序言:想必各位在童年时都玩过一个特别经典的小游戏——三子棋吧!当我在学习C语言的函数知识后,我想用C语言来实现三子棋的人机博弈,下面我将分享一下如何用C语言实现三子棋的人机博弈,以及我其过程中的收获,记录一下本小白的成果。
目录
1.呈现初始菜单与玩家的选择面板
2.呈现初始棋盘
3.玩家落子
4.电脑落子
5.判断胜负
6.呈现最终结果
7.最终代码展示
8.心得体会
游戏初始菜单是面向玩家的第一个面板,必须让玩家清晰的知道下一步要怎么做,有什么选择,因此我搭建了如下菜单。
#include
void menu()
{
printf("*************菜单*************\n");
printf("******1.Play******0.Exit******\n");
printf("******************************\n");
}
void test()
{
menu();
}
int main()
{
test();
return 0;
}
注:在主函数中进入游戏调试的test函数,再从test函数进入菜单menu函数,之后的游戏函数也是在test函数中实现的。
这里想要实现的是玩家输入1为开始游戏,输入0为退出游戏。
那么,菜单呈现之后就要实现让玩家选择的功能了。玩家可以选择开始游戏或者退出游戏,如果玩家输入了1和0以外的数字,系统则会报错并让玩家重新选择。有多种情况,可以用一个循环和判断的嵌套来实现。如下:
#include
void menu()
{
printf("*************菜单*************\n");
printf("******1.Play******0.Exit******\n");
printf("******************************\n");
}
void test()
{
menu();
int input = 0;
do
{
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case 1:
game();//实现游戏内容
break;
case 0:
printf("退出游戏");
break;
default:
printf("输入非法,请重新输入");
}
} while (input);
}
int main()
{
test();
return 0;
}
通过do while循环,让玩家选择一种结果,如果输入0游戏结束,输入1游戏开始,游戏内容由 game() 函数实现(后面的内容),打完一把之后玩家可选择继续游戏或退出游戏。输入1、0以外的数则提示"输入非法,请重新输入"。
上代码段为游戏的整体框架,接下来主要介绍如何在 game() 函数中实现游戏逻辑。
在玩家输入1之后,游戏开始。那么,为了更直观的游戏体验,开始我想让玩家能看到一个空棋盘,并且之后能在这个空棋盘上落子。那么,这该如何实现呢?
想法: 我们可以先构建一个三行三列的数组,并将数组中每一个元素都赋为一个空格,再利用一些横杆竖杆字符(-、|)画出一个九宫格,接着将数组和九宫格打印出来,就能很好地呈现一个初始空棋盘了。之后,玩家下子只要改变数组中对应坐标的字符,每次下子打印出一个不同的棋盘,就能实现。下面我们来尝试一下。
实现方法: 构建一个初始化棋盘的函数和一个呈现棋盘的函数。
由于game函数中的需要定义和引用的函数量较多,因此另起一个以.h为后缀的头文件来声明函数,起一个.c为后缀的源文件来定于函数。 因为二维数组的行和列会被不同函数多次调用,这里不妨在头文件中宏定义行和列为ROW和COL,便于表示。
下面是初始化棋盘函数IntialBoard 和 呈现棋盘函数DisplayBoard的定义。
#include
#include "game.h"
void InitialBoard(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0;i < row;i++)
{
for (j = 0;j < col;j++)
{
arr[i][j] = ' ';
}
}//初始化棋盘, 让数组中每一个元素都为空格' '
}
#include
#include "game.h"
void DisplayBoard(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0;i < row;i++)
{
for (j = 0;j < col;j++)
{
printf(" %c ", arr[i][j]);//与数组元素相联系
if (j < col - 1)
{
printf("|");
}
}
printf("\n");
if (i < row - 1)
{
for (j = 0;j < col;j++)
{
printf("---");
if (j < col - 1)
{
printf("|");
}
}
}
printf("\n");
}
}//打印棋盘,玩家下子后棋盘发生变化
✔最终打印结果:
该棋盘中n行m列对于了二维数组中的元素board[n-1][m-1]
接下来就进入了人机博弈的阶段了!那么,既然要博弈,肯定会有很多个回合,每一个回合中玩家落子后判断输赢,电脑落子后再次判断输赢。因此我们可以构建一个循环,只要有一次判断为某一方输或某一方赢或平局,则跳出循环,游戏结束。
因此我搭建了如下结构。
void game() { char board[ROW][COL] = { ' ' }; InitialBoard(board, ROW, COL); DisplayBoard(board, ROW, COL); while (1) { playermove();//玩家落子 DisplayBoard(board, ROW, COL); //判断输赢机制 computermove();//电脑落子 DisplayBoard(board, ROW, COL); //判断输赢机制 } }
下面,将围绕玩家落子、电脑落子和判断输赢机制的实现进行描述。
初始化阶段我们已经把二维数组board中所有元素赋成了空格,因此,想要实现玩家落子,只需要让玩家输入一个坐标(几行几列),改变这个坐标上的元素为新的元素(这个元素便可视为是一个棋子,我们定义这个棋子为X,便于随后的判断输赢),再用一次呈现棋盘函数DisplayBoard,便可呈现出一个新的带有玩家落子的棋盘。
构建玩家落子playermove()函数:
错误版本❌:
void playermove(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int x, y;
scanf("%d%d", &x, &y);
while (1)
{
if ((x >= 1 && x <= row) && (y >= 1 && y <= col))
{
if (arr[x - 1][y - 1] == ' ')
{
arr[x - 1][y - 1] = 'X';
break;
}
else
{
printf("坐标已被占用,请重新输入");
continue;
}
}
else
{
printf("坐标非法,请重新输入");
continue;
}
}
}
❗ 这里我在做的时候发生了一个bug,提示坐标非法后进入死循环。这是因为将scanf放在循环外面了,因此玩家只能输入一次,如果坐标被占或坐标非法,则会进入死循环。
⭕改正版本如下:
void playermove(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int x=0, y=0;
printf("请输入落子坐标(行 列):");
while (1)
{
scanf("%d%d", &x, &y);
if ((x >= 1 && x <= row) && (y >= 1 && y <= col))
{
if (arr[x - 1][y - 1] == ' ')
{
arr[x - 1][y - 1] = 'X';
break;//直到玩家下入一个棋子便跳出循环,为止
}
else
{
printf("坐标已被占用,请重新输入:");
continue;
}
}
else
{
printf("坐标非法,请重新输入:");
continue;
}
}
}
测试成功:
今天在测试代码时发现了一个bug,就是在玩家下子这块,当玩家输入的坐标并非两个整数,而是其他字符时,系统会进入死循环,导致崩溃,如图所示:
是不是密集恐惧症犯了,太恐怖了!!!
这里出现错误的原因是:当玩家输入两个非数字时,scanf函数无法从缓冲区读取两个整数,则坐标x、y依然是初始值0,不满足下子条件。提示"坐标非法,请重新输入"后,进入下一次循环,由于缓冲区里依然有内容,玩家无法重新输入坐标,但scanf函数仍然无法从缓冲区读取两个整数,周而复始,进入了死循环。
这里我做出了如下修改:
void playermove(char arr[ROW][COL], int row, int col,int* n)
{
printf("玩家走\n");
int x = 0;
int y = 0;
printf("请输入落子坐标(行 列):");
while (1)
{
scanf("%d%d", &x, &y);
if ((x >= 1 && x <= row) && (y >= 1 && y <= col))
{
if (arr[x - 1][y - 1] == ' ')
{
arr[x - 1][y - 1] = 'X';
(*n)++;
break;
}
else
{
printf("坐标已被占用,请重新输入:");
continue;
}
}
else
{
char clean = '0';
while ((clean = getchar()) != '\n')
{
;
}
printf("坐标非法,请重新输入:");
}
}
}
这里我加了一个清除缓冲区的机制,当玩家输入两个非数字的字符时,该机制会先将这两个字符清除了再进入下一次循环,这样一来,下一次循环玩家就可以重新输入正确的坐标了。
演示如下:
电脑落子和玩家落子同理,都是通过变换数组元素来实现的(这里我们定义电脑的子为字符O,便于随后的判断输赢), 但玩家可以输入一个坐标,而电脑该如何实现呢?这里我们可以发现,如果电脑能生成一个随机坐标,并且这个坐标在棋盘范围以内,就可以很好的实现了。这里我们要用到c语言中生成随机数的知识。
#include
#include
#include
int main()
{
srand((unsigned int)time(NULL));
int rom=rand();
}
这是生成随机数的代码,具体原理在此不展开。如果想要获得区间(a,b)内的随机数,则可通过
rom=rand()%(b-a+1)+a 来实现。
⭕下面是我对电脑落子computermove函数的定义:
void computermove(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
printf("电脑走\n");
int x = 0;
int y = 0;
while (1)
{
x = rand() % row;
y = rand() % col;
if (arr[x][y] == ' ')
{
arr[x][y] = 'O';
break;
}
else
continue;
}
}//若坐标占用,则重新生成一组随机坐标,直到电脑成功下子,跳出循环,回合结束。
测试结果:
今天对电脑落子这一模块做了些许调整,让电脑落子从“人工智障”升级为能够防守玩家落子,增强了游戏的可玩性,具体代码如下:
void computermove(char arr[ROW][COL], int row, int col,int* n,int* m)//防守向
{
printf("电脑走\n");
int x = 0;
int y = 0;
if ((*m) < 2)//玩家下子小于2时,随机下
{
while (1)
{
x = rand() % row;
y = rand() % col;
if (arr[x][y] == ' ')
{
arr[x][y] = 'O';
(*n)++;
return;
}
}
}
else//防守玩家下棋路线
{
int i = 0;
for (i = 0;i < row;i++)//横二
{
if (arr[i][0] == arr[i][1] && arr[i][1] == 'X' && arr[i][2] == ' ')
{
arr[i][2] = 'O';
(*n)++;
return;
}
if (arr[i][0] == arr[i][2] && arr[i][2] == 'X' && arr[i][1] == ' ')
{
arr[i][1] = 'O';
(*n)++;
return;
}
if (arr[i][1] == arr[i][2] && arr[i][2] == 'X' && arr[i][0] == ' ')
{
arr[i][0] = 'O';
(*n)++;
return;
}
}
for (i = 0;i < col;i++)//竖二
{
if (arr[0][i] == arr[1][i] && arr[1][i] == 'X' && arr[2][i] == ' ')
{
arr[2][i] = 'O';
(*n)++;
return;
}
if (arr[0][i] == arr[2][i] && arr[2][i] == 'X' && arr[1][i] == ' ')
{
arr[1][i] = 'O';
(*n)++;
return;
}
if (arr[1][i] == arr[2][i] && arr[2][i] == 'X' && arr[0][i] == ' ')
{
arr[0][i] = 'O';
(*n)++;
return;
}
}
if (arr[0][0] == arr[1][1] && arr[1][1] == 'X' && arr[2][2] == ' ')//斜二
{
arr[2][2] = 'O';
(*n)++;
return;
}
else if (arr[0][0] == arr[2][2] && arr[2][2] == 'X' && arr[1][1] == ' ')
{
arr[1][1] = 'O';
(*n)++;
return;
}
else if (arr[2][2] == arr[1][1] && arr[1][1] == 'X' && arr[0][0] == ' ')
{
arr[0][0] = 'O';
(*n)++;
return;
}
if (arr[2][0] == arr[1][1] && arr[1][1] == 'X' && arr[0][2] == ' ')//反斜二
{
arr[0][2] = 'O';
(*n)++;
return;
}
else if (arr[2][0] == arr[0][2] && arr[2][2] == 'X' && arr[1][1] == ' ')
{
arr[1][1] = 'O';
(*n)++;
return;
}
else if (arr[0][2] == arr[1][1] && arr[1][1] == 'X' && arr[2][0] == ' ')
{
arr[2][0] = 'O';
(*n)++;
return;
}
while (1)//如果都没有,随机下
{
x = rand() % row;
y = rand() % col;
if (arr[x][y] == ' ')
{
arr[x][y] = 'O';
(*n)++;
return;
}
}
}//
}
原理:在玩家下子小于2时,电脑随机落子。一旦玩家下子大于等于2时,电脑开始“防守模式”,寻找玩家有无再下一颗子就能取胜的棋子序列,如有,下子堵住玩家。如没有,则继续随机下。
判断输赢机制是游戏中最重要的机制,它决定着游戏是继续还是结束,以及得出最终结果。
在玩家或电脑每落一枚子时,都应该判断一下是否有无一方获胜,如果有游戏结束,如果没有游戏继续,下面我们来写一个函数实现这样的功能。
因为每次判断有四种可能的结果,分别是玩家赢、电脑赢、平局、继续, 我们用四个字符 X、O、Q、C分别来表示四种结果。我们可以定义判断函数的返回值是一个字符并且该返回值的结果有X、O、Q、C四种,根据判断函数返回值来判断本回的结果。如下:
char Judge(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int i = 0;
for (i = 0;i < row;i++)
{
if (arr[i][0] == arr[i][1] && arr[i][1] == arr[i][2] && arr[i][0] != ' ')
return arr[i][0];//返回值可以是'X'和'O',返回谁就是谁赢了
}
int j = 0;
for (j = 0;j < col;j++)
{
if (arr[0][j] == arr[1][j] && arr[1][j] == arr[2][j] && arr[0][j] != ' ')
return arr[0][j];
}
if (arr[0][0] == arr[1][1] && arr[1][1] == arr[2][2] && arr[1][1] != ' ')
return arr[1][1];
if (arr[0][2] == arr[1][1] && arr[1][1] == arr[2][0] && arr[1][1] != ' ')
return arr[1][1];
if (Is_full(arr, ROW, COL) == 1)
{
return 'Q';
}
return 'C';
由于棋盘下满后才有可能平局,因此我们再构建一个函数Is_full判断棋盘是否已满,用整数返回值1/0表示。
int Is_full(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int i = 0;
for (i = 0;i < row;i++)
{
int j = 0;
for (j = 0;j < col;j++)
{
if (arr[i][j] == ' ')
return 0;
}
}
return 1;
}
⭕判断函数Judge的逻辑是先判断 横三行竖三列是否三连,再判断 两条对角线是否三连,如果这两种都不成立则判断棋盘是否下满,若满了则平局,若没满则继续游戏。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
优化版
因为只有当玩家或电脑的某一方下满3颗棋子才会有输赢结果,因此我们可以在playermove和computermove函数中加上一个计数器,每次下一颗棋子加一,当计数器等于3时,判断函数Judge再进行判断。
void game()
{
int count1 = 0;
int count2 = 0;
srand((unsigned int)time(NULL));
char board[ROW][COL] = { ' ' };
InitialBoard(board, ROW, COL);
DisplayBoard(board, ROW, COL,NULL);
while (1)
{
playermove(board, ROW, COL, &count1);//计数器在此函数外,因此需传址
DisplayBoard(board, ROW, COL);
if (count1 >= 3)
{
if (Judge(board, ROW, COL) != 'C')
break;
}
computermove(board, ROW, COL,&count2);
DisplayBoard(board, ROW, COL);
if (count2 >= 3)
{
if (Judge(board, ROW, COL) != 'C')
break;
}
}
Result(Judge(board, ROW, COL));
printf("选择继续游戏或退出:\n");
}
void computermove(char arr[ROW][COL], int row, int col,int* n)
{
printf("电脑走\n");
int x = 0;
int y = 0;
while (1)
{
x = rand() % row;
y = rand() % col;
if (arr[x][y] == ' ')
{
arr[x][y] = 'O';
(*n)++;//落子后自增加1
break;
}
else
continue;
}
}
玩家下子同理,不再贴出代码段。
void game()
{
srand((unsigned int)time(NULL));
char board[ROW][COL] = { ' ' };
InitialBoard(board, ROW, COL);
DisplayBoard(board, ROW, COL);
while (1)
{
playermove(board, ROW, COL);
DisplayBoard(board, ROW, COL);
if (Judge(board, ROW, COL) != 'C')
break;
computermove(board, ROW, COL);
DisplayBoard(board, ROW, COL);
if (Judge(board, ROW, COL) != 'C')
break;
}
Result(Judge(board, ROW, COL));
printf("选择继续游戏或退出:\n");
}
最后,game()函数的总体实现如上代码块所示。每一回合中某一方落子判断一次,直到有一次判断的字符结果不为'C'(既不再继续),才跳出循环,再判断(在Result函数中实现,如下代码块)该字符为‘X’ ‘O’ 'Q'中的哪一个,从而得出最终结果。
void Result(char ch)
{
switch (ch)
{
case 'X':
printf("玩家获胜\n");
break;
case 'O':
printf("电脑获胜\n");
break;
case 'Q':
printf("平局\n");
break;
}
}
测试结果:
test.c文件
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include
#include"game.h"
void game()
{
int count1 = 0;
int count2 = 0;
srand((unsigned int)time(NULL));
char board[ROW][COL] = { ' ' };
InitialBoard(board, ROW, COL);
DisplayBoard(board, ROW, COL,NULL);
while (1)
{
playermove(board, ROW, COL, &count1);
DisplayBoard(board, ROW, COL);
if (count1 >= 3)
{
if (Judge(board, ROW, COL) != 'C')
break;
}
//
computermove(board, ROW, COL,&count2);
DisplayBoard(board, ROW, COL);
if (count2 >= 3)
{
if (Judge(board, ROW, COL) != 'C')
break;
}
}
Result(Judge(board, ROW, COL));
printf("选择继续游戏或退出:\n");
}
void menu()
{
printf("*************菜单*************\n");
printf("******1.Play******0.Exit******\n");
printf("******************************\n");
}
void test()
{
int input = 0;
do
{
menu();
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case 1:
game();
break;
case 0:
printf("退出游戏\n");
break;
default:
printf("输入非法,请重新输入:\n");
}
} while (input);
}
int main()
{
test();
return 0;
}
game.h文件(函数声明)
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#define ROW 3
#define COL 3
#include
#include
#include
void InitialBoard(char arr[ROW][COL], int row, int col);
void DisplayBoard(char arr[ROW][COL], int row, int col);
void playermove(char arr[ROW][COL], int row, int col,int* n);
void computermove(char arr[ROW][COL], int row, int col,int* n);
char Judge(char arr[ROW][COL], int row, int col);
int Is_full(char arr[ROW][COL], int row, int col);
void Result(char ch);
game.c文件(函数定义)
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "game.h"
void Result(char ch)
{
switch (ch)
{
case 'X':
printf("玩家获胜\n");
break;
case 'O':
printf("电脑获胜\n");
break;
case 'Q':
printf("平局\n");
break;
}
}
int Is_full(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int i = 0;
for (i = 0;i < row;i++)
{
int j = 0;
for (j = 0;j < col;j++)
{
if (arr[i][j] == ' ')
return 0;
}
}
return 1;
}
char Judge(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int i = 0;
for (i = 0;i < row;i++)
{
if (arr[i][0] == arr[i][1] && arr[i][1] == arr[i][2] && arr[i][0] != ' ')
return arr[i][0];
}
int j = 0;
for (j = 0;j < col;j++)
{
if (arr[0][j] == arr[1][j] && arr[1][j] == arr[2][j] && arr[0][j] != ' ')
return arr[0][j];
}
if (arr[0][0] == arr[1][1] && arr[1][1] == arr[2][2] && arr[1][1] != ' ')
return arr[1][1];
if (arr[0][2] == arr[1][1] && arr[1][1] == arr[2][0] && arr[1][1] != ' ')
return arr[1][1];
if (Is_full(arr, ROW, COL) == 1)
{
return 'Q';
}
return 'C';
}
void computermove(char arr[ROW][COL], int row, int col,int* n)
{
printf("电脑走\n");
int x = 0;
int y = 0;
while (1)
{
x = rand() % row;
y = rand() % col;
if (arr[x][y] == ' ')
{
arr[x][y] = 'O';
(*n)++;
break;
}
else
continue;
}
}
void playermove(char arr[ROW][COL], int row, int col,int* n)
{
printf("玩家走\n");
int x = 0;
int y = 0;
printf("请输入落子坐标(行 列):");
while (1)
{
scanf("%d%d", &x, &y);
if ((x >= 1 && x <= row) && (y >= 1 && y <= col))
{
if (arr[x - 1][y - 1] == ' ')
{
arr[x - 1][y - 1] = 'X';
(*n)++;
break;
}
else
{
printf("坐标已被占用,请重新输入:");
continue;
}
}
else
{
printf("坐标非法,请重新输入:");
continue;
}
}
}
void DisplayBoard(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0;i < row;i++)
{
for (j = 0;j < col;j++)
{
printf(" %c ", arr[i][j]);
if (j < col - 1)
{
printf("|");
}
}
printf("\n");
if (i < row - 1)
{
for (j = 0;j < col;j++)
{
printf("---");
if (j < col - 1)
{
printf("|");
}
}
}
printf("\n");
}
}
void InitialBoard(char arr[ROW][COL], int row, int col)
{
int i = 0;
int j = 0;
for (i = 0;i < row;i++)
{
for (j = 0;j < col;j++)
{
arr[i][j] = ' ';
}
}
}
经过大概两天的学习和coding最终写出这篇博客,收获颇多,在学习完函数模块后以此巩固了对知识的掌握、加深了对知识的理解。错误和bug是在所难免的,虽然寻找它和修改它的过程很艰辛,但是每修一个bug都会十分的心情愉悦。
今天的分享到此为止啦,记得点个赞噢!