AI智能人机对战五子棋(Java实现图形界面)

简述

这是本学期上完Java课后老师给出的课程设计题目，目的是：熟悉与掌握GUI编程；实现五子棋棋盘和棋子的绘制；实现游戏AI以及对二维数组的使用。

界面效果图

电脑先行，玩家输赢图：

玩家先行，玩家输赢图：

整体设计

界面设计部分

这里实现的是框架的主要界面设计(由4366中的在线五子棋修改而来)，除棋盘之外的所有部分都在这里完成，即标签，图片，按钮的添加，框架边框的去除，实现框架边框去除后的拖动事件，按钮的点击事件响应等。(这里用到的图片是在GoBang项目中的image文件夹中，后面用到的音乐是在GoBang项目中的music文件夹中，在编写该程序时由程序员自己添加)

代码如下:

/**

* 2017年6月24日GoBang_main.java我和奥巴马

package GoBang;

import java.awt.Color;

import java.awt.Font;

import java.awt.event.MouseAdapter;

import java.awt.event.MouseEvent;

import java.awt.event.MouseMotionAdapter;

import java.io.File;

import javax.swing.BorderFactory;

import javax.swing.Icon;

import javax.swing.ImageIcon;

import javax.swing.JFrame;

import javax.swing.JLabel;

/**

*@author我和奥巴马

*@date 2017年6月24日

* @filename GoBang_main.java

* @descriptionTODO

public class GoBang_main extends JFrame{

finalint X_LOCATION=300;

finalint Y_LOCATION=5;

finalint ROWS=16;

finalint COLS=16;

finalint R_SIZE=40;

int xOld,yOld;

static JLabel jl[]=new JLabel[9];

static boolean FLAG=false;

Icon icWhite=new ImageIcon("image/White.png");

static IconicBlack=new ImageIcon("image/Black.png");

Icon icst=new ImageIcon("image/stop.png");

Icon icpl=new ImageIcon("image/play.png");

String strmu="music"+File.separator+"IF YOU-BIGBANG.wav";

public GoBang_main(){

this.setBounds(X_LOCATION,Y_LOCATION, COLS*R_SIZE+170,ROWS*R_SIZE+90);

this.setLayout(null);

this.getContentPane().setBackground(new Color(51,51,51));

//棋谱面板

GoChessgochess=new GoChess();//中央黄色面板

gochess.setBounds(25,70,COLS*R_SIZE,ROWS*R_SIZE);

this.add(gochess);

//五子棋标签

jl[0]=new JLabel("五子棋",JLabel.CENTER);//中央上方标签

jl[0].setFont(new Font("华文行楷",Font.BOLD,25));//字体

jl[0].setForeground(Color.WHITE);//文本颜色

jl[0].setBounds(25, 20,COLS*R_SIZE, 40);//位置大小

jl[0].setOpaque(true);//设置背景透明

jl[0].setBackground(new Color(156,102,31)); //设置背景色

this.add(jl[0]);

//右边功能

jl[1]=new JLabel(new ImageIcon("image/Computer.png"));//电脑图片

jl[1].setBounds(685, 100, 50, 50);

jl[2]=new JLabel(icBlack);//黑棋

jl[2].setBounds(745, 110, 30, 30);

Fontf=new Font("华文楷体",Font.BOLD,15);//右边文本颜色

jl[3]=new JLabel("电脑黑棋，先行",JLabel.LEFT);

jl[3].setBounds(685, 150, 115, 50);

jl[4]=new JLabel(new ImageIcon("image/User.PNG"));//用户图片

jl[4].setBounds(685, 230, 50, 50);

JLabeljlw=new JLabel(icWhite);//白棋

jlw.setBounds(745, 240, 30, 30);

jl[5]=new JLabel("玩家白棋，后行",JLabel.LEFT);

jl[5].setBounds(685, 280, 115, 50);

jl[6]=new JLabel("开始游戏",JLabel.CENTER);

jl[6].setBounds(685, 360, 115, 30);

jl[6].addMouseListener(new MouseAdapter(){ //是电脑先

publicvoid mouseExited(MouseEvente){ //鼠标移开事件监听

jl[6].setBackground(new Color(186,160,10));

}

publicvoid mouseEntered(MouseEvente){ //鼠标进入事件监听

jl[6].setBackground(new Color(214,200,100));

}

publicvoid mouseClicked(MouseEvente){ //鼠标点击事件监听

for(inti=1;i<=COLS;i++){

for(intj=1;j<=ROWS;j++){

GoChess.blank(i,j); //棋谱置空

}

repaint();

FLAG=true;//给标志给JPanel让其响应鼠标点击落点

jlw.setIcon(icWhite);

jl[2].setIcon(icBlack);

jl[3].setText("电脑黑棋，先行");

jl[5].setText("玩家白棋，后行");

GoChess.sureMove(COLS/2,ROWS/2,GoChess.computerColor);//电脑第一颗棋的位置

GoChess.audio(GoChess.strClick);

repaint();

jl[6].setText("重新开始");//点击开始后，换内容

}

});

jl[7]=new JLabel("玩家先行",JLabel.CENTER);

jl[7].setBounds(685, 430, 115, 30);

jl[7].addMouseListener(new MouseAdapter(){ //玩家先

publicvoid mouseExited(MouseEvente){

jl[7].setBackground(new Color(186,160,10));

}

publicvoid mouseEntered(MouseEvente){

jl[7].setBackground(new Color(214,200,100));

}

publicvoid mouseClicked(MouseEvente){

for(inti=1;i<=COLS;i++){

for(intj=1;j<=ROWS;j++){

GoChess.blank(i,j); //棋谱置空

}

repaint();

FLAG=true;//给标志给JPanel让其响应鼠标点击落点

jlw.setIcon(icBlack);//对应的棋色互换

jl[2].setIcon(icWhite);

jl[3].setText("电脑白棋，后行");//标签提示互换

jl[5].setText("玩家黑棋，先行");

}

});

JLabeljlm=new JLabel(new ImageIcon("image/music.PNG"));//音乐图片

jlm.setBounds(685, 550, 50, 50);

JLabeljlp=new JLabel(icst);//暂停图片

jlp.setBounds(745, 558, 40, 40);

jlp.addMouseListener(new MouseAdapter(){

publicvoid mouseClicked(MouseEvente){

if(e.getClickCount()==1){

jlp.setIcon(icpl);//换成暂停图标

GoChess.audio(strmu);

}

});

jl[8]=new JLabel("退出",JLabel.CENTER);//退出标签

jl[8].setBounds(685, 500, 115, 30);

jl[8].addMouseListener(new MouseAdapter(){

publicvoid mouseExited(MouseEvente){

jl[8].setBackground(new Color(186,160,10));

}

publicvoid mouseEntered(MouseEvente){

jl[8].setBackground(new Color(214,200,100));

}

publicvoid mouseClicked(MouseEvente){

System.exit(0);

}

});

for(inti=1;i<9;i++){//加组件

jl[i].setFont(f);

if(i==6||i==7||i==8){

jl[i].setOpaque(true);

jl[i].setBackground(new Color(186,160,10));

//设置边框

jl[i].setBorder(BorderFactory.createMatteBorder(1, 1, 1, 1, new Color(186,160,10)));

}

this.add(jl[i]);

this.add(jlp);

this.add(jlm);

this.add(jlw);

if(i==3||i==5)

jl[i].setForeground(Color.WHITE);//设置字体白色

}

this.setUndecorated(true);

this.setVisible(true);

this.setResizable(false);

this.addMouseListener(new MouseAdapter(){

publicvoid mousePressed(MouseEvente){ //鼠标压监听

xOld=e.getX();//获得x

yOld=e.getY();//获得y

}

});

this.addMouseMotionListener(new MouseMotionAdapter(){ //框架拖动

publicvoid mouseDragged(MouseEvente){

intxOnScreen=e.getXOnScreen();//获得屏幕上的点x坐标

intyOnScreen=e.getYOnScreen();//获得屏幕上的点y坐标

intxNew=xOnScreen-xOld;//得到的新点x

intyNew=yOnScreen-yOld;//得到的新点y

GoBang_main.this.setLocation(xNew,yNew);//实现框架的拖动

}

});

}

publicstaticvoid main(Stringargs[]){

new GoBang_main();

}

五子棋绘制部分

这里包括给出棋谱的绘制(在Jpanel 子类中完成)，棋子的绘制，评估函数(给每种情况打分，然后可以统计棋盘上的优劣情况)，判断输赢等一系列函数，是整个项目中最重要部分。(绘制棋盘和棋子，棋盘分为15行15列，棋子分黑白两种，用颜色去区分，用paint函数去绘制棋盘和棋子，再用一个2维数组去存储棋盘中的棋子的颜色值（在这里空子为0，黑色为1，白色为2）)。

代码如下：

/**

* 2017年6月24日.java我和奥巴马

package GoBang;

import java.io.File;

import java.awt.Color;

importjava.awt.Dimension;

import java.awt.Font;

import java.awt.Graphics;

import java.awt.event.MouseAdapter;

import java.awt.event.MouseEvent;

import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;

import java.io.IOException;

importjava.net.MalformedURLException;

import javax.swing.JPanel;

importsun.audio.AudioPlayer;

importsun.audio.AudioStream;

/**

*@author我和奥巴马

*@date 2017年6月24日

* @fileROWSame GoChess.java

* @descriptionTODO

publicclassGoChessextends JPanel{

finalstaticint ROWS=16;

finalstaticint COLS=16;

finalint R_SIZE=40;

staticint BLACK=1;

staticint WHITE=2;

staticint EMPTY=0;

staticint userColor=WHITE;

staticint computerColor=BLACK;

staticint table[][]=newint[COLS+1][ROWS+1];

staticint i,j;

booleanFLAG1=false;

booleanFLAG2=false;

static StringstrClick="music"+File.separator+"sale.wav";

String strSuccess="music"+File.separator+"success.wav";

String strFailure="music"+File.separator+"failure.wav";

public GoChess(){

this.addMouseListener(new MouseAdapter(){

publicvoid mouseClicked(MouseEvente){

intx=e.getX();

inty=e.getY();

if(x>=20&&x<COLS*R_SIZE-20&&y>=20&&y<ROWS*R_SIZE-20){//设置鼠标响应范围==左半边和右半边点击时没反应

i=(x-20)/40+1;//映射成相应的x坐标

j=(y-20)/40+1;//映射成相应的y坐标

}

mouseClick();//添加响应函数

}

});

}

publicvoid mouseClick(){

if(GoBang_main.FLAG){//必须点击《开始游戏》或者《玩家先行》才有效

if(isEmpty(i,j)){

sureMove(i,j,userColor);//用户落子

intyn=isEnd(i,j,userColor);//判断用户赢

if(yn!=0){

FLAG1=true;//响应paint里的画字符串

repaint();

GoBang_main.jl[6].setText("开始游戏");//赢了就把重新开始换为开始游戏

return;

}

repaint();

intcomputer[]=Computer.getNext(computerColor);//电脑落子位置

sureMove(computer[0],computer[1],computerColor);//电脑落子

audio(strClick);//提示电脑落子声音 ===海浪

yn=isEnd(computer[0],computer[1],computerColor);

if(yn!=0){

FLAG2=true;

repaint();

GoBang_main.jl[6].setText("开始游戏");

return;

}

repaint();

}

publicstaticvoid audio(Stringstr){ //添加音乐函数

FileInputStreamfile=null;

try {

file=new FileInputStream(str);

AudioStreamas=new AudioStream(file);

AudioPlayer.player.start(as);

} catch (FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

publicstaticboolean isEmpty(inti,intj){//判断是否为空

returntable[i][j]==EMPTY;

}

publicstaticvoid sureMove(inti,intj,intcolor){//落棋子

table[i][j]=color;

}

publicstaticvoid blank(inti,intj){//撤回棋子

table[i][j]=EMPTY;

}

publicvoid drawPieces(intcolor,intx,inty,Graphicsg){ //画棋子

if(GoBang_main.jl[2].getIcon()==GoBang_main.icBlack){//电脑黑棋，颜色为1

if(color==BLACK){

g.setColor(new Color(0,0,0));

//左右半径19，上下为39/2

g.fillArc(x*R_SIZE-19,y*R_SIZE-19, 39, 39, 0, 360); //((x-20)/40+1)*RIZE-19

}

else{//电脑白棋，颜色为2

if(color==BLACK){

g.setColor(new Color(255,255,255));

g.fillArc(x*R_SIZE-19,y*R_SIZE-19, 39, 39, 0, 360);

}

if(GoBang_main.jl[2].getIcon()!=GoBang_main.icBlack){//电脑白棋，白色

if(color==WHITE){

g.setColor(new Color(0,0,0));

g.fillArc(x*R_SIZE-19,y*R_SIZE-19, 39, 39, 0, 360);

}

else{//电脑黑棋，颜色黑

if(color==WHITE){

g.setColor(new Color(255,255,255));

g.fillArc(x*R_SIZE-19,y*R_SIZE-19, 39, 39, 0, 360);

}

publicvoid paint(Graphicsg){

g.setColor(new Color(208,152,69));

g.fillRect(0,0,COLS*R_SIZE,ROWS*R_SIZE);

g.setColor(Color.DARK_GRAY);

for(inti=1;i<COLS;i++){

g.drawLine(R_SIZE*i,R_SIZE,R_SIZE*i, (ROWS-1)*R_SIZE);//画竖线

}

for(intj=1;j<ROWS;j++){

g.drawLine(R_SIZE,R_SIZE*j,(COLS-1)*R_SIZE,R_SIZE*j);//画横线

}

g.setColor(new Color(0,0,0));

//画五个定位点

g.fillArc(8*R_SIZE-5, 8*R_SIZE-5, 10, 10, 0, 360); //中

g.fillArc(4*R_SIZE-5, 4*R_SIZE-5, 10, 10, 0,360); //左上

g.fillArc(12*R_SIZE-5, 4*R_SIZE-5, 10, 10, 0, 360); //右上

g.fillArc(4*R_SIZE-5, 12*R_SIZE-5, 10, 10, 0, 360); //左下

g.fillArc(12*R_SIZE-5, 12*R_SIZE-5, 10, 10, 0, 360); //右下

for(inti=1;i<=COLS;i++){

for(intj=1;j<=ROWS;j++){

if(!isEmpty(i,j))

drawPieces(table[i][j],i,j,g);//画棋子

}

if(FLAG1){

g.setColor(Color.RED);

g.setFont(new Font("隶书",Font.BOLD,50));//红色提示赢

g.drawString("你赢了", 1*R_SIZE-5,8*R_SIZE-5);

audio(strSuccess);//赢了的wav

FLAG1=false;

GoBang_main.FLAG=false;

}

if(FLAG2){

g.setColor(Color.LIGHT_GRAY);

g.setFont(new Font("隶书",Font.BOLD,50));

g.drawString("你输了", 1*R_SIZE-5,8*R_SIZE-5);

audio(strFailure);

FLAG2=false;

GoBang_main.FLAG=false;

}

publicstaticint reckon(intcolor) {//评估函数

intdx[] = {1, 0, 1, 1};//右，下，右下，右上

intdy[] = {0, 1, 1, -1};

intans = 0;

for(intx=1;x<ROWS;x++) {

for (inty = 1;y <COLS;y++) {

if (table[x][y] != color)

continue;

intnum[][] =newint[2][10];//计数

for (inti = 0;i < 4; i++) {

intsum = 1;

intflag1 = 0,flag2 = 0; //falg1表示一头死，falg2两头活

inttx =x + dx[i];

intty =y + dy[i];

while (tx>0&&tx<ROWS&&ty>0&&ty<COLS&&table[tx][ty]==color) {

tx +=dx[i];

ty +=dy[i];

++sum;

}

if(tx > 0 &&tx <ROWS &&ty > 0 && ty <COLS &&table[tx][ty] ==EMPTY)

flag1 = 1;

tx =x - dx[i];

ty =y - dy[i];

while (tx > 0 && tx <ROWS &&ty > 0 && ty <COLS &&table[tx][ty] ==color) { //回找

tx-=dx[i];

ty-=dy[i];

++sum;

}

if(tx > 0 &&tx <ROWS&&ty > 0 && ty <COLS &&table[tx][ty] ==EMPTY)

flag2 = 1;

if(flag1 +flag2 > 0)

++num[flag1 +flag2- 1][sum];

}

/*成5：即构成五子连珠

活4：即构成两边均不被拦截的四子连珠

死4：一边被拦截的四子连珠

活3：两边均不被拦截的三字连珠

死3：一边被拦截的三字连珠

活2：两边均不被拦截的二子连珠

死2：一边被拦截的二子连珠*/

//成5

if(num[0][5]>0 ||num[1][5]> 0) //num[0][5]+num[1][5]>0

ans = Math.max(ans, 100000);

//活4 |双死四 |死4活3

else if(num[1][4] > 0||num[0][4]> 1||(num[0][4]> 0 &&num[1][3] > 0))

ans = Math.max(ans, 10000);

//双活3

else if(num[1][3] > 1)

ans = Math.max(ans, 5000);

//死4

else if(num[0][4] > 0)

ans = Math.max(ans, 1000);

//死3活3

else if(num[1][3] > 0 &&num[0][3] > 0)

ans = Math.max(ans, 500);

//单活3

else if(num[1][3] > 0)

ans = Math.max(ans, 200);

//双活2

else if(num[1][2] > 1)

ans = Math.max(ans, 100);

//死3

else if(num[0][3] > 0)

ans = Math.max(ans, 50);

//单活2

else if(num[1][2] > 0)

ans = Math.max(ans, 10);

//死2

elseif(num[0][2] > 0)

ans = Math.max(ans, 5);

elseif(num[1][1]>0)

ans=Math.max(ans,1);

}

return ans;

}

publicstaticint number(intcolor){//找棋子数

int num=0;

for(int i=1;i<COLS;i++){

for(int j=1;j<ROWS;j++){

if(!isEmpty(i,j)&&table[i][j]==color)

num++;

if(num>0)

return num;

}

return num;

}

/*判断局面是否结束 0未结束 1 WHITE赢 2 BLACK赢 */

publicstaticint isEnd(intx,int y,int color) {

intdx[] = {1, 0, 1, 1};

intdy[] = {0, 1, 1, -1};

for (inti = 0;i < 4; i++) {

intsum = 1;

inttx =x + dx[i];

intty =y + dy[i];

while (tx > 0 &&tx <COLS &&ty > 0 && ty <ROWS &&table[tx][ty] ==color) { //当前点去遍历

tx +=dx[i];

ty +=dy[i];

++sum;

}

tx =x - dx[i];

ty =y - dy[i];

while (tx > 0 &&tx <COLS &&ty > 0 && ty <ROWS&&table[tx][ty] ==color) { //返回来遍历

tx -=dx[i];

ty -=dy[i];

++sum;

}

if(sum >= 5)

returncolor;

}

return 0;

}

电脑返回走法部分

电脑根据带有alpha-beta剪枝的MinMax搜素算法(递归求解)给出电脑的走法，这里主要是借助评估算法来给出电脑的具体走法。

代码如下：

/**

* 2017年6月25日Computer.java我和奥巴马

package GoBang;

import java.util.Random;

/**

*@author我和奥巴马

*@date 2017年6月25日

* @filename Computer.java

* @descriptionTODO

publicclass Computer {

staticint depth=1;

staticint computerColor=GoChess.BLACK;

/*alpha_beta剪枝搜索,寻找着点

Alpha，即搜索到的最好值，任何比它更小的值就没用了，因为策略就是知道Alpha的值，任何小于或等于Alpha的值都不会有所提高

Beta，即对于对手来说最坏的值。这是对手所能承受的最坏的结果，因为我们知道在对手看来，他总是会找到一个对策不比Beta更坏的。

如果搜索过程中返回Beta或比Beta更好的值，那就够好的了，走棋的一方就没有机会使用这种策略了*/

publicstaticint alpha_betaFind(intdepth,intalpha,intbeta,intcolor,intx,inty){

if(depth>Computer.depth||GoChess.isEnd(x,y,color%2+1)!=0){

intans =GoChess.reckon(computerColor)-GoChess.reckon(computerColor%2+1);

if(depth%2==0)

ans=-ans;

return ans;

}

for(inti=1;i<GoChess.COLS;i++){

for(intj=1;j<GoChess.ROWS;j++){

if(!GoChess.isEmpty(i,j))

continue;

GoChess.sureMove(i,j,color);

intval=-alpha_betaFind(depth+1,-beta ,-alpha,color%2+1,i,j);//ans的值给val

GoChess.blank(i,j);

if(val>=beta)

returnbeta;//返回比beta好的值val=(-ans)>=-beta====beta<=-val //所以加个 -号

if(val>alpha)

alpha=-val;//返回比alpha更坏的值val=(-ans)<-alpha====val>alpha

}

return alpha;

}

publicstaticint[] getNext(intcolor){

intrel[]=newint[2];

int ans=-100000000;

Randomrandom=new Random(47);

if(GoChess.number(GoChess.BLACK)<1){

if(GoChess.table[GoChess.COLS/2][GoChess.ROWS/2]!=computerColor){//电脑后手需定位

if(GoChess.isEmpty(GoChess.COLS/2,GoChess.ROWS/2)){//中点

rel[0]=GoChess.COLS/2;

rel[1]=GoChess.ROWS/2;

}

else{

rel[0]=GoChess.COLS/2+1;//向右占位

rel[1]=GoChess.ROWS/2;

}

}else{

for(intx=1;x<GoChess.COLS;x++){

for(inty=1;y<GoChess.ROWS;y++){

if(!GoChess.isEmpty(x,y))

continue;

GoChess.sureMove(x,y, color); //黑棋落子

intval=-alpha_betaFind(0,-100000000,100000000,color%2+1,x,y);//判断白棋局面

intran=random.nextInt(100);//100是不包含在内的，只产生0~100之间的数

if(val>ans||val==ans&&ran>50){//val(-递归返回值)<-ans=====val>ans ||ans一直被刷新

ans=val;

rel[0]=x;

rel[1]=y;

}

GoChess.blank(x,y);

}

return rel;

}

想要看源码的小伙伴点这里

注：

import sun.audio.AudioPlayer;

import sun.audio.AudioStream;

报错解决办法如下：

Windows->preference->java->complier->errors/warning->deprecated and restricted API把 Forbidden reference 的Error改成warning 即可

总结

其实这次是对自己的一个很大的挑战，因为以前只是随便了解了一下AI，现在自己有在没有经验的情况下自己编写代码来实现人机对弈，实在是一次很大的进步。由于能力有限，只能实现简单模式的人机对弈，在默认情况下，电脑的第一个落子是固定的，玩家多次对战后能基本掌握电脑的走法，所以这是本程序的一个漏洞，电脑没有每次随机出招，没有记忆功能和自学习功能，导致这只是一个初级的AI游戏。后续的话，我打算自己再次去探索AI编程，以及寻找更好的算法来支撑我的程序，让玩家体验一个更智能的五子棋游戏。

AI智能人机对战五子棋(Java实现图形界面)

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