深入理解C语言：开发属于你的三子棋小游戏

努力学习游泳的鱼2024-03-04 19:27

三子棋

    • [1. 前言](#1. 前言)
    • [2. 准备工作](#2. 准备工作)
    • [3. 使用二维数组存储下棋的数据](#3. 使用二维数组存储下棋的数据)
    • [4. 初始化棋盘为全空格](#4. 初始化棋盘为全空格)
    • [5. 打印棋盘](#5. 打印棋盘)
    • [6. 玩家下棋](#6. 玩家下棋)
    • [7. 电脑下棋](#7. 电脑下棋)
    • [8. 判断输赢](#8. 判断输赢)
    • [9. 效果展示](#9. 效果展示)
    • [10. 完整代码](#10. 完整代码)

1. 前言

大家好，我是努力学习游泳的鱼，今天我们会用C语言实现三子棋。所谓三子棋，就是三行三列的棋盘，玩家可以和电脑下棋，率先连成三个的获胜。话不多说，我们开始吧。

2. 准备工作

我们可以在一个项目中创建三个文件，分别是：

  1. test.c，测试游戏的逻辑。
  2. game.c，游戏的实现。
  3. game.h，函数声明，符号的定义。

测试这个游戏时，我们玩一把肯定不过瘾，所以需要使用do while循环，每次可以选择继续玩或者退出游戏。先把大致的框架搭出来。

c 复制代码 
#include <stdio.h>

void menu()
{
	printf("****************************\n");
	printf("********  1. play     ******\n");
	printf("********  0. exit     ******\n");
	printf("****************************\n");
}

int main()
{
	int input = 0;
	do
	{
		menu();
		printf("请选择(1/0):>");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			printf("三子棋\n");
			break;
		case 0:
			printf("退出游戏\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}

当然，我们的游戏不可能只是打印"三子棋"这三个字这么简单，具体的实现我们会封装成一个函数，暂且取名为game。

3. 使用二维数组存储下棋的数据

当我们下三子棋的时候，需要把下棋的数据存起来。由于三子棋的棋盘是3×3的，我们就需要一个三行三列的数组来存储下棋的数据。char board[3][3] = { 0 };

4. 初始化棋盘为全空格

当我们还没开始下棋时，棋盘上应该啥都没有，但是真的是啥都没有吗？事实上，如果我们打印棋盘时，能打印出"没有棋子"的效果，数组里应该是全空格。所以，我们需要写一个函数，初始化棋盘为全空格。InitBoard(board, 3, 3);这个函数的声明，我们会放在game.h里。具体的实现，我们会放在game.c里。以下的函数同理。该函数的声明：void InitBoard(char board[3][3], int row, int col);（以下的函数均省略声明）。该函数的实现，只需遍历这个二维数组，全部赋值为空格。

c 复制代码 
void InitBoard(char board[3][3], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (; i < row; ++i)
	{
		int j = 0;
		for (; j < col; ++j)
		{
			board[i][j] = ' ';
		}
	}
}

有没有发现，这个程序中，到处都要用到数组"三行三列"这个特点。如果我们想要改变这一点，比如改成五行五列，就需要改很多地方，非常麻烦。怎么解决这个问题呢？我们可以在game.h里定义两个常量ROW和COL，这样每次只需要改变#define后的值就行了。

c 复制代码 
#define ROW 3
#define COL 3

这样以上出现的所有3都可以用ROW和COL替代了（此处省略）。注意：如果想使用game.h里的符号，我们需要在game.c和test.c里引用这个头文件。引用自己写的头文件要用双引号。#include "game.h"而对于其他头文件如stdio.h，我们不需要在game.c和test.c里包含两次，只需在game.h里包含就行了。

5. 打印棋盘

我们初始化棋盘后，会想要看一看棋盘长啥样，所以接下来写一个打印棋盘的函数DisplayBoard(board, ROW, COL);

如果你认为打印出数组的数据就行了，从而这样写：

c 复制代码 
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (; i < row; ++i)
	{
		int j = 0;
		for (; j < col; ++j)
		{
			printf("%c", board[i][j]);
		}
		printf("\n");
	}
}

实际运行时，你会发现，打印了，但没完全打印。

事实上，此时打印的是一堆空格，非常难看。如果我们想打印得好看点，可以考虑加上一些横向和竖向的分割。比如我设想了这样一种打印的效果：

c 复制代码 
   |   |   
---|---|---
   |   |   
---|---|---
   |   |

假设把

c 复制代码 
   |   |   
---|---|---

当成一组，总共需要打印3组，为什么呢？因为有3行。

每一组里面，又分为数据行和分割行。我们需要先打印数据行，再打印分割行。

c 复制代码 
   |   |    // 数据行
---|---|--- // 分割行

所以一个简单的想法是这么写：

c 复制代码 
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (; i < row; ++i)
	{
		// 打印数据
		printf(" %c | %c | %c \n", board[i][0], board[i][1], board[i][2]);
		// 打印分割的行
		printf("---|---|---\n");
	}
}

效果如下：

我们发现多打印了一行分割行，所以打印分割行时要加一条判断，不是最后一行才打印分割行。

c 复制代码 
if (i < row - 1)
	printf("---|---|---\n");

这样子打印就好看多了。

但是这么写的话，就相当于，一行一定要打印三列，后面就没有改变的可能了。比如我把ROW和COL都改成5，效果如下：

所以这种写法还是不够好。最好的写法是，再用一层循环控制列的打印。比如对于数据行：

c 复制代码 
   |   |

我们可以把

c 复制代码 
   |

当成一组数据，打印三组，最后一组就不用加上|了（同上一种写法用一个if语句来控制）。

对于分割行

c 复制代码 
---|---|---

我们可以把

c 复制代码 
---|

当成一组数据，打印三组，最后一组就不用加上|了（还是用if语句来控制）。

实现如下：

c 复制代码 
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (; i < row; ++i)
	{
		// 打印数据
		int j = 0;
		for (; j < col; ++j)
		{
			printf(" %c ", board[i][j]);
			if (j < col - 1)
				printf("|");
		}
		printf("\n");
		// 打印分割的行
		if (i < row - 1)
		{
			for (j = 0; j < col; ++j)
			{
				printf("---");
				if (j < col - 1)
					printf("|");
			}
			printf("\n");
		}
	}
}

效果也没问题：

若把ROW和COL改成10，打印出来的效果如下：

这样写出来的代码就比较通用，具有比较强的可维护性。

6. 玩家下棋

接下来写玩家下棋的函数。player_move(board, ROW, COL);

先让玩家输入坐标，若x和y都在1到3之间，则输入的坐标合法，在数组对应的位置是board[x-1][y-1]，若该位置仍然是空格，则这个位置没有被下过，就把数组的这个元素改成*。由于若玩家输入的坐标非法或者被占用时，需要重新输入，故需要一个循环。

c 复制代码 
void player_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	printf("玩家下棋\n");
	while (1)
	{
		printf("请输入坐标:>");
		scanf("%d %d", &x, &y);
		if (x >= 1 && x <= row && y >= 1 && y <= col)
		{
			// 下棋
			if (board[x - 1][y - 1] == ' ')
			{
				board[x - 1][y - 1] = '*';
				break;
			}
			else
			{
				printf("该坐标被占用，请重新输入\n");
			}
		}
		else
		{
			printf("坐标非法，请重新输入\n");
		}
	}
}

玩家下棋后再把棋盘打印一下DisplayBoard(board, ROW, COL);效果如下：

7. 电脑下棋

玩家下完棋后就轮到电脑下棋computer_move(board, ROW, COL);

我们让电脑随机下棋，只需生成两个随机的坐标x和y，若该位置是空格，就下在这个位置，如果是空格，那就再次产生随机坐标，可见，这也需要一个循环来实现。

c 复制代码 
void computer_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int x = 0;
	int y = 0;

	printf("电脑下棋\n");
	while (1)
	{
		x = rand() % row; // 0~2
		y = rand() % col; // 0~2
		if (board[x][y] == ' ')
		{
			board[x][y] = '#';
			break;
		}
	}
}

使用rand函数前需要使用srand函数来设置随机数生成器的起点。我们需要给srand函数传一个时间戳，这就要用到time函数。srand((unsigned int)time(NULL));使用rand和srand都需要引用头文件stdlib.h，使用time函数需要引用头文件time.h。

我们用一个循环，就能实现玩家和电脑轮流下棋的效果。

c 复制代码 
while (1)
{
	// 玩家下棋
	player_move(board, ROW, COL);
	DisplayBoard(board, ROW, COL);

	// 电脑下棋
	computer_move(board, ROW, COL); // 随机下棋
	DisplayBoard(board, ROW, COL);
}

8. 判断输赢

什么时候游戏就结束了呢？如果玩家赢了，或者电脑赢了，或者平局，游戏就结束了，否则游戏继续。

我们来设计一个is_win函数来判断棋局是上面四种状态的哪一种。我们这么设计is_win函数的返回值：

  1. 玩家赢 - '*'
  2. 电脑赢 - '#'
  3. 平局 - 'Q'
  4. 继续 - 'C'

当棋局状态不是C时说明游戏结束了，就跳出循环，接着根据不同情况打印不同的结果。

c 复制代码 
char ret = 0;
while (1)
{
	// 玩家下棋
	player_move(board, ROW, COL);
	DisplayBoard(board, ROW, COL);
	// 判断输赢
	ret = is_win(board, ROW, COL);
	if (ret != 'C')
	{
		break;
	}
	// 电脑下棋
	computer_move(board, ROW, COL); // 随机下棋
	DisplayBoard(board, ROW, COL);
	ret = is_win(board, ROW, COL);
	if (ret != 'C')
	{
		break;
	}
}
if (ret == '*')
{
	printf("玩家赢\n");
}
else if (ret == '#')
{
	printf("电脑赢\n");
}
else
{
	printf("平局\n");
}

如何实现is_win函数呢？只需判断每行，每列，每条对角线是否有三个同样的棋子就行了。

先判断行（由于玩家赢和电脑赢都是返回对应的棋子------*和#，所以直接把对应的数组元素返回就行了。）：

c 复制代码 
int i = 0;
for (; i < row; ++i)
{
	if (board[i][0] == board[i][1] && board[i][1] == board[i][2] && board[i][1] != ' ')
	{
		return board[i][1];
	}
}

判断列同理：

c 复制代码 
for (i = 0; i < col; ++i)
{
	if (board[0][i] == board[1][i] && board[1][i] == board[2][i] && board[1][i] != ' ')
	{
		return board[1][i];
	}
}

最后判断对角线：

c 复制代码 
if (board[0][0] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][2] && board[1][1] != ' ')
{
	return board[1][1];
}
if (board[0][2] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][0] && board[1][1] != ' ')
{
	return board[1][1];
}

如果有人赢了，在前面的代码中就会返回。如果没人赢，再来判断是否平局。如果棋盘没有空格了，那就是平局。我们可以写一个is_full函数来判断棋盘是否满了。如果满了就返回1，没满就返回0。

c 复制代码 
if (is_full(board, row, col) == 1)
{
	return 'Q';
}

由于is_full函数只是写给is_win函数的，只需要在game.c这个文件内使用，所以加上static。具体的实现，只需要遍历数组，若发现空格，说明棋盘没满，就返回0，否则返回1。

c 复制代码 
static int is_full(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (; i < row; ++i)
	{
		int j = 0;
		for (; j < col; ++j)
		{
			if (board[i][j] == ' ')
			{
				return 0; // 没有满
			}
		}
	}

	return 1; // 满了
}

而如果没人赢，也不是平局，则游戏继续，return 'C';即可。

9. 效果展示

写到这，我们就把三子棋程序写完啦。接下来看看效果：

玩家赢：

电脑赢：

平局：

10. 完整代码

下面是完整的代码：
game.h

c 复制代码 
#pragma once

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define ROW 3
#define COL 3

// 初始化棋盘
void InitBoard(char board[ROW][COL], int row, int col);

// 打印棋盘
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col);

// 玩家下棋
void player_move(char board[ROW][COL], int row, int col);

// 电脑下棋
void computer_move(char board[ROW][COL], int row, int col);

// 判断输赢
char is_win(char board[ROW][COL], int row, int col);

game.c

c 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "game.h"

void InitBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (; i < row; ++i)
	{
		int j = 0;
		for (; j < col; ++j)
		{
			board[i][j] = ' ';
		}
	}
}

//void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
//{
//	int i = 0;
//	for (; i < row; ++i)
//	{
//		int j = 0;
//		for (; j < col; ++j)
//		{
//			printf("%c", board[i][j]);
//		}
//		printf("\n");
//	}
//}

//void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
//{
//	int i = 0;
//	for (; i < row; ++i)
//	{
//		// 打印数据
//		printf(" %c | %c | %c \n", board[i][0], board[i][1], board[i][2]);
//		// 打印分割的行
//		if (i < row - 1)
//			printf("---|---|---\n");
//	}
//}

void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (; i < row; ++i)
	{
		// 打印数据
		int j = 0;
		for (; j < col; ++j)
		{
			printf(" %c ", board[i][j]);
			if (j < col - 1)
				printf("|");
		}
		printf("\n");
		// 打印分割的行
		if (i < row - 1)
		{
			for (j = 0; j < col; ++j)
			{
				printf("---");
				if (j < col - 1)
					printf("|");
			}
			printf("\n");
		}
	}
}

void player_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	printf("玩家下棋\n");
	while (1)
	{
		printf("请输入坐标:>");
		scanf("%d %d", &x, &y);
		if (x >= 1 && x <= row && y >= 1 && y <= col)
		{
			// 下棋
			if (board[x - 1][y - 1] == ' ')
			{
				board[x - 1][y - 1] = '*';
				break;
			}
			else
			{
				printf("该坐标被占用，请重新输入\n");
			}
		}
		else
		{
			printf("坐标非法，请重新输入\n");
		}
	}
}

void computer_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int x = 0;
	int y = 0;

	printf("电脑下棋\n");
	while (1)
	{
		x = rand() % row; // 0~2
		y = rand() % col; // 0~2
		if (board[x][y] == ' ')
		{
			board[x][y] = '#';
			break;
		}
	}
}

static int is_full(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	for (; i < row; ++i)
	{
		int j = 0;
		for (; j < col; ++j)
		{
			if (board[i][j] == ' ')
			{
				return 0; // 没有满
			}
		}
	}
	return 1; // 满了
}

char is_win(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	// 判断行
	for (; i < row; ++i)
	{
		if (board[i][0] == board[i][1] && board[i][1] == board[i][2] && board[i][1] != ' ')
		{
			return board[i][1];
		}
	}
	// 判断列
	for (i = 0; i < col; ++i)
	{
		if (board[0][i] == board[1][i] && board[1][i] == board[2][i] && board[1][i] != ' ')
		{
			return board[1][i];
		}
	}
	// 对角线
	if (board[0][0] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][2] && board[1][1] != ' ')
	{
		return board[1][1];
	}
	if (board[0][2] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][0] && board[1][1] != ' ')
	{
		return board[1][1];
	}

	// 判断平局
	if (is_full(board, row, col) == 1)
	{
		return 'Q';
	}

	// 继续
	return 'C';
}

test.c

c 复制代码 
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "game.h"

void menu()
{
	printf("****************************\n");
	printf("********  1. play     ******\n");
	printf("********  0. exit     ******\n");
	printf("****************************\n");
}

void game()
{
	// 三子棋小游戏的具体实现
	char ret = 0;
	// 存放下棋的数据
	char board[ROW][COL] = { 0 };
	// 初始化棋盘为全空格
	InitBoard(board, ROW, COL);
	// 打印棋盘
	DisplayBoard(board, ROW, COL);

	while (1)
	{
		// 玩家下棋
		player_move(board, ROW, COL);
		DisplayBoard(board, ROW, COL);
		// 判断输赢
		ret = is_win(board, ROW, COL);
		if (ret != 'C')
		{
			break;
		}
		// 电脑下棋
		computer_move(board, ROW, COL); // 随机下棋
		DisplayBoard(board, ROW, COL);
		ret = is_win(board, ROW, COL);
		if (ret != 'C')
		{
			break;
		}
	}
	if (ret == '*')
	{
		printf("玩家赢\n");
	}
	else if (ret == '#')
	{
		printf("电脑赢\n");
	}
	else
	{
		printf("平局\n");
	}
	//DisplayBoard(board, ROW, COL);
}

//
// 什么时候，游戏就结束了
// 玩家赢 - '*'
// 电脑赢 - '#'
// 平局   - 'Q'
// 继续   - 'C'
//
int main()
{
	int input = 0;
	srand((unsigned int)time(NULL));
	do
	{
		menu();
		printf("请选择(1/0):>");
		scanf("%d", &input);
		switch (input)
		{
		case 1:
			game();
			break;
		case 0:
			printf("退出游戏\n");
			break;
		default:
			printf("选择错误\n");
			break;
		}
	} while (input);

	return 0;
}
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