基于c#的五子棋游戏的设计与实现.doc

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

1　引言 1
1.1　五子棋介绍 1
2　软件架构 2
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 4
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 27
3.6　程序运行界面 30
4　心得体会 31

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。
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
2　软件架构
软件的总体架构如图2.1：

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：
l 设置棋子所在的位置
l 设置棋子的大小
l 初始化棋子的背景颜色
l 将棋子的sizemode设置为 CenterImage
l 将棋子的可见性设置为false
l 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 <ClientRectangle.Width && e.Y <ClientRectangle.Height)
{
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.Properties.Resources.lastblackstone;
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.Properties.Resources.lastwhitestone;
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(point2.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.pointNumber].Y] = tempStackElement.qzColor;
if (Win(tempStackElement.qzColor, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointNumber]))
{//赢棋，不在继续探测
tempStackElement.theresult[tempStackElement.pointNumber] = result.win;
tempStackElement.stepNumber[tempStackElement.pointNumber] = backTrackStack.Count + 1;
//在棋盘上退一棋
points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointNumber].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointNumber].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.pointNumber] = M;
//在棋盘上退一棋
points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointNumber].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointNumber].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(-tempStackElement.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.pointNumber - 1] = backTrackStack.Count + 1;
//在棋盘上退一棋
points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointNumber - 1].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointNumber - 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.pointNumber - 1] = bestStepNumber;
//在棋盘上退一棋
points[tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElement.pointNumber - 1].X, tempStackElement.bestFivePoints[tempStackElemen