郑州科技学院课程设计论
文
基于C#的五子棋游戏的设计与实现
学生姓名：王新年
学号：201015066
年级专业：10级计科二班
指导老师：王玉萍
学院：信息工程学院
1 引言 (1)
1.1 五子棋介绍 (1)
2 软件架构 (1)
3 五子棋设计说明 (2)
3.1 主要成员变量说明 (2)
3.2 回溯栈元素类——StackElement (3)
3.3 棋子点属性类——qzdianshuxing (3)
3.4 主要成员函数说明 (3)
3.5 实现人机对弈的主要函数 (7)
3.6 实现菜单功能的函数 (26)
3.6 程序运行界面 (30)
4 心得体会 (311)
1 引言
1.1 五子棋介绍
五子棋是起源于中国古代的传统黑白棋种之一。现代五子棋日文称之为“連珠”，英译为“Renju ”，英文称之为“Gobang ”或“FIR ”（Five in a Row 的缩写），亦有“连五子”、“五子连”、“串珠”、“五目”、“五目碰”、“五格”等多种称谓。
五子棋不仅能增强思维能力，提高智力，而且富含哲理，有助于修身养性。五子棋既有现代休闲的明显特征“短、平、快”，又有古典哲学的高深学问“阴阳易理”；它既有简单易学的特性，为人民群众所喜闻乐见，又有深奥的技巧和高水平的国际性比赛；它的棋文化源渊流长，具有东方的神秘和西方的直观；既有“场”的概念，亦有“点”的连接。它是中西文化的交流点，是古今哲理的结晶。
2 软件架构
软件的总体架构如图2.1：
人机对战 人人对战 主界面 游戏控制 游戏模式 重
新开
始 退出 声音控制 悔棋 开始
图2.1 软件架构
3 五子棋设计说明
3.1 主要成员变量说明
1）选择游戏模式标志——m_renren
用来表示当前玩家选择游戏的情况，当m_renren为false时，表示人机对战；为true时，表示人人对弈。
2）游戏开始标志——begin
用来判断当前游戏是否开始
3）音效标志——sound
在下棋过程中，判断是否需要声音，当sound为true时，表示玩家需要声音，否则的话，玩家不需要声音。
4）谁先下的标志——first
这个标志只对人机对弈时有效。当first为true时，表示人先下，否则，电脑先下。
5）棋盘数据——points
points为棋盘情况数组，是用一个15*15的二维数组来表示的。points[i,j]=2表示此处无子，points[i,j]=1表示此处为黑子 points[i,j]=0表示此处为白子。
6）棋子颜色标志——qzcolor
用来表示当前棋子的颜色，qzcolor=1时表示黑棋，qzcolor=0时表示百棋。
7）棋子数据——qz
表示棋子所放的位子，是用一个15*15的PictureBox类型的二维数组来表示。它还可以用来显示当前棋子的图片。
8）oldMovePoint
用来记录鼠标经过后点的位置。
9）backStack
用于悔棋的栈。
10）backTrackStack
用于回溯的栈
11）结局——result
用枚举类型来表示结局。如：
public enum result : int//结局
{
lose = -1,
equal,
win
}
3.2 回溯栈元素类——StackElement
成员变量：
1）qzColor 棋子的颜色
2）bestFivePoints 最好点的位置
3）pointsCount 计算最好点的数目
4）pointNumber 点的数目
5）Theresult 结局
6）stepNumber 预测的步数
3.3 棋子点属性类——qzdianshuxing
成员变量：
1）blackConnect 黑棋子i个（包括活棋）的连接条数2）blackActive 黑活棋i个的连接条数
3）whiteConnect 白棋子i个（包括活棋）的连接条数4）whiteActive 白活棋i个的连接条数
5）tempActive3 活棋数为3的连接条数
3.4 主要成员函数说明
1）初始化棋盘——Initializeqp
初始化操作包括以下几个步骤：
●设置棋子所在的位置
●设置棋子的大小
●初始化棋子的背景颜色
●将棋子的sizemode设置为 CenterImage
●将棋子的可见性设置为false
●将棋子添加到form上。
2）绘制棋盘——Form1_Paint
其主要是画出以40*40的大小为每一小格，代码如下：
for (i = 0; i < 15; i++)
{
g.DrawLine(myPen, 30 + i * 40, 50, 30 + i * 40, 610);
g.DrawLine(myPen, 30, 50 + i * 40, 590,
50 + i * 40);
}
3）绘制光标——Form1_MouseMove
当鼠标在棋盘上移动时，当前的显示画红方框，过去的显示和背景一样颜色的方框。
当前的红方框代码如下：
if (10 < e.X && 10< e.Y &&e.X { x = ((e.X - 10) / 40) * 40 + 30; y = ((e.Y - 10) / 40) * 40 + 50; g.DrawLine(newpen, x - 15, y - 15, x - 15, y - 5); g.DrawLine(newpen, x - 15, y - 15, x - 5, y - 15); g.DrawLine(newpen, x + 15, y - 15, x + 5, y - 15); g.DrawLine(newpen, x + 15, y - 15, x + 15, y -5); g.DrawLine(newpen, x - 15, y + 15, x - 15, y + 5); g.DrawLine(newpen, x - 15, y + 15, x - 5, y + 15); g.DrawLine(newpen, x + 15, y + 15, x + 15, y + 5); g.DrawLine(newpen, x + 15, y + 15, x + 5, y + 15); oldMovePoint.X = x; oldMovePoint.Y = y; } 过去的方框代码如下： if (oldMovePoint.X != -1) { g.DrawLine(oldpen, oldMovePoint.X - 15, oldMovePoint.Y - 15, oldMovePoint.X - 15, oldMovePoint.Y - 5); g.DrawLine(oldpen, oldMovePoint.X - 15, oldMovePoint.Y - 15, oldMovePoint.X - 5, oldMovePoint.Y - 15); g.DrawLine(oldpen, oldMovePoint.X + 15, oldMovePoint.Y - 15, oldMovePoint.X + 5, oldMovePoint.Y - 15); g.DrawLine(oldpen, oldMovePoint.X + 15, oldMovePoint.Y - 15, oldMovePoint.X + 15, oldMovePoint.Y - 5); g.DrawLine(oldpen, oldMovePoint.X - 15, oldMovePoint.Y + 15, oldMovePoint.X - 15, oldMovePoint.Y + 5); g.DrawLine(oldpen, oldMovePoint.X - 15, oldMovePoint.Y + 15, oldMovePoint.X - 5, oldMovePoint.Y + 15); g.DrawLine(oldpen, oldMovePoint.X + 15, oldMovePoint.Y + 15, oldMovePoint.X + 15, oldMovePoint.Y + 5); g.DrawLine(oldpen, oldMovePoint.X + 15, oldMovePoint.Y + 15, oldMovePoint.X + 5, oldMovePoint.Y + 15); } 4）下棋子——putqz 下棋子有两种可能性，一是知道一个点的横纵坐标；二是知道一个点。 下面我就说一说知道x，y坐标的情况，第二种情况只要调用第一种情况就行了。 假如下的是一个黑棋子，将qz的背景图设置为blackstone，并将此处标记为已下黑棋，并将此棋子标记为最后落子指示。 如果悔棋的栈不为空，将其弹出栈，并将qz的图像设置为什么都没有，再将其压入栈。同理，白旗也跟这一样做。代码 如下： if (qzcolor==1) { qz[x, y].BackgroundImage = global::五子棋.Properties.Resources.blackstone; points[x, y] = 1; qz[x, y].Image = global::五子 棋https://www.doczj.com/doc/565611444.html,stblackstone; if (backStack.Count > 0) { temp = (Point)backStack.Pop(); qz[temp.X, temp.Y].Image = global::五子棋.Properties.Resources.nullll; backStack.Push(temp); } } else { qz[x, y].BackgroundImage = global::五子棋.Properties.Resources.whitestone; points[x, y] = 0; qz[x, y].Image = global::五子 棋https://www.doczj.com/doc/565611444.html,stwhitestone; if (backStack.Count > 0) { temp = (Point)backStack.Pop(); qz[temp.X, temp.Y].Image = global::五子棋.Properties.Resources.nullll; backStack.Push(temp); } } 最后将其可见性设置为true。 5）开始函数——start 当棋局开始时，就应将棋盘初始化，使棋盘上没有棋子。如果有悔棋，就要将悔棋栈清空。代码如下: if (!begin) { begin = true; for (x = 0; x < 15; x++) for (y = 0; y < 15; y++) { qz[x, y].Visible = false; points[x, y] = 2; } while (backStack.Count > 0) backStack.Pop(); } 3.5 实现人机对弈的主要函数 6）察看两点之间的棋子数函数——ConnectqpCount 这个函数主要求两点之间可能形成五连子的qzcolor色棋的连子数(包括活期)。首先，求出两点之间总共的棋子数，并判断棋子所在哪个方向。沿着这个方向每个点的坐标，并察看这几个点中有没有反色的棋子。如果有，棋子数设为0，否则的话，棋子数自加1。代码如下： int x, y, i, j, length, xPlus = 0, yPlus = 0, sum, maxSum = 0; length = Math.Max(Math.Abs(point1.X - point2.X), Math.Abs(point1.Y - point2.Y)) + 1; if (point1.X != point2.X) xPlus = 1; if (point1.Y != point2.Y) yPlus = (point2.Y - point1.Y)/Math.Abs(po int2.Y - point1.Y); for (i = 0; i < length - 4; i++) { x = point1.X + i * xPlus; y = point1.Y + i * yPlus; sum = 0; for (j = 0; j < 5; j++) {//察看两点之间当中有没有反色 if(points[x + j * xPlus, y + j * yPlus] == qzcolor) sum++; else if (points[x + j * xPlus, y + j * yPlus] == -qzcolor+1) { sum = 0; break; } } if (maxSum < sum) maxSum = sum; } return maxSum; 7）察看两点之间是否存在活棋的函数——ActiveConnectqp 这个函数主要求两点之间qzcolor色棋是否存在活棋。temp1变量表示在一直线上，比如，一条向下的直线，则表示点point1上方可下的个数；而temp2表示点point2下方可下的个数。代码表示为： temp1 = Math.Min(Math.Min(Math.Min(5 - count, point1.X), point1.Y), 14 - point1.Y); temp2 = Math.Min(Math.Min(Math.Min(5 - count, 14 - point2.X), 14 - point2.Y), point2.Y); 则长度表示为： length = Math.Max(Math.Abs(point1.X - point2.X), Math.Abs(point1.Y - point2.Y)) + 1 + temp1 + temp2; 先求两点之间qzcolor色棋的棋子个数，做法和函数ConnectqpCount一样。再判断它是否是活棋。当参数count 和所得两点之间qzcolor色棋的棋子个数相等，并且两头都没下棋子时，它为活棋。否则，反之。代码如下： if (point1.X != point2.X) xPlus = 1; if(point1.Y != point2.Y) yPlus = (point2.Y - point1.Y) / Math.Abs(point2.Y - point1.Y); for (i = 0; i < length - 4; i++) { x = point1.X - temp1 * xPlus + i * xPlus; y = point1.Y - temp1 * yPlus + i * yPlus; if (x + 4 * xPlus > 14 || y + 4 * yPlus > 14) break; sum = 0; for (j = 0; j < 4; j++) { if(points[x + j * xPlus, y + j * yPlus] == qzcolor) sum++; else if (points[x + j * xPlus, y + j * yPlus] == -qzcolor+1) { sum = 0; break; } } if (0 < x && 0 <= y - yPlus && y - yPlus <= 14) { if (sum == count && points[x - xPlus, y - yPlus] == 2 && points[x + 4 * xPlus, y + 4 * yPlus] == 2) return true; } } 8）查看是否被破坏活期——BreakActiveConnectqp 在(x,y)处放qzcolor色棋后形成活count,且放一反色棋后破坏棋形成活count。代码如下： if (!ActiveConnectqp(qzcolor, count, point1, point2)) return false; if (count == 5) return false; else if (count == 4) return true; else { bool blnFlag; points[x, y] = -qzcolor+1; blnFlag = !ActiveConnectqp(qzcolor, count - 1, point1, point2); points[x, y] = qzcolor; return blnFlag; } 9）查看是否是最好的点——FindBestPoint 首先，查看有没有最佳点，并形成栈元素。如果没有，返回false；否则，将这栈元素压入回溯栈中。当栈非空时，将栈元素弹出，如果栈中的pointNumber小于pointCount时，在棋盘上下一棋。如果赢棋，不再继续探测，并在棋盘上退一棋。如果和棋的话，也不再继续探测，并在棋盘上退一棋。 否则，继续下棋并探测。如果栈顶元素无点，弹出后栈必非空，并在棋盘上退一棋。如果栈顶元素中点均已试过，则寻找栈顶元素中点的最好结局，并寻找最佳步数。实现的代码如下： result totalresult = result.lose; int i, bestStepNumber = 0; StackElement tempStackElement = new StackElement(); if (first) { qzcolor = 0; if (!FindBestFivePointsAndFormAStackElement(qzcolor, ref tempStackElement)) return false; } else { qzcolor = 1; if (!FindBestFivePointsAndFormAStackElement(qzcolor, ref tempStackElement)) return false; } backTrackStack.Push(tempStackElement); while (backTrackStack.Count > 0)//栈非空 { tempStackElement = (StackElement)backTrackStack.Pop(); if (tempStackElement.pointNumber < tempStackElement.pointsCount) { //在棋盘上下一棋 points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement .pointNumber].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointN umber].Y] = tempStackElement.qzColor; if (Win(tempStackElement.qzColor, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointN umber])) {//赢棋，不在继续探测 tempStackElement.theresult[tempStackElement.pointNumber] = result.win; tempStackElement.stepNumber[tempStackElement.pointNumbe r] = backTrackStack.Count + 1; //在棋盘上退一棋 points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement .pointNumber].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointN umber].Y] = 2; tempStackElement.pointNumber++; backTrackStack.Push(tempStackElement); } else if (backTrackStack.Count == M - 1) {//将此元素压入栈后栈满，不在继续探测 tempStackElement.theresult[tempStackElement.pointNumber] = result.equal; tempStackElement.stepNumber[tempStackElement.pointNumbe r] = M; //在棋盘上退一棋 points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement .pointNumber].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointN umber].Y] = 2; tempStackElement.pointNumber++; backTrackStack.Push(tempStackElement); } else {//另一方继续下棋向下探测 tempStackElement.pointNumber++; backTrackStack.Push(tempStackElement); FindBestFivePointsAndFormAStackElement(-tempStackElemen t.qzColor+1, ref tempStackElement); backTrackStack.Push(tempStackElement); } }//end if else//栈顶元素无点或点均已试过 { if (tempStackElement.pointsCount == 0)//栈顶元素无点，且弹出后栈必非空 { tempStackElement = (StackElement)backTrackStack.Pop(); tempStackElement.theresult[tempStackElement.pointNumber - 1] = result.win; tempStackElement.stepNumber[tempStackElement.pointNumbe r - 1] = backTrackStack.Count + 1; //在棋盘上退一棋 points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement .pointNumber - 1].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointN umber - 1].Y] = 2; backTrackStack.Push(tempStackElement); } else//栈顶元素中点均已试过 { //寻找栈顶元素中点的最好结局 totalresult = tempStackElement.theresult[0]; for (i = 0; i < tempStackElement.pointsCount; i++) if (totalresult < tempStackElement.theresult[i]) totalresult = tempStackElement.theresult[i]; //寻找最佳步数 if (totalresult == result.win) { bestStepNumber = M + 2; for (i = 0; i < tempStackElement.pointsCount; i++) if (totalresult == tempStackElement.theresult[i] && bestStepNumber > tempStackElement.stepNumber[i]) bestStepNumber = tempStackElement.stepNumber[i]; } else//totalresult==result.equal 或lose { bestStepNumber = 0; for (i = 0; i < tempStackElement.pointsCount; i++) if (totalresult == tempStackElement.theresult[i] && bestStepNumber < tempStackElement.stepNumber[i]) bestStepNumber = tempStackElement.stepNumber[i]; } if (backTrackStack.Count > 0)//栈非空 { tempStackElement = (StackElement)backTrackStack.Pop(); tempStackElement.theresult[tempStackElement.pointNumber - 1] = (result)(0 - totalresult); tempStackElement.stepNumber[tempStackElement.pointNumbe r - 1] = bestStepNumber; //在棋盘上退一棋 points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement .pointNumber - 1].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointN umber - 1].Y] = 2; backTrackStack.Push(tempStackElement); } } } } for (i = 0; i < tempStackElement.pointsCount; i++) if (totalresult == tempStackElement.theresult[i] && bestStepNumber == tempStackElement.stepNumber[i]) break; bestPoint = tempStackElement.bestFivePoints[i]; return true; 10）寻找最佳的五个点，并形成栈元素——FindBestFivePointsAndFormAStackElement 函数主要是找最佳点，并形成栈元素。如果找到，返回true；否则。返回false。要找 最佳点，就是找权值最大的点。首先，计算出棋盘上每一个点的权值，并找出最大的一个。代码如下： int[,] qpPower = new int[15, 15]; bool blnHaveFound; int x, y, i, max; tempStackElement.pointsCount = 0; for (x = 0; x < 15; x++) for (y = 0; y < 15; y++) qpPower[x, y] = GetqpPower(qzcolor, x, y); for (i = 0; i < 5; i++) {//求第i个最佳点 max = 0; for (x = 0; x < 15; x++) for (y = 0; y < 15; y++) if (max < qpPower[x, y]) max = qpPower[x, y]; for (x = 0; x < 15; x++) { blnHaveFound = false; for (y = 0; y < 15; y++) if (max == qpPower[x, y]) { tempStackElement.bestFivePoints[i] = new Point(x, y); tempStackElement.pointsCount++; qpPower[x, y] = -1; blnHaveFound = true; break; } if (blnHaveFound) break; } } if (tempStackElement.pointsCount == 0) return false; else { tempStackElement.qzColor = qzcolor; tempStackElement.pointNumber = 0; return true; } 11）求权值——GetqpPower 定义八个方向：左，右，上，下，左上，右下，左下，右上。 代码如下： left = new Point(Math.Max(0, x - 4), y); right = new Point(Math.Min(14, x + 4), y); top = new Point(x, Math.Max(0, y - 4)); down = new Point(x, Math.Min(14, y + 4)); temp = Math.Min(x - left.X, y - top.Y); leftTop = new Point(x - temp, y - temp); temp = Math.Min(x - left.X, down.Y - y); leftDown = new Point(x - temp, y + temp); temp = Math.Min(right.X - x, y - top.Y); rightTop = new Point(x + temp, y - temp); temp = Math.Min(right.X - x, down.Y - y); rightDown = new Point(x + temp, y + temp); 如果颜色是黑色，处理黑棋连子情况：如果这个点没有下棋子，则在此置为1，表示这点下的是黑棋。然后看这个点各个方向黑棋子的数目是多少，并看是否是活棋，再作出处理。最后，将此点处置为2。表示这点没有下棋子。处理白棋连子情况：在此点处置为0，表示这点下的是白棋。然后看这个点各个方向白棋子的数目是多少，并在此放一白棋破坏黑棋，再做出相应的处理。如果各个方向上出现3个的活棋。就将tempActive3自加1。最后，将此点处置为2。表示这点没有下棋子。设置权值：形成黑棋五个的权值设为150000；形成白棋五个的权值设为140000；形成黑活棋个数为4或形成两条以上黑棋个数为4的权值设为130000；形成一条黑棋个数为4并且一条为黑活棋个数为3的权值为120000；形成一条黑棋个数为4或一条 以上黑棋个数为3的权值110000；形成白活棋个数为4或形成两条以上白棋个数为4的权值设为100000；形成一条黑棋个数为4并且一条为黑活棋个数为3的权值为120000；形成一条白棋个数为4并且一条为白活棋个数为3的权值为90000；两条以上白活棋个数为3的权值为80000；形成一条白棋个数为4或一条以上白棋个数为3的权值为70000；同样，如果颜色为白色，做法和以上的差不多。代码如下: if (qzcolor == 1) { if (points[x, y] != 2) return -2; else { /// ///处理黑棋连子情况 /// points[x, y] = 1; //左右方向 connectCount = ConnectqpCount(1, left, right); qzdsx.blackConnect[connectCount]++; if (ActiveConnectqp(1, connectCount, left, right)) { qzdsx.blackConnect[connectCount]--; qzdsx.blackActive[connectCount]++; } //上下方向 connectCount = ConnectqpCount(1, top, down); qzdsx.blackConnect[connectCount]++; if (ActiveConnectqp(1, connectCount, top, down)) {
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