這篇文章主要爲大家詳細介紹了C++語言設計實現五子棋，包括數據結構和對象設計及主函數調用實現，具有一定的參考價值，感興趣的小夥伴們可以參考一下
本文爲大家分享了C++五子棋的設計思路和設計實現，供大家參考，具體內容如下
算法思路：
在結束了對C++的學習之後，準備自己編制一些簡單的練習程序。目前初步設想是編制一個人機對戰的簡易五子棋軟件。 以下爲個人設計思考的過程。
首先，進行問題分析與設計。計劃實現的功能爲，開局選擇人機或雙人對戰，確定之後比賽開始。比賽結束後初始化棋盤，詢問是否繼續比賽或退出。後續可加入覆盤、悔棋等功能。整個過程中，涉及到了棋子和棋盤兩種對象，同時要加上人機對弈時的AI對象，即涉及到三個對象。
棋盤類的設計。
數據存儲：五子棋棋盤爲15*15的網格結構，即一共有225個節點，每個節點有橫豎座標各一，同時每個節點狀態有3種，黑，白，或者爲空。可考慮採用二維數組來存儲。每個節點三種狀態，適合採用枚舉(enum)類型。
-* 實現功能*：1. 棋盤對象應負責實時更新棋盤狀態並對外顯示，因此需要接收棋子對象的輸入，同時需要對外輸出。而棋盤對象不需要對棋子對象發送信息，所以可以設計棋盤類中更新棋盤狀態的函數接收棋子對象作爲形參。2. 同時，在每次走棋之後，棋盤對象都要及時更新棋盤信息，即輸出棋盤狀態。3. 而且，每次走棋之後更新輸出之前，應該對棋子走棋是否符合規則以及輸贏進行判定。若將規則判定單獨封裝爲一個對象，則不方便調用棋盤信息，故將規則判定設計爲棋盤類的成員函數，接收兩個形參，一個是棋盤當前的狀態，一個是即將走的下一步棋，即一個棋子對象。
設計棋子對象。棋子對象應包含兩種信息。一是棋子顏色，二是當前要走的棋子的位置座標，並保留對外輸出的接口。
接下來細化規則判定函數。
- 首先進行走棋規則判定。接收當前棋子位置信息後，判定該位置是否越界或爲空，若非空或者越界，則判定違規，拋擲異常，交付上級調用處理。
- 然後進行輸贏判定。按照一定順序對當前落子位置的相鄰元素進行同色判定並計數。當發現某條直線上同色棋子超過四枚，則判定當前走棋方獲勝 。判定過程中同樣需要注意是否越界。若均未構成五星連珠，則進入平局判定。
- 平局判定，遍歷棋盤，統計空位，若空位爲0，即棋盤已滿，判定爲平局。
接下來設計下棋AI。設計爲一個棋子類型的函數，即接收當前棋盤狀態和對方最後一次落棋，返回棋子對象類型。
對弈算法設計。
- 首先進行先後手判定：若棋盤爲空則直接落子(8,8)，正中開局。
- 然後進行防守判定：針對對方上次落棋進行活棋檢測，在橫、豎、左斜、右斜四條直線上依次進行檢測。在任意方向檢測到四或活三，即可進行 封堵操作，給出所有可行的封堵位置。若未檢測到四或活三，則統計活二並給出所有可能的封堵位置。然後針對所有可能的封堵位置進行評分，選取分數最高的位置進行落子。若上述檢測均未找到防守點，則轉入進攻算法。
- 進攻算法：採用枚舉，即暴力破解的方法。遍歷整個棋盤的所有空位，並給出每個空位的評分，選取最高分進行落子。
- 活棋檢測算法：給定參照棋子，在四個方向上分別檢測。以橫向檢測爲例，設參照棋子座標爲(x,y)，設定同色計數器count=1（計算同色棋子數目），設定封鎖端統計量lock=0，設定已判斷的方向統計judge=0。對x-1，判斷節點狀態，若同色計數器加1，繼續判斷x-2；若異色，則lock+1，judge+1，若judge=2，終止判斷，若judge<2，反向判斷x+1；若空白，judge+1，若judge=2，終止判斷，若judge<2，反向判斷。最後得到被封堵的端口數lock和同色數count。若lock=0，count=3或2，判定爲活3或活2。若lock=1，count=4，判定爲4，若lock=1，count=3，判定爲半3。但是在這種算法中，關於空白的判定存在着一些問題。用0代表空白，用+代表同色，-代表異色，則當出現下列情況時：-0++0-，-+++0-，事實上是死棋，而+0++0，+0+++-，實際上相當於活3或半4。爲此，需要對活2和半3的情況進行進一步篩選，即空白端應保證連續兩個空白。在活棋檢測過程中，如果遇到活3或者半4，則立即終止檢測，返回落子的可能位置。若沒有則記錄活2半3的防守位置，換方向檢測。最後返回一個棋子類的數組，包含所有建議的落子位置。若均無，則遍歷棋盤，統計所有空白位置，返回。
- 落子位置評分算法：對活棋檢測返回數組中的每個位置進行評分，即以該點爲己方參照點，進行活棋檢測，若有count=5，直接返回該落子位置。有活三或者半4，分數加20，有活2，分數加5，對角線有相鄰同色，分數+2，有異色，分數-2，橫豎有同色，分數+1，有異色，分數-1。最後排序，取最高分對應的落子，返回該落子。
接下來則是數據結構和對象設計及主函數調用實現：
類及類的實現
#define RENJU_H
#include <iostream>
#include <windows.h>
#include <string>
#define hor 7
#define ver 4
using namespace std;
//用於記錄座標
struct position
{
int x;
int y;
position()
{
x = 0;
y = 0;
}
position(int a,int b)
{
x = a;
y = b;
}
};
//用於記錄棋子顏色和節點狀態
enum state
{
blank=0,black=1,white=2
};
//用於存儲棋局分析信息:未完賽，犯規，平局，黑方勝，白方勝
enum result
{
go_on,error,draw,black_win,white_win
};
// 設置光標
void setpos(COORD a)
{
HANDLE out = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE);
SetConsoleCursorPosition(out, a);
}
// 設置光標
void setpos(int i, int j)
{
COORD pos = { i, j };
setpos(pos);
}
//繪圖函數，用於在指定座標輸出指定字符
inline void gps(int x,int y,char c)
{
setpos(y,x);
cout<<c;
}
//繪圖函數，用於在指定座標輸出整數
inline void gps(int x,int y,int i)
{
setpos(y,x);
if(i>=10)
cout<<i;
else
cout<<0<<i;
}
//繪圖函數，用於在指定座標輸出字符串
inline void gps(int x,int y,string s)
{
setpos(y,x);
cout<<s;
}
//繪圖函數，用於在給定座標打印棋盤中的一格
void tab(int x,int y,state str)
{
string s;
switch (str)
{
case blank:
s=" ";
break;
case black:
s="黑";
break;
case white:
s="白";
break;
default:
break;
}
setpos(y,x);
cout<<" ------ ";
setpos(y,x+1);
cout<<"| |";
setpos(y,x+2);
cout<<"| "<<s<<" |";
setpos(y,x+3);
cout<<"| |";
setpos(y,x+4);
cout<<" ------ ";
}
//查找最大值
int MAX(const int *a,int n)
{
int max = a[0];
for(int i =1; i < n ;i++)
{
if(a[i] > max)
max = a[i];
}
return max;
}
//檢測是否符合勝利條件
//棋子類
class chess
{
public:
inline chess(int x=0,int y=0,state c=blank)
{ point.x=x,point.y=y;
color=c;
};
inline chess(chess &ch)
{ point=ch.drop_point();
color=ch.get_color();
}
~chess(){};
struct position drop_point()const;//用於向外部提供棋子位置
inline state get_color() const { return color;}//提供棋子顏色信息
void set_point();//用於從外部獲取棋子位置
void set_point(int x,int y){ point.x=x,point.y=y;}
void set_point(position p){ point.x=p.x,point.y=p.y;}
void set_color(state c){ color=c;}//設置棋子顏色
private:
position point;
enum state color;
};
position chess::drop_point()const
{
return point;
}
void chess::set_point()
{
if(color==black)
{
setpos(110,1);
cout<<"請黑方輸入落子列數和行數，空格隔開：";
cin>>point.x>>point.y;
while(point.x<1||point.x>15)
{
setpos(110,1);
cout<<"列數輸入超出範圍，請重新輸入1~15之間數字 ";
cin>>point.x;
}
while(point.y<1||point.y>15)
{
setpos(110,2);
cout<<"行數輸入超出範圍，請重新輸入1~15之間數字 ";
cin>>point.y;
}
}
else if(color==white)
{
setpos(110,1);
cout<<"請白方輸入落子列數和行數，空格隔開：";
cin>>point.x>>point.y;
while(point.x<1||point.x>15)
{
setpos(110,1);
cout<<"列數輸入超出範圍，請重新輸入1~15之間數字 ";
cin>>point.x;
}
while(point.y<1||point.y>15)
{
setpos(110,2);
cout<<"行數輸入超出範圍，請重新輸入1~15之間數字 ";
cin>>point.y;
}
}
point.x--;
point.y--;
}
//棋盤類
class chessboard
{
public:
chessboard()
{
for(int i=0;i<15;i++)
for(int j=0;j<15;j++)
{
square[i][j]=blank;
}
}
chessboard(chessboard *cb)
{
for(int i=0;i<15;i++)
for(int j=0;j<15;j++)
{
square[i][j]=cb->viewboard(i,j);
}
}
inline state viewboard(position p_c) const;//接收座標，返回該位置的狀態
inline state viewboard(int x,int y) const;//接收整數座標，返回該位置的狀態
void update(chess ch);//接收新棋子，更新棋盤狀態
void display()const;//向外輸出棋盤狀態
result judge(chess ch)const;//規則函數，判斷走棋是否犯規和輸贏
void clear()//清空棋盤
{
for(int i=0;i<15;i++)
for(int j=0;j<15;j++)
{
square[i][j]=blank;
}
}
private:
state square[15][15];
};
int check_five(chessboard bd,chess ch)
{
position ori=ch.drop_point();
int count=1;//計數器，統計同色個數
int sum[4]={0};
bool locked=0;//邏輯標記量，用來標記是否遇到了非同色節點
//水平方向檢測
for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x-i)>=0)&&(!locked);i++)//終止循環條件：同色超過4個或觸碰到棋盤邊界或遇到非同色節點
if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y))
count++;
else
if(i!=0)
locked=1;
//sum[0]=count-1;
for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x+i)<=14)&&(!locked);i++)//終止循環條件：同色超過4個或觸碰到棋盤邊界或遇到非同色節點
if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x+i,ori.y))
count++;
else
if(i!=0)
locked=1;
//sum[1]=count-sum[0]-2;
sum[0]=count;
if(count>=5)
return count;
//豎直方向檢測
count=1;
for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y-i)>=0)&&(!locked);i++)//終止循環條件：同色超過4個或觸碰到棋盤邊界或遇到非同色節點
if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x,ori.y-i))
count++;
else
if(i!=0)
locked=1;
//sum[2]=count-1;
for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y+i)<=14)&&(!locked);i++)//終止循環條件：同色超過4個或觸碰到棋盤邊界或遇到非同色節點
if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x,ori.y+i))
count++;
else
if(i!=0)
locked=1;
//sum[3]=count-sum[2]-2;
sum[1]=count;
if(count>=5)
return count;
//左上到右下斜向檢測
count=1;
for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y-i)>=0)&&((ori.x-i)>=0)&&(!locked);i++)//終止循環條件：同色超過4個或觸碰到棋盤邊界或遇到非同色節點
if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y-i))
count++;
else
if(i!=0)
locked=1;
//sum[4]=count-1;
for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x+i)<=14)&&((ori.y+i)<=14)&&(!locked);i++)//終止循環條件：同色超過4個或觸碰到棋盤邊界或遇到非同色節點
if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x+i,ori.y+i))
count++;
else
if(i!=0)
locked=1;
//sum[5]=count-sum[4]-2;
sum[2]=count;
if(count>=5)
return count;
//左下到右上斜向檢測
count=1;
for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y+i)<=14)&&((ori.x-i)>=0)&&(!locked);i++)//終止循環條件：同色超過4個或觸碰到棋盤邊界或遇到非同色節點
if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y+i))
count++;
else
if(i!=0)
locked=1;
//sum[6]=count-1;
for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x+i)<=14)&&((ori.y-i)>=0)&&(!locked);i++)//終止循環條件：同色超過4個或觸碰到棋盤邊界或遇到非同色節點
if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x+i,ori.y-i))
count++;
else
if(i!=0)
locked=1;
//sum[7]=count-sum[6]-2;
sum[3]=count;
if(count>=5)
return count;
return MAX(sum,4);
}
state chessboard::viewboard(position p_c) const
{
return square[p_c.x][p_c.y];
}
state chessboard::viewboard(int x,int y) const
{
return square[x][y];
}
void chessboard::update(chess ch)
{
position pos=ch.drop_point();
square[pos.x][pos.y]=ch.get_color();
}
void chessboard::display()const
{
system("cls");
for(int i=0;i<15;i++)//打印列座標說明
{
gps(0,6+i*hor,i+1);
}
for(int i=0;i<15;i++)//打印列座標說明
{
gps(16*ver,6+i*hor,i+1);
}
for(int i=0;i<15;i++)//打印行座標說明
{
gps(3+i*ver,1,i+1);
}
for(int i=0;i<15;i++)//打印行座標說明
{
gps(3+i*ver,1+16*hor,i+1);
}
for(int i=0,j=0;i<15;i++)
{
for(j=0;j<15;j++)
tab(1+i*ver,3+hor*j,square[j][i]);
}
cout<<endl;
}
result chessboard::judge(chess set)const
{
bool full=1;
if(viewboard(set.drop_point())!=blank)
{
return error;
}
if(check_five(*this,set)>=5&&(set.get_color()==black))
return black_win;
if(check_five(*this,set)>=5&&(set.get_color()==white))
return white_win;
for(int i=0;i<15;i++)
for(int j=0;j<15;j++)
{
if(square[i][j]==blank)
full=0;
}
if(full==1)
return draw;
else
return go_on;
}
#endif
主函數，應該再定義game類進行優化，不過設計的時候沒有考慮周全，還是按照C的思想寫了。
#include "ai.h"
#include <stdlib.h>
int main()
{
system("mode con cols=150 lines=150 ");
system("color 27");
chessboard bd;
chess now;
result final;
int mode;
gps(5,40,"==============歡迎使用簡易五子棋！==============");
gps(10,50,">>>>輸入1或2進行模式選擇<<<<");
gps(11,50," <1> 雙人對戰 ");
gps(12,50," <2> 人機對戰 ");
do{
cout<<endl<<" input mode:";
cin>>mode;
}while(mode != 1 && mode != 2);
//雙人對戰
if (mode==1)
{
loop1: now.set_color(black);//執黑先行
bd.clear();
bd.display(); //初始化棋盤
setpos(110,0);
cout<<"對局開始，黑旗先行";
//循環判斷上一次落子結果，收集下一次輸入，直到棋局出結果
do{
now.set_point();//輸入
final=bd.judge(now);
//判斷是否違規
while(final==error)//犯規輸入則重新輸入
{
system("cls");
bd.display();
setpos(110,10);
cout<<"犯規(輸入座標已有棋子)!";
now.set_point();
final=bd.judge(now);
}
//正確落子後更新棋盤
bd.update(now);
bd.display();
//反轉下一步走棋的顏色
if(now.get_color()==black)
now.set_color(white);
else
now.set_color(black);
}while(final==go_on);
switch (final)
{
case go_on:
break;
case error:
break;
case draw:
setpos(110,10);
cout<<"平局:遊戲結束";
break;
case black_win:
setpos(110,10);
cout<<"黑旗獲勝:遊戲結束";
break;
case white_win:
setpos(110,10);
cout<<"白旗獲勝:遊戲結束";
break;
default:
break;
}
setpos(110,11);
cout<<"是否繼續下一局？Y/N";
char flag;
cin>>flag;
if(flag == 'Y')
goto loop1;
}
if(mode == 2)
{
chess ai_ch;
system("cls");
gps(5,40,"==============歡迎使用簡易五子棋！==============");
gps(10,50,">>>>輸入1或2進行模式選擇<<<<");
gps(11,50," <1> 執黑先行 ");
gps(12,50," <2> 執白後行 ");
do{
cout<<endl<<" input mode:";
cin>>mode;
}while(mode != 1 && mode != 2);
if(mode == 1)
{
loop2: now.set_color(black);//執黑先行
bd.clear();
bd.display(); //初始化棋盤
Ai afago(bd,white);
setpos(110,0);
cout<<"對局開始，請您落子";
now.set_point();
bd.update(now);
ai_ch.set_color(white);
ai_ch.set_point(left(now.drop_point(),false));
bd.update(ai_ch);
bd.display();
//循環判斷上一次落子結果，收集下一次輸入，直到棋局出結果
do{
now.set_point();//輸入
final=bd.judge(now);
//判斷是否違規
while(final==error)//犯規輸入則重新輸入
{
system("cls");
bd.display();
setpos(110,10);
cout<<"犯規(輸入座標已有棋子)!";
now.set_point();
final=bd.judge(now);
}
//正確落子後更新棋盤
bd.update(now);
if(final != black_win)
{
ai_ch=afago.set_chess();
final=bd.judge(ai_ch);
bd.update(ai_ch);
bd.display();
}else{bd.display();}
}while(final==go_on);
switch (final)
{
case go_on:
break;
case error:
break;
case draw:
setpos(110,10);
cout<<"平局:遊戲結束";
break;
case black_win:
setpos(110,10);
cout<<"恭喜您棋藝高超，戰勝了AI:遊戲結束";
break;
case white_win:
setpos(110,10);
cout<<"電腦獲勝，請繼續努力提高自己:遊戲結束";
break;
default:
break;
}
setpos(110,11);
cout<<"是否繼續下一局？Y/N";
char flag;
cin>>flag;
if(flag=='Y')
goto loop2;
}
if(mode == 2)
{
loop3: ai_ch.set_color(black);//AI執黑先行
now.set_color(white);
bd.clear(); //初始化棋盤
Ai afago(bd,black);
ai_ch.set_point(7,7);
bd.update(ai_ch);
bd.display();
setpos(110,0);
cout<<"對局開始，請您落子";
//循環判斷上一次落子結果，收集下一次輸入，直到棋局出結果
do{
now.set_point();//輸入
final=bd.judge(now);
//判斷是否違規
while(final==error)//犯規輸入則重新輸入
{
system("cls");
bd.display();
setpos(110,10);
cout<<"犯規(輸入座標已有棋子)!";
now.set_point();
final=bd.judge(now);
}
//正確落子後更新棋盤
bd.update(now);
if(final != white_win)
{
ai_ch=afago.set_chess();
final=bd.judge(ai_ch);
bd.update(ai_ch);
bd.display();
}else{bd.display();}
}while(final==go_on);
switch (final)
{
case go_on:
break;
case error:
break;
case draw:
setpos(110,10);
cout<<"平局:遊戲結束";
break;
case white_win:
setpos(110,10);
cout<<"恭喜您棋藝高超，戰勝了AI:遊戲結束";
break;
case black_win:
setpos(110,10);
cout<<"電腦獲勝，請繼續努力提高自己:遊戲結束";
break;
default:
break;
}
setpos(110,11);
cout<<"是否繼續下一局？Y/N";
char flag;
cin>>flag;
if(flag=='Y')
goto loop3;
}
}
return 0;
}
以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支持神馬文庫。