前言
近期在准备计算机博弈大赛，前两天把沈阳航空航天大学2017年的全国计算机博弈大赛五子棋的代码找了出来，研究了一下，觉得还是学到了很多东西的，以下是我自己的一些对于这套代码的理解，如有不对的地方，欢迎斧正！
一、源代码
代码下载地址：github: 五子棋源代码.
（源代码有些地方过于冗长，代码稍有改动）
#include "stdio.h"
#include "math.h"
#include "windows.h"
#include "time.h"//使用当前时钟做种子
#include "conio.h"
#define N 15 //定义棋盘大小
#define M N+8 //定义数据棋盘大小
int chess[N][N];//棋盘，用于储存下子位置
int count[M][M];//数据棋盘，用于储存下子位置和盘外数据
char buffer[N * 2 - 1][N * 4 - 3];//缓冲器，用于储存下子位置，盘外数据，和棋盘符号
long sum[M][M] = {
{
0} };//得分棋盘，储存得分情况
int p[20][5];//储存该位置的所有可能的五连珠情况
int player = 1, ai = 2, error = -1;
int num;//双方回合总数
int now;//设置下棋标志
int flag0;//确定己方已下子
int gs;//游戏结束标志
// 基础函数
void RunGame();//进行整个对局
int Menu();//设置开始菜单
void Initialize();//初始化棋盘，数据棋盘，和缓冲器
void Print(int x, int y);//将数据写入数据棋盘，和缓冲器
void Buf_Display();//利用双缓冲将缓冲器数据输出到屏幕
int Judge_Display();//输出胜负情况
//双方对局函数
void PGame();//玩家对局函数
void CGame();//电脑对局函数
//输入函数
void Input(int *x, int *y);//键盘方向键控制，空格键输入
void Mark(int x0, int y0, int x, int y);//标记下子位置
//电脑判断函数
int Basic_condition(int x, int y);//判断下子位置是否出界
void Find_point(int *pp, int *qq);//找到最佳性最优的下子位置
int JUDGE(int x, int y);//判断胜负
void Grade();//计算所有位置的得分
void Base(int i, int j);//坐标为（i-4,j-4）的所有五连珠情况
long Assessment(int num1, int num2);//评分标准
//主程序
int main()
{
system("title 简易五子棋");//设置标题
system("mode con cols=58 lines=29");//设置窗口大小
system("color E0");//设置颜色
Initialize();//初始化棋盘，数据棋盘，和缓冲器
RunGame();//进行整个对局
return 0;
}
/***********************************************************************************************************************************************************/
void RunGame()//进行整个对局
{
switch (Menu())
{
case 1:
while (1)
{
PGame();//玩家对局函数
if (Judge_Display())
{
break;//对局结束
}
CGame();//电脑对局函数
if (Judge_Display())
{
break;//对局结束
}
}//while
break;
case 2:
now = ai;
count[N / 2 + 4][N / 2 + 4] = now; chess[N / 2][N / 2] = now;
Print(N / 2, N / 2);//将数据写入数据棋盘，和缓冲器
num++;
while (1)
{
PGame();//玩家对局函数
if (Judge_Display())
{
break;//对局结束
}
CGame();//电脑对局函数
if (Judge_Display())
{
break;//对局结束
}
}//while
break;
case 3:
now = 1;
count[N / 2 + 4][N / 2 + 4] = now; chess[N / 2][N / 2] = now;
Print(N / 2, N / 2);//将数据写入数据棋盘，和缓冲器
num++;
while (1)
{
CGame();//电脑对局函数
if (Judge_Display())
{
break;//对局结束
}
}
break;
default:;
}
}
/***********************************************************************************************************************************************************/
int Menu()//设置开始菜单
{
int x;
printf("方向键移动，空格键确定\n");
printf("1、玩家先手\n");
printf("2、玩家后手\n");
printf("3、电脑自对弈\n");
scanf("%d", &x);
return x;
}
void Initialize()//初始化棋盘，数据棋盘，和缓冲器
{
int i, j;
//初始化数据棋盘
for (i = 0; i < M; i++)
{
for (j = 0; j < M; j++)
{
if ((i < 4 || i >= M - 4) && (j < 4 || j >= M - 4))
{
count[i][j] = error;
}
}
}
//初始化缓冲器
for (i = 0; i < N * 2 - 1; i++)
{
for (j = 0; j < N * 4 - 3; j++)
{
if (i == 0 && j == 0)//以下为边缘棋盘样式
buffer[i][j] = 'a';//"┏";
else if (i == 0 && j == (N * 4 - 3) - 1)
buffer[i][j] = 'b';//"┓";
else if (i == (N * 2 - 1) - 1 && j == (N * 4 - 3) - 1)
buffer[i][j] = 'c';//"┛";
else if (i == (N * 2 - 1) - 1 && j == 0)
buffer[i][j] = 'd';//"┗";
else if (i == 0 && j % 4 == 0)
buffer[i][j] = 'e';//"┯";
else if (i == (N * 2 - 1) - 1 && j % 4 == 0)
buffer[i][j] = 'f';//"┷";
else if (i % 2 == 0 && j == 0)
buffer[i][j] = 'g';//"┠";
else if (i % 2 == 0 && j == (N * 4 - 3) - 1)
buffer[i][j] = 'h';//"┨";
else if ((i == 0 || i == (N * 2 - 1) - 1) && (j / 2) % 2 != 0)
buffer[i][j] = 'i';//"━";
else if (i != 0 && i != (N * 2 - 1) - 1 && i % 2 == 0 && (j / 2) % 2 != 0)
buffer[i][j] = 'j';//"—";
else if (i % 2 != 0 && (j == 0 || j == (N * 4 - 3) - 1))
buffer[i][j] = 'k';//"┃";
else if (i % 2 != 0 && j != 0 && j != (N * 4 - 3) - 1 && j % 4 == 0)
buffer[i][j] = 'l';//"│";
else if (i != 0 && j != 0 && i != (N * 2 - 1) - 1 && j != (N * 4 - 3) - 1 && i % 2 == 0 && j % 4 == 0)
buffer[i][j] = 'm';//中间的空位"┼"
}
}
}
void Print(int x, int y)//将数据写入数据棋盘，和缓冲器
{
count[x + 4][y + 4] = chess[x][y];
buffer[x * 2][y * 4] = chess[x][y] + 48;//将整型数据转化为字符型数据
}
void PGame()//玩家对局函数
{
static int Px0 = N / 2, Py0 = N / 2, Px = N / 2, Py = N / 2;
now = 1;
do {
Mark(Px0, Py0, Px, Py);//标记下子位置
Buf_Display();//将缓冲器数据输出到屏幕
Px0 = Px; Py0 = Py;
Input(&Px, &Py);
} while (!(chess[Px][Py] && flag0 == 1));
Print(Px, Py);//将数据写入数据棋盘，和缓冲器
num++;
gs = JUDGE(Px + 4, Py + 4);
}
void CGame()//电脑对局函数
{
static int Cp = N / 2, Cq = N / 2, Cp0, Cq0;
Buf_Display();//将缓冲器数据输出到屏幕
Grade();//计算所有位置的得分
Cp0 = Cp; Cq0 = Cq;//记录上一次电脑下子位置
Find_point(&Cp, &Cq);//找到最佳性最优的下子位置
now = 3 - now;
chess[Cp - 4][Cq - 4] = now;
Mark(Cp0 - 4, Cq0 - 4, Cp - 4, Cq - 4);//标记下子位置
Print(Cp - 4, Cq - 4);//将数据写入数据棋盘，和缓冲器
num++;
gs = JUDGE(Cp, Cq);
}
void Input(int *x, int *y)//键盘方向键控制，空格键输入
{
int input;
flag0 = 0;
input = _getch();//获得第一次输入信息
if (input == 0x20 && !chess[*x][*y])//判断移动光标后，玩家是否下子
{
chess[*x][*y] = player;
flag0 = 1;
}
else if (input == 0xE0)//如果按下的是方向键，会填充两次输入，第一次为0xE0表示按下的是控制键
{
input = _getch();//获得第二次输入信息
switch (input)//判断方向键方向并移动光标位置
{
case 0x48: (*x)--; break;
case 0x4B: (*y)--; break;
case 0x50: (*x)++; break;
case 0x4D: (*y)++; break;
}//switch
if (*x < 0) (*x) = N - 1;//如果光标位置越界则移动到对侧
if (*y < 0) (*y) = N - 1;
if (*x > N - 1) (*x) = 0;
if (*y > N - 1) (*y) = 0;
}
}
void Mark(int x0, int y0, int x, int y)//标记己方下子位置
{
x0 = x0 * 2; y0 = y0 * 4;
buffer[x0 - 1][y0 - 2] = ' ';
buffer[x0 - 1][y0 + 2] = ' ';
buffer[x0 + 1][y0 + 2] = ' ';
buffer[x0 + 1][y0 - 2] = ' ';
x = x * 2; y = y * 4;
buffer[x - 1][y - 2] = 'a';
buffer[x - 1][y + 2] = 'b';
buffer[x + 1][y + 2] = 'c';
buffer[x + 1][y - 2] = 'd';
if (y == (N * 4 - 3) - 1)//解决“当光标移动到最右侧时，光标发生错位”
{
buffer[x - 1][y + 2] = ' ';
buffer[x + 1][y + 2] = ' ';
}
}
int Basic_condition(int x, int y)//判断下子位置是否出界
{
if (x >= 4 && x < M - 4 && y >= 4 && y < M - 4)
{
return 1;
}
else
{
return 0;
}
}
void Find_point(int *pp, int *qq)//找到最佳性最优的下子位置
{
int i, j, flag = 0;//flag为结束标志
long t = 0;
int r, c = 0, sumed[N*N][2];
//寻找第一个未下子位置对应的sum值
for (i = 4; i < M - 4 && flag == 0; i++)
{
for (j = 4; j < M - 4 && flag == 0; j++)
{
if (!chess[i - 4][j - 4])
{
t = sum[i][j];
flag = 1;
}
}
}//for
//寻找最大的sum值
for (i = 4; i < M - 4; i++)
{
for (j = 4; j < M - 4; j++)
{
if (!chess[i - 4][j - 4] && sum[i][j] > t)
{
t = sum[i][j];
}
}
}//for
//等于怎么办
//存储所有的最大sum值
for (i = 4; i < M - 4; i++)
{
for (j = 4; j < M - 4; j++)
{
if (!chess[i - 4][j - 4] && sum[i][j] == t)
{
sumed[c][0] = i;
sumed[c][1] = j;
c++;
}
}
}//for
srand((unsigned)time(NULL)); //初始化随机数
//随机选用最大sum值中的一组数据
r = rand() % c;
*pp = sumed[r][0];
*qq = sumed[r][1];
}
int JUDGE(int x, int y)//判断胜负，返回1赢，返回0无
{
int a = 1, b = 1, c = 1, d = 1, i;//累计横竖正斜反斜四个方向的连续相同棋子数目
for (i = 1; i < 5; i++)if (y + i < M - 4 && count[x][y + i] == now)a++; else break;//向下检查
for (i = 1; i < 5; i++)if (y - i >= 4 && count[x][y - i] == now)a++; else break;//向上检查
if (a >= 5)return now;//若达到5个则判断当前走子玩家为赢家
for (i = 1; i < 5; i++)if (x + i < M - 4 && count[x + i][y] == now)b++; else break;//向右检查
for (i = 1; i < 5; i++)if (x - i >= 4 && count[x - i][y] == now)b++; else break;//向左检查
if (b >= 5)return now;//若达到5个则判断当前走子玩家为赢家
for (i = 1; i < 5; i++)if (x + i < M - 4 && y + i < M - 4 && count[x + i][y + i] == now)c++; else break;//向右下检查
for (i = 1; i < 5; i++)if (x - i >= 4 && y - i >= 4 && count[x - i][y - i] == now)c++; else break;//向左上检查
if (c >= 5)return now;//若达到5个则判断当前走子玩家为赢家
for (i = 1; i < 5; i++)if (x + i < M - 4 && y - i >= 4 && count[x + i][y - i] == now)d++; else break;//向右上检查
for (i = 1; i < 5; i++)if (x - i >= 4 && y + i < M - 4 && count[x - i][y + i] == now)d++; else break;//向左下检查
if (d >= 5)return now;//若达到5个则判断当前走子玩家为赢家
return 0;//若没有检查到五连珠，则返回0表示还没有玩家达成胜利
}
void Grade()//计算所有位置的得分
{
int i, j, m, n;
int num1, num2;
for (i = 4; i < M - 4; i++)
{
for (j = 4; j < M - 4; j++)
{
if (!chess[i - 4][j - 4])
{
sum[i][j] = 0;//循环初始化sum[i][j]
Base(i, j);//坐标为(i-4,j-4)的所有五连珠情况
for (m = 0; m < 20; m++)
{
num1 = 0; num2 = 0;
for (n = 0; n < 5; n++)
{
if (p[m][n] == now)
num1++;
else if (p[m][n] == 3 - now)
num2++;
else if (p[m][n] == error)
{
num1 = error; num2 = error;
break;
}
}
sum[i][j] += Assessment(num1, num2);
}
}
}
}
}
void Base(int i, int j)//坐标为(i-4,j-4)的所有五连珠情况
{
//左上->右下
p[0][0] = count[i - 4][j - 4]; p[0][1] = count[i - 3][j - 3]; p[0][2] = count[i - 2][j - 2]; p[0][3] = count[i - 1][j - 1]; p[0][4] = count[i][j];
p[1][0] = count[i - 3][j - 3]; p[1][1] = count[i - 2][j - 2]; p[1][2] = count[i - 1][j - 1]; p[1][3] = count[i][j]; p[1][4] = count[i + 1][j + 1];
p[2][0] = count[i - 2][j - 2]; p[2][1] = count[i - 1][j - 1]; p[2][2] = count[i][j]; p[2][3] = count[i + 1][j + 1]; p[2][4] = count[i + 2][j + 2];
p[3][0] = count[i - 1][j - 1]; p[3][1] = count[i][j]; p[3][2] = count[i + 1][j + 1]; p[3][3] = count[i + 2][j + 2]; p[3][4] = count[i + 3][j + 3];
p[4][0] = count[i][j]; p[4][1] = count[i + 1][j + 1]; p[4][2] = count[i + 2][j + 2]; p[4][3] = count[i + 3][j + 3]; p[4][4] = count[i + 4][j + 4];
//上->下
p[5][0] = count[i - 4][j]; p[5][1] = count[i - 3][j]; p[5][2] = count[i - 2][j]; p[5][3] = count[i - 1][j]; p[5][4] = count[i][j];
p[6][0] = count[i - 3][j]; p[6][1] = count[i - 2][j]; p[6][2] = count[i - 1][j]; p[6][3] = count[i][j]; p[6][4] = count[i + 1][j];
p[7][0] = count[i - 2][j]; p[7][1] = count[i - 1][j]; p[7][2] = count[i][j]; p[7][3] = count[i + 1][j]; p[7][4] = count[i + 2][j];
p[8][0] = count[i - 1][j]; p[8][1] = count[i][j]; p[8][2] = count[i + 1][j]; p[8][3] = count[i + 2][j]; p[8][4] = count[i + 3][j];
p[9][0] = count[i][j]; p[9][1] = count[i + 1][j]; p[9][2] = count[i + 2][j]; p[9][3] = count[i + 3][j]; p[9][4] = count[i + 4][j];
//右上->左下
p[10][0] = count[i - 4][j + 4]; p[10][1] = count[i - 3][j + 3]; p[10][2] = count[i - 2][j + 2]; p[10][3] = count[i - 1][j + 1]; p[10][4] = count[i][j];
p[11][0] = count[i - 3][j + 3]; p[11][1] = count[i - 2][j + 2]; p[11][2] = count[i - 1][j + 1]; p[11][3] = count[i][j]; p[11][4] = count[i + 1][j - 1];
p[12][0] = count[i - 2][j + 2]; p[12][1] = count[i - 1][j + 1]; p[12][2] = count[i][j]; p[12][3] = count[i + 1][j - 1]; p[112][4] = count[i + 2][j - 2];
p[13][0] = count[i - 1][j + 1]; p[13][1] = count[i][j]; p[13][2] = count[i + 1][j - 1]; p[13][3] = count[i + 2][j - 2]; p[13][4] = count[i + 3][j - 3];
p[14][0] = count[i][j]; p[14][1] = count[i + 1][j - 1]; p[14][2] = count[i + 2][j - 2]; p[14][3] = count[i + 3][j - 3]; p[14][4] = count[i + 4][j - 4];
//左->右
p[15][0] = count[i][j - 4]; p[15][1] = count[i][j - 3]; p[15][2] = count[i][j - 2]; p[15][3] = count[i][j - 1]; p[15][4] = count[i][j];
p[16][0] = count[i][j - 3]; p[16][1] = count[i][j - 2]; p[16][2] = count[i][j - 1]; p[16][3] = count[i][j]; p[16][4] = count[i][j + 1];
p[17][0] = count[i][j - 2]; p[17][1] = count[i][j - 1]; p[17][2] = count[i][j]; p[17][3] = count[i][j + 1]; p[17][4] = count[i][j + 2];
p[18][0] = count[i][j - 1]; p[18][1] = count[i][j]; p[18][2] = count[i][j + 1]; p[18][3] = count[i][j + 2]; p[18][4] = count[i][j + 3];
p[19][0] = count[i][j]; p[19][1] = count[i][j + 1]; p[19][2] = count[i][j + 2]; p[19][3] = count[i][j + 3]; p[19][4] = count[i][j + 4];
}
long Assessment(int num1, int num2)//评分标准
{
if (num2 == 0)//判断电脑五元组得分
{
switch (num1)
{
case 0: return 7;
case 1: return 35;
case 2: return 800;
case 3: return 15000;
case 4: return 800000;
}
}
if (num2 != 0 && num1 == 0)//判断玩家五元组得分
{
switch (num2)
{
case 1: return 15;
case 2: return 400;
case 3: return 1800;
case 4: return 100000;
}
}
return 0;
}
void Buf_Display()//利用双缓冲将缓冲器数据输出到屏幕
{
int i, j;
//创建屏幕缓冲区
HANDLE hNewConsole = CreateConsoleScreenBuffer(GENERIC_WRITE | GENERIC_READ,
0,
NULL,
CONSOLE_TEXTMODE_BUFFER,
NULL);
//隐藏光标
CONSOLE_CURSOR_INFO cci = {
1, 0 };
SetConsoleCursorInfo(hNewConsole, &cci);
//设置窗口的缓冲区大小
COORD cdBufferSize = {
58, 29 };
SetConsoleScreenBufferSize(hNewConsole, cdBufferSize);
//然后我们输出这个数组看看
for (i = 0; i < N * 2 - 1; i++)
{
for (j = 0; j < N * 4 - 3; j++)
{
COORD cdCursorPos = {
j, i };
const char *p = NULL;
// printf("%c", buffer[i][j]);
switch (buffer[i][j])
{
case '1': p = "●"; j++; break;//j++可省
case '2': p = "○"; j++; break;//j++可省
case 'a': p = "┏"; break;
case 'b': p = "┓"; break;
case 'c': p = "┛"; break;
case 'd': p = "┗"; break;
case 'e': p = "┯"; break;
case 'f': p = "┷"; break;
case 'g': p = "┠"; break;
case 'h': p = "┨"; break;
case 'i': p = "━"; break;//上下的横线更粗
case 'j': p = "—"; j++; break;//中间的横线更细//j++;由于输出"—"时占两个字符，j++可以避开输出下一个的空格
case 'k': p = "┃"; break;//左右的竖线更粗
case 'l': p = "│"; break;//中间的竖线更粗
case 'm': p = "┼"; break;
case ' ': p = " "; break;
default: p = &buffer[i][j];
}//switch,for
if (!p) continue;
SetConsoleCursorPosition(hNewConsole, cdCursorPos);
WriteConsole(hNewConsole, p, strlen(p), NULL, NULL);
}
// printf("\n");
}//for
//把绘制好的东西都显示出来
SetConsoleActiveScreenBuffer(hNewConsole);
}
int Judge_Display()//输出胜负情况
{
if (num == N * N)
{
Buf_Display();//将缓冲器数据输出到屏幕
printf("平局！\n");
return 1;//对局结束
}
if (gs == 1)
{
Buf_Display();//将缓冲器数据输出到屏幕
printf("黑棋赢！");
return 1;//对局结束
}
if (gs == 2)
{
Buf_Display();//将缓冲器数据输出到屏幕
printf("白棋赢！\n");
return 1;//对局结束
}
return 0;
}
二、整体框架分析
1.初始化棋盘
通过初始化数据棋盘和缓冲数据来初始化棋盘。
2.进行对局
通过用户输入的数据来判断对局方式：玩家先行、电脑先行、电脑进行自博弈。
当玩家选择后，进入对局页面，此时调用绘制页面函数，棋子初始化位置为棋盘中心。每下一个棋子，棋盘的相关数据就会更新，棋盘页面也通过缓冲数据来迅速更新页面，重新绘制。
3.寻找最佳下子位置
- 分析全局棋盘状况，获得棋盘上每个空缺位置的五连珠情况，通过对应相应得分，来获得空缺位置的总得分情况。
- 通过比对每个空缺位置的得分，找到得分最高的空缺位置，此位置即为最佳下子位置。
4.实时判断棋局状况
不管是玩家还是电脑，每下子一次，都要判断所有棋子是否构成五子连珠的情况，如若构成，棋局结束，显示获胜者，如若不然，继续对局。
棋局结束共有三种情况：
- 白棋五子连珠
- 黑棋五子连珠
- 棋盘下满，双方平局
三、 总结
从全篇代码来看，算法难度并不大，使用的算法属于比较基础的难度，所以这套代码的搜索深度也比较浅。但我觉得沈航从0到1来创造出这套代码也是相当不易的，从算法的分析与设计到实现，这都是需要不断的思考和尝试的。接下来我会接着学习五子棋的相关博弈算法，希望可以把这套代码给不断的改进，提高它的棋力。如果时间可以，通过后期的不断学习，加入神经网络后，我相信棋力会有大幅度的提升！
最后今天是五四青年节，不念过往，不畏将来，活在当下，冲冲冲！
