22. 五子棋小游戏

Jack Qiao2024-12-10 19:34

文章目录

1. 概要

🔊 JackQiao 对 米粒 说："今天咱们玩个五子棋小游戏，电脑与你轮流在一个 n×n 的网格上放置棋子（X 或O），网格由你输入的正整数n决定，谁先连成五个相同的棋子（横、竖或斜）即获胜。如果棋盘被填满且无人获胜，则游戏以平局结束"。
😇 米粒想到：

✅ 让用户输入棋盘的大小。

✅ 创建并初始化棋盘。

✅ 开始游戏循环，交替让玩家和电脑下棋。

✅ 每次下完棋后检查是否有人赢了或者棋盘是否满了。

✅ 如果有玩家赢了或棋盘满了，则结束游戏。

2. 整体架构流程

2.1. 包含的库

复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

📶 stdio.h：用于输入输出操作，比如打印信息和读取用户输入。

📶stdlib.h：包含了一些有用的函数，比如随机数生成。

📶time.h：用于获取当前时间，这里是为了设置随机数种子。

2.2. 定义符号常量

复制代码 
#define EMPTY ' '
#define PLAYER1 'X'  // 黑棋
#define PLAYER2 'O'  // 白棋

📶 EMPTY：表示空格，即没有棋子的地方。PLAYER1 和 PLAYER2 ：分别代表两个玩家的棋子，一个是**'X'，另一个是'O'**。

2.3. 初始化棋盘

复制代码 
void init_board(char board[], int n) 
{
    for (int i = 0; i < n * n; i++)
 {
        board[i] = EMPTY;
    }
}

📶 这个函数用来初始化棋盘。它会把棋盘上的所有位置都设为空格（即没有棋子）。n 是棋盘的大小，比如如果n=5，那么就是一个5x5的棋盘。

2.4. 打印棋盘

复制代码 
void print_board(char board[], int n) 
{
    // 打印列号
    printf("   ");
    for (int i = 0; i < n; i++) 
    {
        printf("%2d  ", i);
    }
    printf("\n");

    // 打印上边框
    printf("  +");
    for (int i = 0; i < n; i++) 
    {
        printf("---+");
    }
    printf("\n");

    // 打印棋盘内容及行号
    for (int i = 0; i < n; i++) 
    {
        printf("%2d|", i);
        for (int j = 0; j < n; j++) 
        {
            printf(" %c |", board[i * n + j]);
        }
        printf("\n");

        // 打印行间的分隔线
        printf("  +");
        for (int j = 0; j < n; j++) 
        {
            printf("---+");
        }
        printf("\n");
    }
}
✅ 效果如下 :
2.4.1. 打印列号
复制代码 
printf("   ");
for (int i = 0; i < n; i++) 
{
    printf("%2d  ", i);
}
printf("\n");

📶**printf(" ");：**这行代码打印了三个空格，用于对齐后续的行号。

📶for (int i = 0; i < n; i++) { ... }： 这个循环遍历棋盘的每一列，并为每一列打印一个编号。📶printf("%2d ", i); ：这里使用了格式化字符串 %2d 来确保每个数字占用至少两个字符的空间（如果数字是一位数，则前面会补一个空格），并在其后加上两个空格以增加可读性**。** 📶printf("\n");：打印完所有列号后，换行以便开始打印棋盘的上边框。

2.4.2. 打印上边框
复制代码 
printf("  +");
for (int i = 0; i < n; i++)
{
    printf("---+");
}
printf("\n");

📶printf(" +"); ：打印两个空格和一个加号**（+），** 作为左边界的起点**。**

📶for (int i = 0; i < n; i++) { ... } ：这个循环遍历棋盘的每一列，并为每一列打印一个由三个连字符**（---）** 组成的分隔线，最后用一个加号结束**。**

📶printf("\n");： 打印完上边框后换行，准备打印棋盘内容**。**

2.4.3. 打印棋盘内容及行号
复制代码 
for (int i = 0; i < n; i++) 
{
    printf("%2d|", i);
    for (int j = 0; j < n; j++) 
{
        printf(" %c |", board[i * n + j]);
    }
    printf("\n");

    // 打印行间的分隔线
    printf("  +");
    for (int j = 0; j < n; j++) 
{
        printf("---+");
    }
    printf("\n");
}

📶 行号与棋盘内容

  • **for (int i = 0; i < n; i++) { ... }：**这个外层循环遍历棋盘的每一行。

  • printf("%2d|", i); ：为当前行打印行号（同样使用 %2d 确保两位宽）， 然后打印竖线**（|）** 表示该行的开始**。**

  • 内层循环**for (int j = 0; j < n; j++) { ... }**遍历每一行中的每一个单元格：

  • printf(" %c |", board[i * n + j]);：打印当前单元格的内容（即棋子或空格），并用竖线将其与其他单元格分隔开。
    📶 行间分隔线

  • 每一行内容打印完毕后，紧接着打印该行下方的分隔线。

  • 这个部分与打印上边框的部分几乎相同，只是它位于每两行之间，而不是顶部**。**

2.5. 检查位置是否为空

复制代码 
int is_valid_move(char board[], int n, int x, int y) 
{
    if (x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= n) return 0;
    return board[x * n + y] == EMPTY;
}

📶 这个函数检查给定的位置 **(x, y)**是否在棋盘范围内并且是否为空。如果是的话，返回 1 表示可以下棋；否则返回 0。

2.6. 放置棋子

复制代码 
void make_move(char board[], int n, int x, int y, char player) 
{
    board[x * n + y] = player;
}

📶 这个函数会在指定的位置 (x, y) 上放置玩家的棋子。

2.7. 检查是否有玩家获胜

复制代码 
int check_win(char board[], int n, int x, int y, char player) 
{
    int directions[8][2] = { {0, 1}, {1, 0}, {1, 1}, {1, -1}, {0, -1}, {-1, 0}, {-1, -1}, {-1, 1} };

    for (int d = 0; d < 8; d++) 
    {
        int count = 1;
        for (int i = 1; i < 5; i++) 
        {
            int nx = x + directions[d][0] * i;
            int ny = y + directions[d][1] * i;
            if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) 
            {
                count++;
            }
            else 
            {
                break;
            }
        }
        for (int i = 1; i < 5; i++) 
        {
            int nx = x - directions[d][0] * i;
            int ny = y - directions[d][1] * i;
            if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) 
            {
                count++;
            }
            else 
            {
                break;
            }
        }
        if (count >= 5) return 1;
    }
    return 0;
}
2.7.1. 定义搜索方向
复制代码 
int directions[8][2] = { {0, 1}, {1, 0}, {1, 1}, {1, -1}, {0, -1}, {-1, 0}, {-1, -1}, {-1, 1} };
  • 📶 directions 是一个二维数组，存储了八个方向的增量值。
  • 📶 **{0, 1}**表示向右移动（横向）。
  • 📶 {1, 0} 表示向下移动（纵向）。
  • 📶**{1, 1}**表示右下对角线。
  • 📶**{1, -1}**表示左下对角线。
  • 📶**{0, -1}**表示向左移动（横向）。
  • 📶**{-1, 0}**表示向上移动（纵向）。
  • 📶**{-1, -1}**表示左上对角线。
  • 📶**{-1, 1}**表示右上对角线。
2.7.2. 检查方向
复制代码 
for (int i = 1; i < 5; i++)
 {
    int nx = x + directions[d][0] * i;
    int ny = y + directions[d][1] * i;
    if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) 
{
        count++;
    } else 
{
        break;
    }
}
  • 内层第一个循环沿着当前方向的正方向（即增加方向）检查最多4个位置。
  • nx 和 ny 计算了在当前位置 (x, y) 沿着当前方向移动 i 步后的新坐标。
  • 如果新坐标在棋盘范围内，并且该位置的棋子与当前玩家相同，则增加计数器 count。
  • 如果遇到边界或不同棋子，则停止检查该方向

2.8. 电脑玩家随机移动

复制代码 
void make_computer_move(char board[], int n, char player) 
{
    int x, y;
    do 
{
        x = rand() % n;
        y = rand() % n;
    } while (!is_valid_move(board, n, x, y));

    printf("电脑玩家 %c 下在 (%d, %d)\n", player, x, y);
    make_move(board, n, x, y, player);
}

2.9. 主函数

复制代码 
int main() 
{
    int n;
    printf("请输入棋盘大小 n: ");
    scanf("%d", &n);

    char* board = (char*)malloc(n * n * sizeof(char));
    if (!board) 
    {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    srand(time(NULL));  // 初始化随机数种子

    init_board(board, n);

    char current_player = PLAYER1;
    int x, y;

    while (1) 
    {
        print_board(board, n);

        if (current_player == PLAYER1) 
        {
            printf("玩家 %c，请输入坐标 (x y): ", current_player);
            scanf("%d %d", &x, &y);

            if (!is_valid_move(board, n, x, y)) 
            {
                printf("无效的移动，请重新输入。\n");
                continue;
            }
            make_move(board, n, x, y, current_player);
        }
        else 
        {
            make_computer_move(board, n, current_player);
        }

        if (check_win(board, n, x, y, current_player)) 
        {
            print_board(board, n);
            printf("玩家 %c 获胜！\n", current_player);
            free(board);
            return 0;
        }

        if (is_board_full(board, n)) 
        {
            print_board(board, n);
            printf("平局！\n");
            free(board);
            return 0;
        }

        current_player = (current_player == PLAYER1) ? PLAYER2 : PLAYER1;
    }

    free(board);
    return 0;
}

2.10. 程序运行如下：

3. 技术名词解释

🔔 directions 是一个二维数组，存储了八个方向的增量值。
  • 📶 directions 是一个二维数组，存储了八个方向的增量值。
  • 📶 **{0, 1}**表示向右移动（横向）。
  • 📶 {1, 0} 表示向下移动（纵向）。
  • 📶**{1, 1}**表示右下对角线。
  • 📶**{1, -1}**表示左下对角线。
  • 📶**{0, -1}**表示向左移动（横向）。
  • 📶**{-1, 0}**表示向上移动（纵向）。
  • 📶**{-1, -1}**表示左上对角线。
  • 📶**{-1, 1}**表示右上对角线。

4. 技术细节

检查相应方

复制代码 
for (int i = 1; i < 5; i++)
 {
    int nx = x - directions[d][0] * i;
    int ny = y - directions[d][1] * i;
    if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player)
 {
        count++;
    } else 
{
        break;
    }
}
✅ 整体代码
复制代码 
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#define EMPTY ' '
#define PLAYER1 'X'  // 黑棋
#define PLAYER2 'O'  // 白棋

// 初始化棋盘
void init_board(char board[], int n) 
{
    for (int i = 0; i < n * n; i++)
    {
        board[i] = EMPTY;
    }
}

// 打印棋盘
void print_board(char board[], int n) 
{
    // 打印列号
    printf("   ");
    for (int i = 0; i < n; i++) 
    {
        printf("%2d  ", i);
    }
    printf("\n");

    // 打印上边框
    printf("  +");
    for (int i = 0; i < n; i++) 
    {
        printf("---+");
    }
    printf("\n");

    // 打印棋盘内容及行号
    for (int i = 0; i < n; i++) 
    {
        printf("%2d|", i);
        for (int j = 0; j < n; j++) 
        {
            printf(" %c |", board[i * n + j]);
        }
        printf("\n");

        // 打印行间的分隔线
        printf("  +");
        for (int j = 0; j < n; j++) 
        {
            printf("---+");
        }
        printf("\n");
    }
}

// 检查位置是否为空
int is_valid_move(char board[], int n, int x, int y) 
{
    if (x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= n) return 0;
    return board[x * n + y] == EMPTY;
}

// 放置棋子
void make_move(char board[], int n, int x, int y, char player) 
{
    board[x * n + y] = player;
}

// 检查是否有玩家获胜
int check_win(char board[], int n, int x, int y, char player) 
{
    int directions[8][2] = { {0, 1}, {1, 0}, {1, 1}, {1, -1}, {0, -1}, {-1, 0}, {-1, -1}, {-1, 1} };

    for (int d = 0; d < 8; d++) 
    {
        int count = 1;
        for (int i = 1; i < 5; i++) 
        {
            int nx = x + directions[d][0] * i;
            int ny = y + directions[d][1] * i;
            if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) 
            {
                count++;
            }
            else 
            {
                break;
            }
        }
        for (int i = 1; i < 5; i++) 
        {
            int nx = x - directions[d][0] * i;
            int ny = y - directions[d][1] * i;
            if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) 
            {
                count++;
            }
            else 
            {
                break;
            }
        }
        if (count >= 5) return 1;
    }
    return 0;
}

// 检查棋盘是否已满
int is_board_full(char board[], int n) 
{
    for (int i = 0; i < n * n; i++) 
    {
        if (board[i] == EMPTY) return 0;
    }
    return 1;
}

// 电脑玩家随机移动
void make_computer_move(char board[], int n, char player) 
{
    int x, y;
    do 
    {
        x = rand() % n;
        y = rand() % n;
    } 
    while (!is_valid_move(board, n, x, y));

    printf("电脑玩家 %c 下在 (%d, %d)\n", player, x, y);
    make_move(board, n, x, y, player);
}

int main() 
{
    int n;
    printf("请输入棋盘大小 n: ");
    scanf("%d", &n);

    char* board = (char*)malloc(n * n * sizeof(char));
    if (!board) 
    {
        printf("内存分配失败\n");
        return 1;
    }

    srand(time(NULL));  // 初始化随机数种子

    init_board(board, n);

    char current_player = PLAYER1;
    int x, y;

    while (1) 
    {
        print_board(board, n);

        if (current_player == PLAYER1) 
        {
            printf("玩家 %c，请输入坐标 (x y): ", current_player);
            scanf("%d %d", &x, &y);

            if (!is_valid_move(board, n, x, y)) 
            {
                printf("无效的移动，请重新输入。\n");
                continue;
            }
            make_move(board, n, x, y, current_player);
        }
        else 
        {
            make_computer_move(board, n, current_player);
        }

        if (check_win(board, n, x, y, current_player)) 
        {
            print_board(board, n);
            printf("玩家 %c 获胜！\n", current_player);
            free(board);
            return 0;
        }

        if (is_board_full(board, n)) 
        {
            print_board(board, n);
            printf("平局！\n");
            free(board);
            return 0;
        }

        current_player = (current_player == PLAYER1) ? PLAYER2 : PLAYER1;
    }

    free(board);
    return 0;
}

5. 小结

✅ 针对该小游戏，米粒做出以下知识点总结：

🌷 数据结构：使用一维数组**char board[]来表示二维棋盘，通过索引计算[x * n + y]**来访问特定位置。

🌷 算法逻辑：通过遍历八个方向来检查每次落子后是否形成五子连珠，使用方向增量数组 **directions[8][2]**来简化不同方向上的搜索。

🌷 用户交互：程序包含输入输出功能，如读取用户输入坐标、打印当前棋盘状态，并处理非法输入和游戏结束条件（胜利或平局）。

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