基于C++的AI五子棋游戏项目开发教程
项目资源下载
- 基于C++的AI五子棋游戏项目源码压缩包下载地址
- 基于C++的AI五子棋游戏项目源码Github下载地址
- 基于C++的AI五子棋游戏项目所需素材
- 基于C++的AI五子棋游戏项目所需要的EasyX
项目简介
本项目基于C++开发，整体来说比较简单，实现了人与AI之间的五子棋对弈，并且可以判定胜负以及音效添加等等，按照我博客的详细教程一步一步做下去肯定没问题！
项目开发软件环境
- Windows11
- VS2017
- EasyX
项目开发硬件环境
- CPU：Intel® Core™ i7-8750H CPU @ 2.20GHz 2.20 GHz
- RAM：24GB
- GPU：NVIDIA GeForce GTX 1060
文章目录
- 项目资源下载
- 项目简介
- 项目开发软件环境
- 项目开发硬件环境
- 前言
- 零、项目演示
-
- 0.1 人机五子棋对弈
- 0.2 黑棋（棋手）胜利
- 2.3 白棋（AI）胜利
- 一、创建项目
- 二、导入素材
- 三、项目框架设计
-
- 3.1 设计项目框架
- 3.2 根据项目框架设计类
- 四、设计游戏主要接口
-
- 4.1 设计Chess（棋盘）类主要接口
- 4.2 设计AI（人工智能）类主要接口
- 4.3 设计Man（棋手）类主要接口
- 4.4 设计ChessGame（游戏控制）类主要接口
- 4.5 设计各个接口的具体实现
- 五、设计游戏基本框架
- 六、棋盘初始化
-
- 6.1 EasyX的使用
- 6.2 设计棋盘的数据成员
- 6.3 构造棋盘
- 6.4 棋盘初始化
- 七、棋手下棋实现
-
- 7.1 棋手初始化
- 7.2 棋手下棋功能初始化
- 7.3 判断棋手下棋位置是否有效
- 7.4 实现棋手下棋
- 八、AI下棋实现
-
- 8.1 AI初始化
- 8.2 AI下棋原理
- 8.3 AI对棋局进行评分计算
- 8.4 实现AI下棋
- 九、胜负判定实现
-
- 9.1 对胜负进行处理
- 9.2 胜负判定原理
- 9.3 胜负判定实现
- 总结
前言
以下就是基于C++的AI五子棋游戏项目的详细开发教程，我对于每一步都进行了详细的注释以及图解，相信读者只要按照我的步骤一步一步做下去肯定也能实现自己的AI五子棋，当然，读者也可以根据自己的喜好调整游戏项目素材，以便达到最佳效果。下面就是本文的全部内容了！
零、项目演示
0.1 人机五子棋对弈
0.2 黑棋（棋手）胜利
-
黑棋（棋手）胜利棋面：
-
黑棋（棋手）胜利判定结果：
2.3 白棋（AI）胜利
-
白棋（AI）胜利棋面：
-
白棋（AI）胜利判定结果：
一、创建项目
-
打开Microsoft Visual Studio（以下简称VS）后，点击“新建”->“项目”
-
然后输入项目名称与项目位置，然后点击“确定”
二、导入素材
-
在项目内新建“resource”文件夹，准备存放项目的素材文件
-
将项目所用素材导入项目中的“resource”文件夹中，读者可以用自己的素材，也可以用我的素材，我的素材的下载链接已经放在上面的博客中了
三、项目框架设计
3.1 设计项目框架
- 整个项目的框架如下图所示，所有的代码都是根据以下四个类进行编写的：
- Man（棋手）：下棋的人
- Chess（棋盘）：下棋的地方
- AI（人工智能）：和棋手对弈的AI
- ChessGame（游戏控制）：控制游戏的基本逻辑
3.2 根据项目框架设计类
-
根据刚才设计好的项目框架，我们就要将其一一建立起来。首先创建Man（棋手）类，在“源文件”上右键，点击“添加”中的“类”：
-
在“类名”中输入“Man”，点击“确定”就可以了，其余的文件自动生成
-
可以发现，已经成功生成了
-
按照创建Man（棋手）类同样的方法，创建其他三个类，最终效果如下图所示：
四、设计游戏主要接口
4.1 设计Chess（棋盘）类主要接口
- 我们在Chess.h中设计Chess（棋盘）类的主要接口，这些主要接口不需要具体实现，只是暴露给外部的接口，等待外部使用的时候在进行个性化的实现即可。Chess.h中的代码如下：
#pragma once // 表示落子位置 struct ChessPos { int row; int col; }; // 表示棋子的种类 typedef enum { CHESS_WHITE = -1, // 白棋 CHESS_BLACK = 1 // 黑棋 }chess_kind; class Chess { public: // 棋盘初始化：加载棋盘的图片资源，初始化棋盘的相关数据 void init(); /* 判断在指定坐标(x,y)位置，是否是有效点击， 如果是有效点击，把有效点击的位置(行，列）保存在参数pos中 */ bool clickBoard(int x, int y, ChessPos *pos); // 在棋盘的指定位置（pos）, 落子（chess） void chessDown(ChessPos *pos, chess_kind chess); // 获取棋盘的大小（13线、15线、19线） int getGradeSize(); // 获取指定位置是黑棋，还是白棋，还是空白 int getChessData(ChessPos *pos); int getChessData(int row, int col); // 检查棋局是否结束 bool checkOver(); };
4.2 设计AI（人工智能）类主要接口
-
同理，AI.h中的代码如下：
#pragma once #include "Chess.h" class AI { public: // 初始化 void init(Chess *chess); // AI下棋 void go(); };
4.3 设计Man（棋手）类主要接口
-
同理，Man.h中的代码如下：
#pragma once #include "Chess.h" class Man { public: // 初始化 void init(Chess *chess); // 下棋动作 void go(); };
4.4 设计ChessGame（游戏控制）类主要接口
-
同理，ChessGame.h中的代码如下：
#pragma once class ChessGame { public: // 开始对局 void play(); };
4.5 设计各个接口的具体实现
-
我们现在已经把我们项目的基本主要接口生成了，但是我们还需要将这些接口实现一下，以助于后面项目开发的使用。此时我们可以看到，刚刚创建好的接口函数下面有一个绿色的波浪线：
-
这个绿色的波浪线就是VS在提示我们还没有生成该接口的具体实现，所以我们需要实现这个接口。我们只需要将鼠标放在绿色波浪线上，然后点击“显示可能的修补程序”：
-
然后选择我红框标注的选项即可：
-
此时VS就帮我们自动地完成了接口的具体实现，当然，里面的具体内容需要根据不同项目需求自己填写。此时接口函数下面的绿色波浪线已经不存在了，那么我们只需要按“Ctrl+s”保存，然后关闭即可，此时VS就已经帮我们完成了：
-
其余的所有接口函数都按照上面的步骤完成接口的具体实现，不再一一赘述。具体的接口函数实现后的项目结构如下图所示：
五、设计游戏基本框架
-
此时我们已经创建好了整个游戏的基本接口并进行了初步的实现，但是游戏的框架我们目前还没有创建，所以下面的工作应该创建游戏的基本框架。因为游戏要由ChessGame类控制，所以应该由ChessGame类调用各个类的功能，所以首先在ChessGame.h加入如下代码，此时就完成了整个游戏的基本内容创建：
#pragma once #include "Man.h" #include "AI.h" #include "Chess.h" class ChessGame { public: ChessGame(Man*, AI*, Chess*); // 开始对局 void play(); // 添加数据成员 private: Man* man; AI* ai; Chess* chess; }; -
当游戏的基本内容创建好后，我们就要完成游戏的基本逻辑了，当然，此时只是简单的面向对象的逻辑实现，并不涉及具体的开发，具体的开发要到后面才具体实现。我们此时只需要在ChessGame.cpp中加入如下代码即可：
#include "ChessGame.h" ChessGame::ChessGame(Man* man, AI* ai, Chess* chess) { this->man = man; this->ai = ai; this->chess = chess; ai->init(chess); man->init(chess); } // 对局（开始五子棋游戏） void ChessGame::play() { // 棋盘初始化 chess->init(); // 开始对局 while (1) { // 首先由棋手走 man->go(); if (chess->checkOver()) { chess->init(); continue; } // 再由AI走 ai->go(); if (chess->checkOver()) { chess->init(); continue; } } } -
此时就完成了整个游戏的基本框架，下面我们就要往这个框架中添加具体内容了。当然，在这之前我们还需要使用一个主函数将刚刚创建的框架串联起来。首先创建main.cpp，这里面就是游戏的整体逻辑，具体内容后面再写，在“源文件”上右键，选择“添加”->“新建项”：
-
选择C++文件(.cpp)后输入名字，最后点击“添加”即可：
-
在main.cpp中加入如下代码：
#include#include "ChessGame.h" int main(void) { Man man; Chess chess; AI ai; ChessGame game(&man, &ai, &chess); game.play(); return 0; } -
此时我们可以运行测试一下，点击“调试”中的“开始执行(不调试)(H)”：
-
可以发现到目前为止，我们的程序没有问题：
六、棋盘初始化
6.1 EasyX的使用
-
因为游戏要进行绘图，所以我们使用EasyX来完成游戏的绘图接口，可以帮助我们编写图形程序，EasyX的下载链接也在博客的上方。下载后双击打开：
-
点击“下一步”：
-
然后选择你对应版本的编译器进行“安装”：
-
然后会提示你安装成功：
6.2 设计棋盘的数据成员
-
当我们安装好EasyX图形库后，就要在Chess.h中引入一些我们所需要的头文件了：
-
然后需要添加一些棋盘初始化所需要的数据，我们只需要在Chess.h中加入如下代码：
private: IMAGE chessBlackImg; // 黑棋棋子 IMAGE chessWhiteImg; // 白棋棋子 int gradeSize; // 棋盘的大小（13线、15线、17线、19线） int margin_x; // 棋盘的左侧边界 int margin_y; // 棋盘的顶部边界 float chessSize; // 棋子的大小（棋盘的小方格的大小） /* 存储当前棋局的棋子分布数据 例如：chessMap[3][5]表示棋盘的第3行第5列的落子情况（0：空白；1：黑子；-1：白子） */ vector<vector<int>> chessMap; /* 表示现在该谁下棋（落子） true：该黑子走；false：该白子走 */ bool playerFlag;
6.3 构造棋盘
-
我们需要利用刚才创建的棋盘类的数据进行棋盘的创建，首先就需要写一个函数来创建棋盘，所以我们在Chess.h中加入如下代码：
Chess(int gradeSize, int maiginX, int marginY, float chessSize); -
然后鼠标放在刚刚创建的函数上，点击“显示可能的修补程序”：
-
然后选择红框中的内容：
-
然后按“Ctrl+S”保存：
-
下面就要利用刚才创建的数据构造棋盘了，只需要在Chess.cpp中加入如下代码：
// 构造棋盘 Chess::Chess(int gradeSize, int marginX, int marginY, float chessSize) { this->gradeSize = gradeSize; this->margin_x = marginX; this->margin_y = marginY; this->chessSize = chessSize; playerFlag = CHESS_BLACK; for (int i = 0; i < gradeSize; i++) { vector<int> row; for (int j = 0; j < gradeSize; j++) { row.push_back(0); } chessMap.push_back(row); } } -
然后来到main.cpp中，使用我们刚刚创建的构造函数，传入参数就构造好棋盘了：
-
然后我们还是来测试一下，点击“调试”中的“开始执行(不调试)(H)”：
-
可以发现，到目前为止，我们的程序没有任何问题：
6.4 棋盘初始化
-
在项目上右键后，点击“属性”：
-
在“常规”的“字符集”中，选择“使用多字节字符集”：
-
在Chess.cpp中加入如下头文件和相关库，目的是可以播放音乐：
#include#pragma comment(lib,"winmm.lib") -
在Chess.cpp中加入如下代码，目的是看到实际的棋盘并播放音乐：
// 棋盘初始化 void Chess::init() { // 创建游戏窗口 initgraph(897, 895); // 显示棋盘图片 loadimage(0, "resource/棋盘2.jpg"); // 播放开始提示音 mciSendString("play resource/start.wav", 0, 0, 0); // 加载黑棋和白棋棋子的图片 loadimage(&chessBlackImg, "resource/black.png", chessSize, chessSize, true); loadimage(&chessWhiteImg, "resource/white.png", chessSize, chessSize, true); // 棋盘清零 for (int i = 0; i < gradeSize; i++) { for (int j = 0; j < gradeSize; j++) { chessMap[i][j] = 0; } } // 确定谁先下棋 playerFlag = true; } -
然后我们测试一下：
-
发现已经成功显示棋盘，并成功播放音乐了：
七、棋手下棋实现
7.1 棋手初始化
-
给棋手类添加棋盘数据成员，在Man.h中加入如下代码：
private: Chess* chess;
7.2 棋手下棋功能初始化
-
在棋手类初始化时，传入棋盘类指针，只需要将Man.cpp中的init函数替换为如下代码：
// 棋手初始化 void Man::init(Chess * chess) { this->chess = chess; } -
为了实现棋手下棋功能，将Man.cpp中的go函数替换为如下代码：
// 棋手下棋 void Man::go() { // 鼠标函数 MOUSEMSG msg; // 落子位置 ChessPos pos; while (1) { // 获取鼠标点击消息 msg = GetMouseMsg(); // 通过chess对象，来判断落子位置是否有效 if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN && chess->clickBoard(msg.x, msg.y, &pos)) { break; } } // 落子 chess->chessDown(&pos, CHESS_BLACK); }
7.3 判断棋手下棋位置是否有效
-
下棋最重要的一点就是让计算机知道棋下在了哪里，如何解决这个问题呢？我们可以看下面的图示：
-
棋子肯定要落在两条线的交界处，一共四个点，所以我们首先要计算落子位置距离四个点的距离。这里我们需要设置一个“阈值”，如果落子位置距离某个点的距离小于此“阈值”，就认为这个点就是真正的落子位置，否则就不落子，这个“阈值”的大小要小于棋子大小的一半，还要注意棋盘在计算机中存储的二维数组下标从0开始。此时我们只需要将如下代码加入Chess.cpp中：
#include// 判断落子是否有效 bool Chess::clickBoard(int x, int y, ChessPos * pos) { // 真实的落子列坐标 int col = (x - margin_x) / chessSize; // 真实的落子行坐标 int row = (y - margin_y) / chessSize; // 落子的左上角列坐标 int leftTopPosX = margin_x + chessSize * col; // 落子的左上角行坐标 int leftTopPosY = margin_y + chessSize * row; // 鼠标点击位置距离真实落子位置的阈值 int offset = chessSize * 0.4; // 落子距离四个角的距离 int len; // 落子是否有效 bool res = false; do { // 落子距离左上角的距离 len = sqrt((x - leftTopPosX) * (x - leftTopPosX) + (y - leftTopPosY) * (y - leftTopPosY)); // 如果落子距离左上角的距离小于阈值并且当前位置没有棋子，就保存当前落子位置，并设置落子有效 if (len < offset) { pos->row = row; pos->col = col; if (chessMap[pos->row][pos->col] == 0) { res = true; } break; } // 落子距离右上角的距离 int x2 = leftTopPosX + chessSize; int y2 = leftTopPosY; len = sqrt((x - x2) * (x - x2) + (y - y2) * (y - y2)); // 如果落子距离右上角的距离小于阈值并且当前位置没有棋子，就保存当前落子位置，并设置落子有效 if (len < offset) { pos->row = row; pos->col = col + 1; if (chessMap[pos->row][pos->col] == 0) { res = true; } break; } // 落子距离左下角的距离 x2 = leftTopPosX; y2 = leftTopPosY + chessSize; len = sqrt((x - x2) * (x - x2) + (y - y2) * (y - y2)); // 如果落子距离右上角的距离小于阈值并且当前位置没有棋子，就保存当前落子位置，并设置落子有效 if (len < offset) { pos->row = row + 1; pos->col = col; if (chessMap[pos->row][pos->col] == 0) { res = true; } break; } // 落子距离右下角的距离 x2 = leftTopPosX + chessSize; y2 = leftTopPosY + chessSize; len = sqrt((x - x2) * (x - x2) + (y - y2) * (y - y2)); // 如果落子距离右上角的距离小于阈值并且当前位置没有棋子，就保存当前落子位置，并设置落子有效 if (len < offset) { pos->row = row + 1; pos->col = col + 1; if (chessMap[pos->row][pos->col] == 0) { res = true; } break; } } while (0); // 返回落子是否有效的判断结果 return res; } -
此时就可以判断落子的位置是否有效了，为了验证我们的代码没有问题，我们需要验证一下，我们在Chess.cpp中加入如下代码，测试成功后可以删除加入的代码：
-
在Man.cpp中加入如下代码，打印落子位置，同样，测试成功之后也可以删除加入的代码：
-
此时我们就可以来到main.cpp中进行测试了：
-
可以发现正确获取落子位置了，这说明我们的代码没有任何问题。测试成功之后，要把上面加的两处代码删掉：
7.4 实现棋手下棋
-
为了实现棋盘落子，首先在Chess.cpp中加入如下代码，需要注意绘图的左边是左上角，所以为了让棋子的中心点在行线和列线的交界处，棋子的行和列坐标都需要减0.5倍的棋格大小，这一点需要格外关注：
// 棋盘落子 void Chess::chessDown(ChessPos * pos, chess_kind chess) { // 加载落子音效 mciSendString("play resource/down7.wav", 0, 0, 0); // 获取棋子的落子位置，需要注意绘图的左边是左上角，所以为了让棋子的中心点在行线和列线的交界处，棋子的行和列坐标都需要减0.5倍的棋格大小 int x = margin_x + chessSize * pos->col - 0.5 * chessSize; int y = margin_y + chessSize * pos->row - 0.5 * chessSize; // 根据棋子类型在对应位置生成棋子图片 if (chess == CHESS_WHITE) { putimage(x, y, &chessWhiteImg); } else { putimage(x, y, &chessBlackImg); } } -
然后我们来测试一下，发现可以成功落子，而且音效也没问题，但是每个棋子周围都有黑边，这些黑边肯定是不应该存在的：
-
落子后的棋子出现黑边是因为Easyx不支持png格式图片，为了解决这个问题，我们只需要在Chess.cpp中加入如下函数：
// 解决Easyx不支持png格式图片的函数 void putimagePNG(int x, int y, IMAGE* picture) //x为载入图片的X坐标，y为Y坐标 { // 变量初始化 DWORD* dst = GetImageBuffer(); // GetImageBuffer()函数，用于获取绘图设备的显存指针，EASYX自带 DWORD* draw = GetImageBuffer(); DWORD* src = GetImageBuffer(picture); // 获取picture的显存指针 int picture_width = picture->getwidth(); // 获取picture的宽度，EASYX自带 int picture_height = picture->getheight(); // 获取picture的高度，EASYX自带 int graphWidth = getwidth(); // 获取绘图区的宽度，EASYX自带 int graphHeight = getheight(); // 获取绘图区的高度，EASYX自带 int dstX = 0; // 在显存里像素的角标 // 实现透明贴图 公式： Cp=αp*FP+(1-αp)*BP ， 贝叶斯定理来进行点颜色的概率计算 for (int iy = 0; iy < picture_height; iy++) { for (int ix = 0; ix < picture_width; ix++) { int srcX = ix + iy * picture_width; // 在显存里像素的角标 int sa = ((src[srcX] & 0xff000000) >> 24); // 0xAArrggbb;AA是透明度 int sr = ((src[srcX] & 0xff0000) >> 16); // 获取RGB里的R int sg = ((src[srcX] & 0xff00) >> 8); // G int sb = src[srcX] & 0xff; // B if (ix >= 0 && ix <= graphWidth && iy >= 0 && iy <= graphHeight && dstX <= graphWidth * graphHeight) { dstX = (ix + x) + (iy + y) * graphWidth; // 在显存里像素的角标 int dr = ((dst[dstX] & 0xff0000) >> 16); int dg = ((dst[dstX] & 0xff00) >> 8); int db = dst[dstX] & 0xff; draw[dstX] = ((sr * sa / 255 + dr * (255 - sa) / 255) << 16) // 公式： Cp=αp*FP+(1-αp)*BP ； αp=sa/255 , FP=sr , BP=dr | ((sg * sa / 255 + dg * (255 - sa) / 255) << 8) // αp=sa/255 , FP=sg , BP=dg | (sb * sa / 255 + db * (255 - sa) / 255); // αp=sa/255 , FP=sb , BP=db } } } } -
然后修改Chess.cpp中的Chess::chessDown函数为如下图示：
-
此时我们再来测试一下，可以发现黑边没有了，音效也没问题：
-
现在虽然已经实现了落子效果，但是只是表现了出来，并没有将落子数据存储在计算机中，我们之前创建了二维数组，就是为了存储落子数据的，所以我们应该将我们的落子信息存储在二维数组中。首先在Chess.h的private中加入如下函数：
// 将落子信息存储到二维数组中 void updateGameMap(ChessPos* pos); -
然后在Chess.cpp中加入如下函数：
// 将落子信息存储在二维数组中 void Chess::updateGameMap(ChessPos * pos) { // 存储落子信息 chessMap[pos->row][pos->col] = playerFlag ? CHESS_BLACK : CHESS_WHITE; // 黑白方交换行棋 playerFlag = !playerFlag; } -
然后在Chess.cpp中的Chess::chessDown函数中调用Chess::updateGameMap：
-
此时就已经将棋手下棋的落子信息存储在了计算机的二维数组中，这样就方便我们后续操作了
八、AI下棋实现
8.1 AI初始化
-
在进行AI初始化时，我们要考虑两个数据成员：
- 棋盘对象：表示对哪个棋盘下棋
- 评分数组：存储AI对棋盘所有落点的价值评估，以便AI做出最优决策
-
基于以上分析，我们首先在AI.h中加入两个数据成员：
private: // 棋盘对象 Chess* chess; // 评分数组 vector<vector<int>> scoreMap; -
然后在AI.cpp中加入如下代码：
// AI初始化 void AI::init(Chess * chess) { this->chess = chess; int size = chess->getGradeSize(); for (int i = 0; i < size; i++) { vector<int> row; for (int j = 0; j < size; j++) { row.push_back(0); } scoreMap.push_back(row); } }
8.2 AI下棋原理
-
AI的下棋原理要比棋手下棋原理复杂得多，因为棋手是人工下棋，不需要计算机程序计算，而AI下棋需要根据棋手下棋的落子位置来找到下棋落子的最优策略，也就是说，AI需要对棋盘的所有可能落子点进行评分计算，然后选择一个评分最高的点落子，对于某个可能的落子点的评分，我们可以这么理解：此位置既可能是黑棋落子，也可能是白棋落子，将此位置想象为一个兵家必争之地，我们要做的就是判断黑棋夺取此位置获取的价值多，还是白棋夺取此位置获得的价值多，如果黑棋夺取此位置获取的价值更多，那么我们就应该让白棋落在这里，也就是要让白棋破坏黑棋夺得更多的价值；如果是白棋夺取此位置获取的价值更多，那么就让白棋下载此位置，以获取更多的价值，因为此时是AI执白棋，所以我们要尽可能地让AI获取更多的价值
-
对于AI来说，每一次落子后，此落子周围共有八个方向，对于每一个落子点，应该向该点的八个方向分别进行评分计算，评分计算的标准就是确定每个方向已经有几颗连续的棋子了。假设现在有一个可能的落子点如下图黑点所示：
-
根据上图可以发现，此次落子周围一共有八个方向，AI首先计算如果棋手在这个可能的位置落子，会有多大的价值，然后再计算AI在同样的位置落子，有多大的价值。那么如何评判价值的大小呢？我们可以将连续的落子数量作为评判的标准，如果黑棋或者白棋在这个位置落子，那么在这个位置的八个方向的某个方向上，一共有多少个连续的黑棋或白棋就是我们评判的标准，如果连续的黑棋或者白棋数量越多，那么在此位置落子的价值就越大
-
既然要根据连续的黑棋或者白棋数量进行价值的评判，所以我们应该对五子棋中常见的棋形有一个基本的了解，这样有助于我们对不同的情况进行价值的评判。五子棋中的常见棋形如下所示：
-
连二：
第一种情况 第二种情况 
-
活三：
第一种情况 第二种情况 
-
死三：
第一种情况 第二种情况 
-
活四
第一种情况 第二种情况 
-
死四
第一种情况 第二种情况 
-
连五（获胜）
第一种情况 
-
-
对于每种不同的落子情况导致的不同棋形，我们要给予对应评分，方便AI做出判断，从而选取最优落子点落子。不同棋色以及不同棋形的评分标准如下图所示，此评分标准可能不是最优的，但是根据此评分标准设计的AI下五子棋的水平已经超过了大部分棋手的水平，如果需要挑战更难度的五子棋棋手水平，后续可以进行迭代优化。另外需要注意，在我们的游戏中，棋手执黑棋，AI执白棋：
目标棋形 黑棋 白棋 连二 10 10 死三 30 25 活三 40 50 死四 60 55 活四 200 10000 连五（获胜） 20000 30000
8.3 AI对棋局进行评分计算
-
有了以上对AI下棋原理的分析，下面我们就要根据分析的结果进行代码编写了，首先我们要定义一个函数，用来处理AI在下棋过程中落子点的价值评分计算，那么我们在AI.h中加入如下函数：
private: // AI对棋局进行评分 void calculateScore(); -
在AI.cpp中加入如下代码：
// AI对棋局进行评分计算 void AI::calculateScore() { // 棋手方（黑棋）有多少个连续的棋子 int personNum = 0; // AI方（白棋）有多少个连续的棋子 int aiNum = 0; // 该方向上空白位的个数 int emptyNum = 0; // 将评分向量数组清零 for (int i = 0; i < scoreMap.size(); i++) { for (int j = 0; j < scoreMap[i].size(); j++) { scoreMap[i][j] = 0; } } // 获取棋盘大小 int size = chess->getGradeSize(); // 对可能的落子点的八个方向进行价值评分计算 for (int row = 0; row < size; row++) { for (int col = 0; col < size; col++) { // 只有当前位置没有棋子才是可能的落子点 if (chess->getChessData(row, col) == 0) { // 控制八个方向 for (int y = -1; y <= 0; y++) { for (int x = -1; x <= 1; x++) { // 重置棋手方（黑棋）有多少个连续的棋子 personNum = 0; // 重置AI方（白棋）有多少个连续的棋子 aiNum = 0; // 重置该方向上空白位的个数 emptyNum = 0; // 消除重复计算 if (y == 0 && x != 1) { continue; } // 原坐标不计算在内 if (!(y == 0 && x == 0)) { // 假设黑棋在该位置落子，会构成什么棋形？此时是黑棋的正向计算 for (int i = 1; i <= 4; i++) { int curRow = row + i * y; int curCol = col + i * x; if (curRow >= 0 && curRow < size && curCol >= 0 && curCol < size && chess->getChessData(curRow, curCol) == 1) { personNum++; } else if (curRow >= 0 && curRow < size && curCol >= 0 && curCol < size && chess->getChessData(curRow, curCol) == 0) { emptyNum++; break; } else { break; } } // 黑棋的反向计算 for (int i = 1; i <= 4; i++) { int curRow = row - i * y; int curCol = col - i * x; if (curRow >= 0 && curRow < size && curCol >= 0 && curCol < size && chess->getChessData(curRow, curCol) == 1) { personNum++; } else if (curRow >= 0 && curRow < size && curCol >= 0 && curCol < size && chess->getChessData(curRow, curCol) == 0) { emptyNum++; break; } else { break; } } // 连二 if (personNum == 1) { scoreMap[row][col] += 10; } // 连三 else if (personNum == 3) { // 死三 if (emptyNum == 1) { scoreMap[row][col] += 30; } // 活三 else if (emptyNum == 2) { scoreMap[row][col] += 40; } } // 连四 else if (personNum == 3) { // 死四 if (emptyNum == 1) { scoreMap[row][col] += 60; } // 活四 else if (emptyNum == 2) { scoreMap[row][col] += 200; } } // 连五 else if (personNum == 4) { scoreMap[row][col] += 20000; } // 清空空白棋子个数 emptyNum = 0; // 假设白棋在该位置落子，会构成什么棋形？此时是白棋的正向计算 for (int i = 1; i <= 4; i++) { int curRow = row + i * y; int curCol = col + i * x; if (curRow >= 0 && curRow < size && curCol >= 0 && curCol < size && chess->getChessData(curRow, curCol) == -1) { aiNum++; } else if (curRow >= 0 && curRow < size && curCol >= 0 && curCol < size && chess->getChessData(curRow, curCol) == 0) { emptyNum++; break; } else { break; } } // 白棋的反向计算 for (int i = 1; i <= 4; i++) { int curRow = row - i * y; int curCol = col - i * x; if (curRow >= 0 && curRow < size && curCol >= 0 && curCol < size && chess->getChessData(curRow, curCol) == -1) { aiNum++; } else if (curRow >= 0 && curRow < size && curCol >= 0 && curCol < size && chess->getChessData(curRow, curCol) == 0) { emptyNum++; break; } else { break; } } // 白色棋子无处可下 if (aiNum == 0) { scoreMap[row][col] += 5; } // 连二 else if (aiNum == 1) { scoreMap[row][col] += 10; } // 连三 else if (aiNum == 3) { // 死三 if (emptyNum == 1) { scoreMap[row][col] += 25; } // 活三 else if (emptyNum == 2) { scoreMap[row][col] += 50; } } // 连四 else if (aiNum == 3) { // 死四 if (emptyNum == 1) { scoreMap[row][col] += 55; } // 活四 else if (emptyNum == 2) { scoreMap[row][col] += 10000; } } // 连五 else if (aiNum >= 4) { scoreMap[row][col] += 30000; } } } } } } } }
8.4 实现AI下棋
-
当每个可能的落子点各个方向的价值评分计算完成后，就可以让AI进行“思考”，选出价值评分最高的点进行落子。首先在AI.h中加入如下代码：
private: // 找出价值评分最高的点落子 ChessPos think(); -
然后在Chess.h中加入如下代码：
-
然后在AI.cpp中加入如下代码：
// 找出价值评分最高的点落子 ChessPos AI::think() { // 计算各个方向的价值评分 calculateScore(); // 获取棋盘大小 int size = chess->getGradeSize(); // 存储多个价值最大值的点 vector<ChessPos> maxPoints; // 初始价值最大值 int maxScore = 0; // 遍历搜索价值评分最大的点 for (int row = 0; row < size; row++) { for (int col = 0; col < size; col++) { if (chess->getChessData(row, col) == 0) { if (scoreMap[row][col] > maxScore) { maxScore = scoreMap[row][col]; maxPoints.clear(); maxPoints.push_back(ChessPos(row, col)); } else if (scoreMap[row][col] == maxScore) { maxPoints.push_back(ChessPos(row, col)); } } } } // 如果有多个价值最大值点，随机获取一个价值最大值点的下标 int index = rand() % maxPoints.size(); // 返回价值最大值点 return maxPoints[index]; } -
然后在AI.cpp中加入如下代码：
// AI下棋 void AI::go() { // AI计算后的落子点 ChessPos pos = think(); // AI假装思考，给棋手缓冲时间 Sleep(1000); // 在AI计算后的落子点落子 chess->chessDown(&pos, CHESS_WHITE); } -
将Chess.cpp中的Chess::getGradeSize函数和两个Chess::getChessData函数进行如下修改：
-
然后测试一下，发现可以正常下棋了，而且智力还不错。读者可以根据自己的经验调整价值评分的赋值，从而让AI有更高的智力：
九、胜负判定实现
9.1 对胜负进行处理
-
首先在Chess.h中加入如下函数，目的是检查当前谁嬴谁输，然后根据检查结果来进行胜负后的处理：
private: // 检查当前谁嬴谁输，如果胜负已分就返回true，否则返回false bool checkWin(); -
在Chess.cpp中加入如下头文件
#include -
将Chess.cpp中的Chess::checkOver函数修改为如下内容：
// 胜负判定 bool Chess::checkOver() { // checkWin()函数来检查当前谁嬴谁输，如果胜负已分就返回true，否则返回false if (checkWin()) { // 暂停 Sleep(1500); // 说明黑棋（棋手）赢 if (playerFlag == false) { mciSendString("play resource/不错.mp3", 0, 0, 0); loadimage(0, "resource/胜利.jpg"); } // 说明白棋（AI）赢 else { mciSendString("play resource/失败.mp3", 0, 0, 0); loadimage(0, "resource/失败.jpg"); } // 暂停 _getch(); return true; } return false; }
9.2 胜负判定原理
-
上面对胜负进行处理的过程是我们胜负判定实现的一个基本框架，其核心部分是checkWin函数，也就是我们如何判断当然谁赢谁输。我们可以这样想：对于某一个落子位置，我们要判断其八个方向是否连成五子，但是每次判断我们都可以同时根据偏移的落子位置，将其反方向是否连成五子进行判断，所以只需要判断四个大方向，八个小方向即可。假设我们首先判断水平方向，如下图所示：
-
可以看到，对于某一落子位置，我们首先判断从此位置向右的连续五个位置是否是相同颜色，然后将起始落子点分别向左偏移一、二、三、四、五个位置再判断是否有连续的五个相同颜色的棋子，如果满足，就获胜，否则就没获胜。这样我们就可以在一个大方向的判断上同时判断两个小方向，就完成了我们的胜负判断，其余方向的胜负判断同理
9.3 胜负判定实现
-
有了以上的原理分析后，我们就可以写代码了。首先在Chess.h中加入某一落子点位置的数据成员：
private: // 某一落子点的位置 ChessPos lastPos; -
然后在Chess.cpp中的Chess::updateGameMap函数中加入如下代码：
-
然后在Chess.cpp中加入如下代码：
// 检查当前谁嬴谁输，如果胜负已分就返回true，否则返回false bool Chess::checkWin() { // 某一落子点的位置 int row = lastPos.row; int col = lastPos.col; // 落子点的水平方向 for (int i = 0; i < 5; i++) { if (((col - i) >= 0) && ((col - i + 4) < gradeSize) && (chessMap[row][col - i] == chessMap[row][col - i + 1]) && (chessMap[row][col - i] == chessMap[row][col - i + 2]) && (chessMap[row][col - i] == chessMap[row][col - i + 3]) && (chessMap[row][col - i] == chessMap[row][col - i + 4])) { return true; } } // 落子点的垂直方向 for (int i = 0; i < 5; i++) { if (((row - i) >= 0) && ((row - i + 4) < gradeSize) && (chessMap[row - i][col] == chessMap[row - i + 1][col]) && (chessMap[row - i][col] == chessMap[row - i + 2][col]) && (chessMap[row - i][col] == chessMap[row - i + 3][col]) && (chessMap[row - i][col] == chessMap[row - i + 4][col])) { return true; } } // 落子点的右斜方向 for (int i = 0; i < 5; i++) { if (((row + i) < gradeSize) && (row + i - 4 >= 0) && (col - i >= 0) && ((col - i + 4) < gradeSize) && (chessMap[row + i][col - i] == chessMap[row + i - 1][col - i + 1]) && (chessMap[row + i][col - i] == chessMap[row + i - 2][col - i + 2]) && (chessMap[row + i][col - i] == chessMap[row + i - 3][col - i + 3]) && (chessMap[row + i][col - i] == chessMap[row + i - 4][col - i + 4])) { return true; } } // 落子点的左斜方向 for (int i = 0; i < 5; i++) { if (((row - i + 4) < gradeSize) && (row - i >= 0) && (col - i >= 0) && ((col - i + 4) < gradeSize) && (chessMap[row - i][col - i] == chessMap[row - i + 1][col - i + 1]) && (chessMap[row - i][col - i] == chessMap[row - i + 2][col - i + 2]) && (chessMap[row - i][col - i] == chessMap[row - i + 3][col - i + 3]) && (chessMap[row - i][col - i] == chessMap[row - i + 4][col - i + 4])) { return true; } } return false; } -
写完之后我们可以测试一下：
- 黑棋（棋手）：
- 黑棋（棋手）胜的棋面：
- 黑棋（棋手）胜的判定：
- 黑棋（棋手）胜的棋面：
- 白棋（AI）：
- 白棋（AI）胜的棋面：
- 白棋（AI）胜的判定：
- 白棋（AI）胜的棋面：
- 黑棋（棋手）：
-
可以看到，不管是黑棋（棋手）胜，还是白棋（AI）胜，都可以正常显示胜负的判定了。而且按回车（Enter）键还可以自动开启下一局
总结
以上就是基于C++的AI五子棋游戏项目开发教程的全部内容了，可以看到我们已经实现了目标，但是后续仍旧可以进行一些优化，比如AI对于落子的价值评分的优化、悔棋功能、主界面菜单等等，后续如果我有时间仍会更新此博客，如果读者自己爱钻研、感兴趣也可以自己完成优化的部分，因为整体的思路都比较清晰，而且逻辑也没有什么太大变化，所以优化起来也比较简单。那这篇博客就暂时告一段落了，我们下篇博客见！