Python实现井字棋游戏

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井字棋，英文名叫Tic-Tac-Toe，是一种在3*3格子上进行的连珠游戏，和五子棋类似，由于棋盘一般不画边框，格线排成井字故得名。

游戏需要的工具仅为纸和笔，然后由分别代表O和X的两个游戏者轮流在格子里留下标记（一般来说先手者为X），任意三个标记形成一条直线，则为获胜。

不得不说，井字棋是我们上课时与同桌打发枯燥时光，必不可少的游戏。简单又有趣，但玩透了之后，基本是平局。

• 中心（4）
• 角（0、2、6、8）
• 边（1、3、5、7）

获胜规律：
先手下角，后手必中
先手下中，后手必角
否则，必有一个死棋

井字棋的设计思路

棋盘采用包含9个元素的列表来实现

棋盘bord，

bord[0]到bord[8]存储代表棋子的字符串

字符串0到8代表未落子

字符串X、O表示两种棋子

程序的流程：

1. 初始化棋盘

board = list("012345678")

2. 询问玩家选择棋子：棋子X先走，棋子O后走
3. 显示棋盘及落子布局

def display_board(board):
    """显示棋盘"""
    print("\t{0} | {1} | {2}".format(board[0], board[1], board[2]))
    print("\t_ | _ | _")
    print("\t{0} | {1} | {2}".format(board[3], board[4], board[5]))
    print("\t_ | _ | _")
    print("\t{0} | {1} | {2}".format(board[6], board[7], board[8]))

4. 循环轮流落子

计算机人工智能（AI）落子算法如下：

• 如果某位置落子可以获胜，则选择该位置
• 否则，如果某个位置，玩家下一步落子可以获胜，则选择该位置
• 否则，按中心（4）、角（0、2、6、8）、边（1、3、5、7)顺序选择空的位置

就按照这个规律，我下不赢AI，把把都是平手…

AI需要先得到棋盘可落子位置（棋盘该位置若为‘O’、‘X’则表明已被落子）

def legal_moves(board):
    """返回可落子的位置列表"""
    moves = []#存放的是int类型
    for i in range(9):
        if board[i] in list("012345678"):
            moves.append(i)
    return moves

三个参数：棋盘（数据类型：列表）、AI棋子类型、玩家棋子类型
调用函数isWinner()，赢则返回True

def getComputerMove(board, computerLetter, playerLetter):
    """核心算法：计算人工智能AI的落子位置"""
    boardcopy = board.copy()

    # 规则一：判断如果某位置落子可以获胜，则选择该位置
    for move in legal_moves(boardcopy):
        boardcopy[move] = computerLetter
        if isWinner(boardcopy):
            return move
        boardcopy[move] = str(move)  #复原
    
    # 规则二：某个位置玩家下一步落子可以获胜，则选择该位置
    for move in legal_moves(boardcopy):
        boardcopy[move] = playerLetter
        if isWinner(boardcopy):
            return move
        boardcopy[move] = str(move)
    
    # 规则三：按照中心、角、边的顺序选择空的位置
    for move in (4,0,2,6,8,1,3,5,7):
        if move in legal_moves(board):
            return move

判断输赢规则如下：

1. 三条横线
   0、1、2；
   3、4、5；
   6、7、8
2. 三条竖线
   0、3、6；
   1、4、7；
   2、5、8
3. 两条对角线
   0、4、8；
   2、4、6

以上八种情况的三个位置的棋子相同，则该棋子方赢棋。

def isWinner(board):
    """判断所给的棋子是否获胜"""
    WAYS_TO_WIN = {(0,1,2), (3,4,5), (6,7,8), (0,3,6), (1,4,7), (2,5,8), (0,4,8), (2,4,6)}
    for r in WAYS_TO_WIN:
        if board[r[0]] == board[r[1]] == board[r[2]]:
            return True
    return False

如果全部位置落子，则平局

def isTie(board):
    """判断是否平局"""
    for i in list("012345678"):
        if i in board:
            return False
    return True

代码实现

tic-tac-toe.py

def display_board(board):
    """显示棋盘"""
    print("\t{0} | {1} | {2}".format(board[0], board[1], board[2]))
    print("\t_ | _ | _")
    print("\t{0} | {1} | {2}".format(board[3], board[4], board[5]))
    print("\t_ | _ | _")
    print("\t{0} | {1} | {2}".format(board[6], board[7], board[8]))


def legal_moves(board):
    """返回可落子的位置列表"""
    moves = []#存放的是int类型
    for i in range(9):
        if board[i] in list("012345678"):
            moves.append(i)
    return moves


def getPlayerMove(board):
    """询问并确定玩家的选择落子位置，无效位置时重复询问"""
    move = 9
    while move not in legal_moves(board):
        move = int(input("请选择落子位置（0-8）："))
    return move


def getComputerMove(board, computerLetter, playerLetter):
    """核心算法：计算人工智能AI的落子位置"""
    boardcopy = board.copy()

    # 规则一：判断如果某位置落子可以获胜，则选择该位置
    for move in legal_moves(boardcopy):
        boardcopy[move] = computerLetter
        if isWinner(boardcopy):
            return move
        boardcopy[move] = str(move)
    
    # 规则二：某个位置玩家下一步落子可以获胜，则选择该位置
    for move in legal_moves(boardcopy):
        boardcopy[move] = playerLetter
        if isWinner(boardcopy):
            return move
        boardcopy[move] = str(move)
    
    # 规则三：按照中心、角、边的顺序选择空的位置
    for move in (4,0,2,6,8,1,3,5,7):
        if move in legal_moves(board):
            return move

        
def isWinner(board):
    """判断所给的棋子是否获胜"""
    WAYS_TO_WIN = {(0,1,2), (3,4,5), (6,7,8), (0,3,6), (1,4,7), (2,5,8), (0,4,8), (2,4,6)}
    for r in WAYS_TO_WIN:
        if board[r[0]] == board[r[1]] == board[r[2]]:
            return True
    return False


def isTie(board):
    """判断是否平局"""
    for i in list("012345678"):
        if i in board:
            return False
    return True


def tic_tac_toe():
    """井字棋"""
    board = list("012345678")
    playerLetter = input("请选择棋子X或者O（X先走，O后走）：")
    if playerLetter in ("X", "x"):
        turn = "player"
        playerLetter = "X"
        computerLetter = "O"
    else:
        turn = "computer"
        computerLetter = "X"
        playerLetter = "O"
    print("{}先走！".format(turn))

    while True:
        display_board(board)
        if turn == 'player':
            move = getPlayerMove(board)
            board[move] = playerLetter
            if isWinner(board):
                display_board(board)
                print("恭喜玩家获胜！")
                break
            else:
                turn = "computer"
        else:
            move = getComputerMove(board, computerLetter, playerLetter)
            print("计算机人工智能AI落子位置：", move)
            board[move] = computerLetter
            if isWinner(board):
                display_board(board)
                print("计算机人工智能AI获胜！")
                break
            else:
                turn = "player"

        if isTie(board):
            display_board(board)
            print('平局！！！')
            break


if __name__ == '__main__':
    tic_tac_toe()

运行效果

这是一次我与AI对弈的过程：

请选择棋子X或者O（X先走，O后走）：x
player先走！
	0 | 1 | 2
	_ | _ | _
	3 | 4 | 5
	_ | _ | _
	6 | 7 | 8
请选择落子位置（0-8）：3
	0 | 1 | 2
	_ | _ | _
	X | 4 | 5
	_ | _ | _
	6 | 7 | 8
计算机人工智能AI落子位置： 4
	0 | 1 | 2
	_ | _ | _
	X | O | 5
	_ | _ | _
	6 | 7 | 8
请选择落子位置（0-8）：6
	0 | 1 | 2
	_ | _ | _
	X | O | 5
	_ | _ | _
	X | 7 | 8
计算机人工智能AI落子位置： 0
	O | 1 | 2
	_ | _ | _
	X | O | 5
	_ | _ | _
	X | 7 | 8
请选择落子位置（0-8）：8
	O | 1 | 2
	_ | _ | _
	X | O | 5
	_ | _ | _
	X | 7 | X
计算机人工智能AI落子位置： 7
	O | 1 | 2
	_ | _ | _
	X | O | 5
	_ | _ | _
	X | O | X
请选择落子位置（0-8）：1
	O | X | 2
	_ | _ | _
	X | O | 5
	_ | _ | _
	X | O | X
计算机人工智能AI落子位置： 2
	O | X | O
	_ | _ | _
	X | O | 5
	_ | _ | _
	X | O | X
请选择落子位置（0-8）：5
	O | X | O
	_ | _ | _
	X | O | X
	_ | _ | _
	X | O | X
平局！！！