java 五子棋遊戲

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五子棋遊戲

一，1.五子棋的基本常識

與任何一種競技棋一樣，五子棋的每一局棋也分為三個階段：開局，中局和殘局。

五子棋的開始階段稱為開局，或稱布局。其開局階段是十分短暫的，大約在七著與十幾著之間。在這一階段的爭奪中，雙方的布局，應對將對以後的勝負起著極為關鍵的作用。在開局階段取得的形勢好壞，主動與被動，先手與後手的優劣程度，往往直接影響中局的戰鬥。因此積極處理好開局和開局向中局的過渡十分重要。

五子棋是從一至五，逐漸布子，發展連繫，同時運用限制和反限制的智慧，在連子的過程中為自己的棋子爭得相對的主動權和優勢，逐步擴充優勢，或者從劣勢轉化為優勢，擊潰對方的防線，最後連五取勝或抓禁手取勝或迫使對方投子認負。

2、五子棋比賽的相關規定

(1) 職業連珠規則

a. 黑方先下子，白後下，從天元開始相互順序落子。

b. 最先在棋盤橫向、豎向、斜向形成連續的相同色五個棋子的一方為勝。

c. 黑棋禁手判負，白棋無禁手。黑棋禁手包括“三三”(包括“四三三”)、“四四”(包括“四四三”)、“長連”。即黑棋只能以“四三”取勝。 有關術語解釋請見圖示說明。

d. 如分不出勝負，則定為平局。對局中拔子、中途退場均判為負。

e. 五連與禁手同時形成，判勝。

(2) 比賽中的規定和特例

a. 對局開始前，雙方猜子，大數減小數，單數交換，偶數不換。

b. 白棋第一手(即盤面第二著棋)應在天元為界自己一側布子，主要以示尊重對方，之後雙方可任意行子。

c. 對局中雙方應遵守“職業連珠五子棋規則”，如出現爭議，應由裁判判定。 

 

d. 對局中掉子(棋子掉落在棋盤上)的一方判負。如遇推子或蹭子，以盤面第一落點為準。用手將棋子扶正不算違規。

e. 對局中應禮貌行棋，防止不正常聲音、動作影響對方思考。

f.. 比賽結束後，雙方應將各自棋子放回原處。

g. 對局中如黑方出現禁手，白方應立即指出禁手點，黑方即負。如白方在黑方出現禁手後，又下一步白子，黑棋禁手則不成立了。

h. 比賽對局時間，雙方分別為15分鐘、1小時、2小時、5小時四個等級標準，逾時判負。

(3) 特殊規定

職業五子棋雖然對黑棋採取了種種限制，但黑子先行的優勢依然很大。因此，在高段位的職業比賽中，又出現了三種特殊的規定。

a. 指定打法：是指比賽雙方按照約定好的開局進行對弈，由白棋先行。

b. 三手可交換：是指黑棋下盤面第3手棋後，白方在下第四手之前，如感覺黑方棋形不利於己方，可提出交換，即執白棋一方變為執黑棋一方，而黑方不可以不換。

c. 五手兩打法：是指黑棋在下盤面上關鍵的第5手棋時，必須下兩步棋，讓白棋在這兩步棋中拿掉一粒棋子，然後再繼續對弈。一般說來，白棋肯定拿掉對白方不利的一點，而保留對黑方較為不利的那點讓黑方行棋。

二 ，代碼地址 https://github.com/kongxiangyu/test/tree/master

三，

1、系統用例模型設計

 

五子棋系統應該具有選擇玩家先落子還是電腦先落子的功能，應該具有開始遊戲和重新開始的功能，當然了，必須具有在玩家指定位置落子的功能。以上描述，用使用案例圖在圖1中做進一步描述。這部分功能，主要通過介面與系統的互動來實現。

各個用例，簡單描述如下：

l 選擇電腦先落子：選擇後，在遊戲過程中，由電腦執黑子，先落子；玩家執白子，於電腦後落子；

l 選擇玩家先落子：選擇後，在遊戲過程中，由玩家執黑子，先落子；電腦執白子，於玩家後落子；

l 落子：原則上說，只要不違反禁手規則，在玩家滑鼠點擊最近的落子點落子，但是在本系統中，簡單起見，沒有考慮禁手規則；

l 開始遊戲：選擇後，根據設定的電腦還是玩家先落子，開始遊戲；

l 重新開始：在遊戲途中，可以選擇重新開始，中斷遊戲並重新開始遊戲。

同時，五子棋系統本身應該具有棋盤繪製、棋勢掃描、棋勢排序、棋勢評估、擇位落子，以及勝負判定的功能，尤其是對於棋勢排序、棋勢評估和擇位落子，這裡是體現五子棋系統人工智慧（AI）的關鍵之處。以上描述，用使用案例圖在圖2中進一步描述。

l 棋盤繪製：繪製19*19的棋盤及相關按鈕和選項，並負責電腦、玩家落子後棋子的具體繪製；

l 棋勢掃描：掃描目前棋盤上的所有八個方向上的落子情況，擷取整個對弈雙方的棋勢；

l 棋勢排序：對擷取的八個方向的棋勢（實際上下合一，左右合一，左下右上合一，坐上右下合一，為四個方向），進行排序，便於進行棋勢評估；

l 棋勢評估：分別對電腦和玩家的棋勢進行評估，量化棋勢；

l 擇位落子：比較電腦和玩家的棋勢，若有利於玩家，則採取“守、堵”的策略，若有利於電腦，則採取“攻、走”的策略；

l 勝負判定：每次電腦或是玩家落子後，判斷勝負情況，若出現“五子連珠”，則“連珠”一方取勝，另一方失敗，遊戲結束。

3、系統模組設計

為了實現五子棋系統本身具有的功能，將系統分為這幾個模組：五子棋主模組、棋勢掃描模組、棋勢排序模組、棋勢評估模組以及隨機落子模組。其中，五子棋主模組實現棋盤繪製、勝負判定的功能，以及對弈過程中對比雙方棋勢的擇位落子模組。棋勢掃描模組、棋勢排序模組、棋勢評估模組分別實現棋勢掃描、棋勢排序、棋勢評估的功能；而隨機落子模組則實現在前兩步棋勢尚未形成時，電腦緊鄰玩家落子位置隨機擇位落子的功能，是使用案例圖中擇位落子功能的一部分。

對應的，系統一共有五個類，分別對應五個模組；分別為：五子棋主模組Gobang類、棋勢掃描StatusScan類、棋勢排序StatusSort類、棋勢評估StatusEvaluation類，以及隨機落子RandomPlay類。

 

四、五子棋的實現與測試

 

1、Gobang類的實現

 

Gobang類是五子棋的核心類，棋盤繪製、棋子落子，響應事件的處理，遊戲的控制和模式設定，勝負判定，以及對棋勢掃描、排序、評估等的調用都在這裡實現。Gobang類的類圖。

 

 

 

 

 

 

其中棋盤的繪製，有paint()和init()來實現，棋子落子由setQizi()來實現，響應事件的處理也在這個類中添加監視器並處理，而遊戲的控制和設定在Game_start()和Game_rastart()中實現，遊戲勝負的判定由Judge()方法和四個判定不同方向上是否五子連珠的Game_win_*()函數來實現。而最為重要的棋勢掃描、排序和評估，則由其屬性scanp、scanc、sort、evaluatep、evaluatec分別調用它們的方法來實現。隨機落子由屬性randomPlay調用其方法實現。

 

2、StatusScan類的實現

 

StatusScan類通過掃描目前棋盤上的所有八個方向上的落子情況，擷取整個對弈雙方的棋勢。StatusScan類的類圖。

 

 

 

 

 

 

 

 

其中三維數組shape為一個20*20*5的數組，用來儲存所擷取的整個對弈雙方的棋勢。當然了，在實際實現中，執行個體化了兩個StatusScan類的對象scanp和scanc，這兩個對象分別用來儲存玩家的棋勢和電腦的棋勢。而statusScan()方法具體實現從棋盤上擷取整個棋勢的具體過程，參數chesspad儲存棋盤上的詳細落子情況，參數colour決定需要擷取的是黑方的棋勢還是白方的棋勢。具體掃描時，對於棋盤(i, j)處，有上下、左右、左下右上、坐上右下八個方向，但是統計時，將上下、左右、左下右上、左上右下分別合一，則一共有四個結果，分別儲存在shape[i][j][0]、shape[i][j][1]、shape[i][j][2]、shape[i][j][3]中。

 

3、StatusSort類的實現

 

StatusSort類對StatusScan類掃描得到的棋勢進行排序，以便於做進一步的棋勢評估。StatusSort類的類圖。

 

 

 

 

 

其中，StatusSort類只有一個方法statusSort()，參數shape即為StatusScan類掃描擷取的棋勢資料，該方法主要是對shape中的棋勢資料進行排序，使得shape數組滿足以下條件：

 

 

 

排序後的結果仍然儲存在shape數組中。

 

4、StatusEvaluation類的實現

 

StatusEvaluate類對StatusSort類排序過的棋勢進行評估，為對弈時電腦擇位落子提供依據。StatusEvaluate類的。

 

 

 

 

其中，StatusEvaluate類也只有一個方法statusEvaluate()，參數shape即為StatusSort類排序後的棋勢，該方法主要是根據棋盤上每一個位置(i, j)的棋勢資料shap[i][j][0]、shap[i][j][1]、shap[i][j][2]以及shap[i][j][3]的取值，計算該位置的棋勢評估值，並儲存在shap[i][j][4]中。此外，還要比較每一個位置的棋勢評估值，將最大的評估值記錄在屬性max中，相應的位置座標記錄在max_x和max_y中。

 

5、RandomPlay類的實現

 

RandomPlay類主要是在前兩步，棋勢尚未形成，在玩家落子後，電腦緊鄰玩家落子位置，隨機落子。RandomPlay類的類圖

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其中，方法randomPlay()方法具體實現這一過程，屬性chesspad儲存目前棋盤上的落子情況，參數a、b即為玩家最近一次的落子位置。randomPlay()方法通過檢測隨機數的值，分別在緊鄰玩家落子(a, b)處的正上、正下、正左、正右、左下、右上、左上以及右下八個位置中的一個位置落子，最終選取的電腦落子位置，儲存在屬性x、y之中。

 

6、五子棋系統的測試

 

運行系統後，選擇“讓讓電腦也無妨”，單擊“人機對戰，快衝啊”，開始遊戲。遊戲過程中，能夠正確顯示相關的遊戲資訊，10所示。

 

 

 

運行

 

五，問題及解決方案、心得體會

 

通過五子棋實驗，從分析、設計、編程、調試，到最後運行成功，自己得到了很多的鍛煉。

 

 

 

 

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