五子棋小游戏（sut实验报告）

  • 实验目的

实现人与人或人与电脑进行五子棋对弈

  • 实验内容

启动游戏，显示游戏参数设置界面，用户输入参数后进入游戏界面，显示棋盘及双方博弈过程，游戏过程中可选择退出游戏。判定一方获胜后结束本局游戏，可选择继续下一局或者退出游戏。

  • 分析与设计

设计棋盘：使用for循环的嵌套并定义一个二维数组存储棋子

void create_board(char board[N][N] , int n)
{
	for(int i = 0;i < n;i++)
	{
		for(int j = 0;j < n;j++)
		{
			cout << ' ' << board[i][j] << ' ';//" %c "
			if(j < n - 1)
                cout << '|';
		}
		cout << endl;
		if(i < n - 1)
		{
			for(int j = 0;j < n;j++)
			{
				cout << "---";
				if(j < n - 1)
				    cout << '|';
			}
		}
		cout << endl;
	}
}

下棋：下棋是有先后顺序，为了保持顺序以及判断是否胜利，定义一个game函数来设置下棋流程。下棋者可以是人也可以是电脑，先对人下棋设置一个函数play_game和play_game_2，来定义双方下棋的位置与不同棋子，

//玩家下棋
bool play_game(char board[N][N] , int n)
{
	int x,y;
	cout << "请玩家1下棋->" << endl;
	while(1)
	{
		cin >> x >> y;
	    if(x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < n)
		{
			if(board[x][y] == ' ')
			{
				board[x][y] = '*';
				return check_game(board,n);
				break;
			}
			else
			    cout << "该点已经下过，请您重新下谢谢" << endl;
		}
	    else
	    {
			cout << "坐标越界，请重新输入" << endl;
		}	
	}
}
bool play_game_2(char board[N][N] , int n)
{
	int x,y;
	cout << "请玩家2下棋->" << endl;
	while(1)
	{
		cin >> x >> y;
	    if(x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < n)
		{
			if(board[x][y] == ' ')
			{
				board[x][y] = '#';
				return check_game(board,n);
				break;
			}
			else
			    cout << "该点已经下过，请您重新下谢谢" << endl;
		}
	    else
	    {
			cout << "坐标越界，请重新输入" << endl;
		}	
	}
}

         而电脑下棋就定义一个种子srand使电脑随机性下棋。

//电脑下棋
bool computer_game(char board[N][N],int n)
{
	srand((unsigned int)time(NULL)); //设置随机生成的数字
	cout << "电脑1下棋->";
	int x,y;
	while(1)
	{
	    x = rand() % n;
		y = rand() % n;
		if(board[x][y] == ' ')
		{
			board[x][y] = '#';
			cout << x << ',' << y << endl;
			return check_game(board,n);
			break;
		}	
	}
}

判断胜利：五子棋胜利条件是五个子横着竖着斜着相连，这个时候就要判断其连通性，判断连通性最好办法就是使用DFS，首先利用两个for循环嵌套遍历当前board数组，随后对四个可能的联通方向通过DFS递归探索，如果五子确实相连，这个时候返回true，不相连则返回false。

//判断是否胜利
int dx[N] = { 1, 1, 0, 1 };
int dy[N] = { 0, 1, 1,-1 };
//判断直线是否能走
bool dfs(int x,int y,char a,int i,int res)
{
	if(board[x][y] != a)//五个子不全连
        return false;
    else if(res == 5)  return true; //五个子全连
    return dfs(x + dx[i], y + dy[i],a,i,res+1);
}
//遍历四种途径
bool check(char board[N][N],int x,int y)
{	
	for(int i = 0;i <= 3;i++)//四种胜利的路径判断一遍
	{
		if(dfs(x,y,board[x][y],i,1) == true)
		{
			return true;
		}
	}
	return false;
}
bool check_game(char board[N][N],int n)
{
	for(int i = 0;i < n;i++)
	{
		for(int j = 0;j < n;j++)
		{
			if(board[i][j] != ' ')
				if(check(board,i,j) == true)
					return true;
		}
	}
	return false;
}

最后主函数利用while循环的嵌套判断玩家选择方式，如果其输入错误的数字，那么就会循环，直到输入正确。

另外这里也需要判断是否棋盘全满：

//判断棋盘是否填满
bool is_full(char board[N][N],int n)
{
	for(int i = 0;i < n;i++)
	{
		for(int j = 0;j < n;j++)
		{
			if(board[i][j] == ' ')
			{
				return false;
			}
		}
	}
	return true;
}

完整代码如下：

#include <iostream>
#include <time.h>
using namespace std;
const int N = 100;
char board[N][N];
void menu()
{
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "************menu***************" << endl;
	cout << "**(请输入对应的数字进行选择)***" << endl;
	cout << "*********1.玩家对弈************" << endl;
	cout << "*********2.电脑下棋************" << endl;
	cout << "*********3.结束游戏************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;

}
void choose()
{
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "******请玩家输入棋盘大小*******" << endl;
	cout << "*********(注:6-100)************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
}
void win_1()
{
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "********恭喜玩家1胜利**********" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
}
void win_2()
{
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "********恭喜玩家2胜利**********" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
}
void win_computer()
{
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "***********电脑胜利************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
}
void choose_3()
{
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*************BYE***************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
}
void end()
{
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******是否重新开始游戏********" << endl;
	cout << "*********1.continue************" << endl;
	cout << "***********2.end***************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
	cout << "*******************************" << endl;
}
//初始化棋盘
void error_board(char board[N][N] , int n)
{
	for(int i = 0;i < n;i++)
	{
		for(int j = 0;j < n;j++)
		{
			board[i][j] = ' ';
		}
	}
}
//创建棋盘
void create_board(char board[N][N] , int n)
{
	for(int i = 0;i < n;i++)
	{
		for(int j = 0;j < n;j++)
		{
			cout << ' ' << board[i][j] << ' ';//" %c "
			if(j < n - 1)
                cout << '|';
		}
		cout << endl;
		if(i < n - 1)
		{
			for(int j = 0;j < n;j++)
			{
				cout << "---";
				if(j < n - 1)
				    cout << '|';
			}
		}
		cout << endl;
	}
}

//判断是否胜利
int dx[N] = { 1, 1, 0, 1 };
int dy[N] = { 0, 1, 1,-1 };
//判断直线是否能走
bool dfs(int x,int y,char a,int i,int res)
{
	if(board[x][y] != a)//五个子不全连
        return false;
    else if(res == 5)  return true; //五个子全连
    return dfs(x + dx[i], y + dy[i],a,i,res+1);
}
//遍历四种途径
bool check(char board[N][N],int x,int y)
{	
	for(int i = 0;i <= 3;i++)//四种胜利的路径判断一遍
	{
		if(dfs(x,y,board[x][y],i,1) == true)
		{
			return true;
		}
	}
	return false;
}
bool check_game(char board[N][N],int n)
{
	for(int i = 0;i < n;i++)
	{
		for(int j = 0;j < n;j++)
		{
			if(board[i][j] != ' ')
				if(check(board,i,j) == true)
					return true;
		}
	}
	return false;
}
//玩家下棋
bool play_game(char board[N][N] , int n)
{
	int x,y;
	cout << "请玩家1下棋->" << endl;
	while(1)
	{
		cin >> x >> y;
	    if(x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < n)
		{
			if(board[x][y] == ' ')
			{
				board[x][y] = '*';
				return check_game(board,n);
				break;
			}
			else
			    cout << "该点已经下过，请您重新下谢谢" << endl;
		}
	    else
	    {
			cout << "坐标越界，请重新输入" << endl;
		}	
	}
}
bool play_game_2(char board[N][N] , int n)
{
	int x,y;
	cout << "请玩家2下棋->" << endl;
	while(1)
	{
		cin >> x >> y;
	    if(x >= 0 && x < n && y >= 0 && y < n)
		{
			if(board[x][y] == ' ')
			{
				board[x][y] = '#';
				return check_game(board,n);
				break;
			}
			else
			    cout << "该点已经下过，请您重新下谢谢" << endl;
		}
	    else
	    {
			cout << "坐标越界，请重新输入" << endl;
		}	
	}
}
//电脑下棋
bool computer_game(char board[N][N],int n)
{
	srand((unsigned int)time(NULL)); //设置随机生成的数字
	cout << "电脑1下棋->";
	int x,y;
	while(1)
	{
	    x = rand() % n;
		y = rand() % n;
		if(board[x][y] == ' ')
		{
			board[x][y] = '#';
			cout << x << ',' << y << endl;
			return check_game(board,n);
			break;
		}	
	}
}
//判断棋盘是否填满
bool is_full(char board[N][N],int n)
{
	for(int i = 0;i < n;i++)
	{
		for(int j = 0;j < n;j++)
		{
			if(board[i][j] == ' ')
			{
				return false;
			}
		}
	}
	return true;
}
void game_1(char board[N][N] , int n)
{
	bool res = false;
	//初始化棋盘
	error_board(board,n);//初始化
	create_board(board,n);//打印棋盘
	//下棋
	while(1)
	{
	    res = play_game(board,n);//玩家下棋
		create_board(board,n);//打印棋盘
		if(res == true)
		{
			create_board(board,n);
			win_1();
			break;	
		}    
		res = play_game_2(board,n);//电脑下棋
		create_board(board,n);//打印棋盘
		if(res == true)
		{
			create_board(board,n);
			win_2();
			break;
		}
		else if(is_full(board,n))
		{
			cout << "棋盘已经被填满，本局平局" << endl;
			break;
		}
	}
}
//游戏流程循环
void game_2(char board[N][N] , int n)
{
	bool res = false;
	//初始化棋盘
	error_board(board,n);//初始化
	create_board(board,n);//打印棋盘
	//下棋
	while(1)
	{
		cout << "请在0-n之间输入数据" << endl;
	    res = play_game(board,n);//玩家下棋
		create_board(board,n);//打印棋盘
		if(res == true)
		{
			create_board(board,n);
			win_1();
			break;	
		}    
		res = computer_game(board,n);//电脑下棋
		create_board(board,n);//打印棋盘
		if(res == true)
		{
			create_board(board,n);
			win_computer();
			break;
		}
		else if(is_full(board,n))
		{
			cout << "棋盘已经被填满，本局平局" << endl;
			break;
		}
	}
}
int main()
{
	menu();
	while(1)
	{
		int a;int res;
		cin >> a;//输入模式
		if(a == 1)//玩家对弈
		{
		    while(1)
		    {
				choose();
				int n;
				cin >> n;
				if(n < 6 || n > 100)
				{
					cout << "请重新输入棋盘大小" << endl;
				}
				else
				{
					game_1(board,n);
				    end();
					int res;
					cin >> res;
					if(res == 2)
					    break;
				}	
			}	
			if(res == 2)
			{
				choose_3();
				break;
			}
			    
		}
		else if(a == 2)//电脑对弈
		{
			while(1)
		    {
				choose();
				int n;
				cin >> n;
				if(n < 6 || n > 100)
				{
					cout << "请重新输入棋盘大小" << endl;
				}
				else
				{
					game_2(board,n);
                    end();
					cin >> res;
					if(res == 2)
				        break;					
				}	
			}	
			if(res == 2)
			{
				choose_3();
				break;
			}
		}
		else if(a == 3)//退出
		{
			choose_3();
			break;
		}
		else 
		{
			cout << "不满足，请重新输入" << endl;
		}
	}
	return 0;	
}

 

  • 运行结果

 

  • 结果分析与结论

这套程序有很多不足的地方

  1. 棋盘的画法不够美观，可以利用Turbo c的图形库画图
  2. 电脑下棋不够难度，随机性强，可以通过DFS判断当连通性为3的情况进行补位
  3. 判断胜利不够高效，时间复杂度很高，n^2的递归暴搜非常慢

可以适当的利用graphics.h以及conio.h头文件画图并加入一些更为高效的算法优化判断

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