i，
j
）的进攻总价值为该点的所有进攻棋型的和，计算方法为：；
该点的防守总价值为该点的所有防守棋型的和，计算方法为：。
则该点的总价值为：。
用此方法就可遍历棋盘上的所有的空点的总价值，然后比较所 有总价值的大小，
总价值最大的点即为对自己最有利的点。
4.6
悔棋流程
悔棋是棋局类游戏的必须的功能，
在游戏时，如果有人悔棋时，
立即调用悔棋功
能函数，本系统中由于棋盘上的所有的交点都有一个二维 数组的一组数据与之相对
应，而且每次落子后会有一个二维数组记录相应的信息（步数，棋子颜色），因 此此
功能的实现依靠的是
C
中的循环函数。
4.7
输赢判断
本模块功能的实现依靠的是单点估值函数的思想，
即每次落子之后，
遍历以该点
为坐标原点以
5
为半径的棋盘的交点，分析原点 的四个方向（横向、竖向、两条对角
线），判断是否有连五型棋型，若有则产生输 赢，若没有则遍历整个棋盘，查看是否
棋盘已经下满，若已下满则判定为和棋，否则继续游戏。
5.
详细设计
5.1
画出游戏界面
本模块是整 个游戏系统的平台性模块，之后所有的功能都将依附该模块来体现，
主要需实现棋盘的绘制与游戏说明。
本游戏系统选择的是
15*15
的棋盘，
利用制表符
字符串打印输出 棋盘，
并且特别标出天元位置，
与四方星位。
游戏的说明主要有棋局
动态信息 显示，如何移动光标，如何实现落子，如何悔棋以及退出。
利用
switch()< br>语句，
当光标坐标
（
x
，
y
）
中
x =0
，
y=0
则画出棋盘的左上角
“┏”
，
y=14
则画出棋盘的右上角“┓”，
0
x=3或
x=11
时，
y=0
则画出棋盘的左边线“┠”，
y=3或
y=11
则画出棋盘上的四方星位“╋”，
y=14
则画出棋盘的右边 线“┨”，
0
x=7
，
y= 7
则
画出棋盘的天元“╋”，
0
，
y=0
则画出棋盘
的左下角
“┗”
，
y=14
则画出棋盘的右下角
“┛”
，
0
“┷”
；
当
x
为
0
到
14
的其他的值时，
y=0
则画出棋盘的左边线“┠”，
y=14
则画出棋盘的< br>右边线“┨”，
y
为
0
到
14
的其他的值时画出棋盘 的交叉点“┼”
。
棋盘上的交点称为位点（包括交叉点，天元，四方星位，边界交点）。
具体实现如以下程序（仅部分主要代码）：
void printnode(NODE chessboard[][15], int x, int y)
打印棋盘上的一个点
{
textcolor(CHESSBOARD);
[7]
if(chessboard[x][y].step==0)
{
if (x==cursor.x && y==cursor.y)
textcolor(CURSOR);
如果光标在这个点，改成光标颜色
switch(x)
{
case 0:
if(y==0) printf(
┏
左上角
else if(y==14) printf(
┓
右上角
else printf(
┯
上边线
break;
case 3:
if(y==0) printf(
┠
左边线
else if(y==3 || y==11) printf(
＋
星位
else if(y==14) printf(
┨
右边线
else printf(
┼
交叉点
break;
case 7:
if(y==0) printf(
┠
左边线
else if(y==7) printf(
＋
星位
else if(y==14) printf(
┨
右边线
else printf(
┼
交叉点
break;
case 11:
if(y==0) printf(
┠
左边线
else if(y==3 || y==11) printf(
＋
星位
else if(y==14) printf(
┨
右边线
else printf(
┼
交叉点
break;
case 14:
if(y==0) printf(
┗
左下角
else if(y==14) printf(
┛
右下角
else printf(
┷
下边线
break;
default:
if(y==0) printf(
┠
左边线
else if(y==14) printf(
┨
右边线
else printf(
┼
交叉点
} }
}
void printchessboard(NODE chessboard[][15])
{
输出整个棋盘
int i,j;
char letter[]={
ＡＢＣＤＥＦＧＨＩＪＫＬＭＮＯ
n
for(i=0;i<15;i++)
{
行
textcolor(TEXTS);
改为文本颜色
printf(
打印行坐标
for(j=0;j<15;j++)
列
printnode(chessboard,i,j);
打印棋盘的每一块
textcolor(TEXTS);
printf(
}
textcolor(TEXTS);
改为文本颜色
printf(
%s
打印列坐标
printf(
移动
:
方向键
下棋
:ENTERn
悔棋
:U
:F12n
}
图
5.1
人机对战玩家先手初始界面
退
出
图
5.2
人机对战电脑先手初始界面
双人对战模式游戏的初始界面与人机对战电脑先手初始界面一样。
5.2
画出棋子
本模块是在画出棋盘的基础下实现的，要求依次轮流画出黑 白两种颜色的棋子，
且位置必须在棋盘的位点之上，并且要求必须先画黑棋，位置为棋盘的天元位。
根据棋盘上光标所在位置来下棋，
如果当前光标所在位置上有棋子，
则不能在 此
处落子，
则需按下键盘上的方向键来移动光标到没有棋子，
且有利于局势的位置按下
Enter
（回车键）落子
。
具体实现如以下程序（仅部分主要代码）：
else if(chessboard[x][y].color==0)
[7]
{
如果是白棋
if (x==cursor.x && y==cursor.y)
textcolor(SELECTEDWHITE);
被选中的白棋
else textcolor(WHITECHESS);
未被选中的黑棋
printf(
●
}
打印棋子
else
{ if (x==cursor.x && y==cursor.y)
textcolor(SELECTEDBLACK);
被选中的黑棋
else textcolor(BLACKCHESS);
未被选中的黑棋
printf(
●
打印棋子
光标的移动
(
实现在棋盘上任意位置落子
)
：
bool getmove(NODE chessboard[][15])
{
获取光标移动，并响应
当按下悔棋、下子、退出热键时，返回
true
char c; for(;;)
{ c=getch();
if(c==-32)
switch(getch())
{
case 72:
上
cursor.x--;
if(cursor.x<0) cursor.x=0;
renew(chessboard,cursor.x+1,cursor.y);
renew(chessboard,cursor.x,cursor.y); break;
case 80:
下
cursor.x++;
if(cursor.x>14) cursor.x=14;
renew(chessboard,cursor.x-1,cursor.y);
renew(chessboard,cursor.x,cursor.y); break;
case 75:
左
cursor.y--;
if(cursor.y<0) cursor.y=0;
renew(chessboard,cursor.x,cursor.y+1);
renew(chessboard,cursor.x,cursor.y); break;
case 77:
右
cursor.y++;
if(cursor.y>14) cursor.y=14;
renew(chessboard,cursor.x,cursor.y-1);
renew(chessboard,cursor.x,cursor.y); break;
case 134:
退出
quit=true;
return true; }
else if(c==13 && chessboard[cursor.x][cursor.y].step==0)
return true;
下子
else if(c=='U' || c=='u')
{
悔棋
regret=true; return true;
}
}
}
5.3
设置棋局规则
本模块实现的是游戏的规则，包括落子规则，悔棋规则，输赢规则。
5.3.1
落子规则
本系统的实现整体上采用的是无禁手五子棋游戏规则。
落子规则包括落子位置与
落子顺序。
落子位置其实是对第一颗棋子的限定，
即 第一颗棋子必须落在棋盘的天元
（也就是棋盘的最中间）
，
而后只规定了必须落在棋盘 的位点之上，
不能落在空白处，
而落子顺序其实是从第一次下子开始的，
且第一颗棋子 必须是黑子，
之后黑白棋就开
始轮流落子，直到产生输赢为止。
本系统中涉 及到的五子棋的基本棋型有防御棋型和进攻棋型两类，
具体有：
连五
型，活四型，冲四 型，活三型，死三活二型五种，具体如下：
图
5.3
连五型（黑棋）
图
5.4
活四型（黑棋）
图
5.5
冲四型（黑棋）
图
5.6
活三型（黑棋）