CS课程项目设计7：基于Canvas交互友好的五子棋游戏

学习的学习者2025-08-03 11:34

本专栏的第二篇和第四篇文章分别介绍了交互友好的五子棋游戏、支持AI人机对战的五子棋游戏，具体内容可以参考以下两篇帖子：

CS课程项目设计2：交互友好的五子棋游戏-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_36431280/article/details/149415017?spm=1001.2014.3001.5501CS课程项目设计4：支持AI人机对战的五子棋游戏-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_36431280/article/details/149432389?spm=1001.2014.3001.5501

这两个项目实现的五子棋棋盘都太简陋了，不太美观。因此，和本专栏的第五篇和第六篇文章一样：

CS课程项目设计5：基于Canvas交互友好的井字棋游戏-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_36431280/article/details/149664504?spm=1001.2014.3001.5501

CS课程项目设计6：基于Canvas支持人机对战的井字棋游戏-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_36431280/article/details/149668934我们使用Canvas组件进一步改进这两个项目，提高页面布局的美观度。

原始交互友好的五子棋游戏棋盘和现有基于Canvas交互友好的五子棋游戏棋盘的对比图如下所示：

1. 研究目的

这个项目重新设计了棋盘、按键、设置玩家昵称页面、赢局和平局显示页面，并且对照本专栏第二篇文章来介绍这个基于Canvas交互友好的五子棋游戏。

具体而言，为了让五子棋棋盘更加美观，我们可以使用 tkinter 的 Canvas 组件来绘制棋盘，并用 Canvas 上的图形表示棋子，同时可以调整颜色和线条样式来提升视觉效果。

主要修改点：

  • 使用Canvas绘制棋盘：通过Canvas的create_line方法绘制棋盘的横线和竖线，使用burlywood作为棋盘背景色，让棋盘看起来更美观。
  • 用圆形表示棋子：使用Canvas的create_oval方法绘制圆形棋子，黑棋用黑色填充，白棋用白色填充。
  • 处理画布点击事件：通过绑定Canvas的<Button-1>事件，处理用户的点击操作，计算点击位置对应的棋盘格子。
  • 更新悔棋和加载游戏逻辑：在悔棋和加载游戏时，需要更新Canvas上的棋子显示。

同时，对按钮和文字窗口进行了美化，使用了更现代的设计风格和交互效果。主要改进包括：

  • 为按钮添加了圆角、阴影和悬停效果
  • 使用更现代的字体和颜色方案
  • 为文字窗口添加了边框和背景色
  • 优化了整体布局，增加了间距和对齐
  • 为玩家状态添加了颜色标记
  • 添加了棋盘边框和分隔线样式

最后，对设置用户昵称和显示玩家胜利的布局进行了美化，使用了更现代的设计风格和交互效果。主要改进包括：

  • 为设置用户昵称创建了自定义对话框
  • 使用更现代的字体和颜色方案
  • 为胜利消息添加了动画效果和视觉反馈
  • 优化了整体布局，增加了间距和对齐
  • 为玩家状态添加了颜色标记
  • 添加了平滑过渡效果

2. 技术方案

本项目采用 Python 语言结合 tkinter 库实现，具体技术方案如下：

  1. 开发语言：Python 3.8
  2. GUI 库：tkinter（Python 内置库，无需额外安装）
  3. 数据存储：JSON 格式文件用于保存和加载游戏进度
  4. 多线程处理：使用 threading 模块处理音效播放和复杂动画，避免阻塞 UI 线程
  5. 动画实现：通过 tkinter 的 update () 方法和延时函数实现简单动画效果
  6. 本地化支持：通过字体设置和文本配置确保中文显示正常

系统架构采用面向对象设计，主要类包括：

  • Gomoku：游戏主类，负责管理游戏状态、处理用户输入和更新界面
  • 界面组件：包括棋盘按钮、状态标签、控制按钮等，通过 tkinter 实现

3. 实现流程

明确游戏的基本功能和交互逻辑，设计数据结构和类的关系。确定需要实现的核心功能包括：棋盘显示、玩家轮流落子、胜负判定、悔棋、保存 / 加载游戏等。

首先实现游戏的核心逻辑，包括：

  • 初始化 15×15 棋盘和游戏状态
  • 处理玩家点击事件，更新棋盘状态
  • 判断胜负条件（五子连珠）
  • 实现玩家轮流机制

其中，处理玩家点击事件，更新棋盘状态的代码如下所示：

复制代码 
def make_move(self, row, col):
    """处理玩家移动"""
    if self.board[row][col] == ' ' and self.game_active:
        # 记录当前移动到历史
        self.move_history.append((row, col, self.current_player))
        self.undo_button.config(state=tk.NORMAL)  # 启用悔棋按钮
 
        # 播放放置音效
        self.play_sound('place')
 
        # 添加放置动画
        self.animate_cell(row, col)
 
        # 更新棋盘数据
        self.board[row][col] = self.current_player
        # 更新按钮显示（使用●表示黑棋，○表示白棋）
        symbol = '●' if self.current_player == 'X' else '○'
        self.buttons[row][col].config(text=symbol)
        # 记录上一步
        self.last_move = (row, col)
        self.last_move_label.config(
            text=f"上一步: {self.player_names[self.current_player]} 在位置 {row + 1},{col + 1}"
        )
        # 检查游戏状态
        if self.check_winner(self.current_player):
            self.status_label.config(text=f"{self.player_names[self.current_player]} 获胜！")
            self.game_active = False
            self.undo_button.config(state=tk.DISABLED)  # 禁用悔棋按钮
 
            # 播放胜利音效和动画
            self.play_sound('win')
            self.animate_winning_cells()
 
            messagebox.showinfo("游戏结束", f"{self.player_names[self.current_player]} 获胜！")
        elif self.is_board_full():
            self.status_label.config(text="游戏平局！")
            self.game_active = False
            self.undo_button.config(state=tk.DISABLED)  # 禁用悔棋按钮
 
            # 播放平局音效
            self.play_sound('draw')
 
            messagebox.showinfo("游戏结束", "游戏平局！")
        else:
            # 切换玩家
            self.current_player = 'O' if self.current_player == 'X' else 'X'
            self.status_label.config(text=f"当前玩家: {self.player_names[self.current_player]}")

当前玩家可以看到上一位玩家的下子坐标位置，可视化界面如下所示：

判断胜负和平局条件的代码如下所示：

复制代码 
def check_winner(self, player):
    """检查玩家是否获胜，并记录获胜的格子"""
    directions = [(0, 1), (1, 0), (1, 1), (1, -1)]  # 水平、垂直、对角线、反对角线
 
    for row in range(self.board_size):
        for col in range(self.board_size):
            if self.board[row][col] == player:
                for dx, dy in directions:
                    # 检查当前方向上是否有连续五个相同的棋子
                    line = []
                    for i in range(5):
                        r = row + i * dx
                        c = col + i * dy
                        if 0 <= r < self.board_size and 0 <= c < self.board_size and self.board[r][c] == player:
                            line.append((r, c))
                        else:
                            break
 
                    if len(line) == 5:
                        self.winning_cells = line
                        return True
 
    return False

赢局的可视化界面如下所示：

此外，该项目使用 tkinter 创建用户界面，包括：

  • 设计 15×15 棋盘布局和样式
  • 添加状态显示区域，显示当前玩家和游戏状态
  • 实现控制按钮（悔棋、保存 / 加载、重新开始等）
  • 支持玩家自定义名称

其中，支持玩家自定义名称的代码如下所示：

复制代码 
def set_player_names(self):
    """使用自定义对话框设置玩家名称"""
    dialog = tk.Toplevel(self.root)
    dialog.title("设置玩家名称")
    dialog.geometry("400x200")
    dialog.configure(bg=self.colors['background'])
    dialog.transient(self.root)
    dialog.grab_set()

    # 创建对话框内容
    title_label = tk.Label(
        dialog,
        text="请设置玩家名称",
        font=('Arial', 16, 'bold'),
        bg=self.colors['background'],
        fg=self.colors['text']
    )
    title_label.pack(pady=10)

    # 玩家X名称输入
    x_frame = tk.Frame(dialog, bg=self.colors['background'])
    x_frame.pack(pady=5, padx=20, fill=tk.X)

    x_label = tk.Label(
        x_frame,
        text="黑棋玩家:",
        font=('Arial', 12),
        bg=self.colors['background'],
        fg=self.colors['text']
    )
    x_label.pack(side=tk.LEFT, padx=5)

    self.x_entry = tk.Entry(
        x_frame,
        font=('Arial', 12),
        bg='white',
        fg=self.colors['text'],
        relief=tk.FLAT,
        bd=2
    )
    self.x_entry.insert(0, self.player_names['X'])
    self.x_entry.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X, expand=True)

    # 玩家O名称输入
    o_frame = tk.Frame(dialog, bg=self.colors['background'])
    o_frame.pack(pady=5, padx=20, fill=tk.X)

    o_label = tk.Label(
        o_frame,
        text="白棋玩家:",
        font=('Arial', 12),
        bg=self.colors['background'],
        fg=self.colors['text']
    )
    o_label.pack(side=tk.LEFT, padx=5)

    self.o_entry = tk.Entry(
        o_frame,
        font=('Arial', 12),
        bg='white',
        fg=self.colors['text'],
        relief=tk.FLAT,
        bd=2
    )
    self.o_entry.insert(0, self.player_names['O'])
    self.o_entry.pack(side=tk.LEFT, fill=tk.X, expand=True)

    # 按钮框架
    button_frame = tk.Frame(dialog, bg=self.colors['background'])
    button_frame.pack(pady=10, padx=20, fill=tk.X)

    ok_button = tk.Button(
        button_frame,
        text="确定",
        font=('Arial', 12, 'bold'),
        bg=self.colors['button'],
        fg='white',
        relief=tk.FLAT,
        padx=20,
        pady=8,
        command=lambda: self.on_name_dialog_ok(dialog)
    )
    ok_button.pack(side=tk.RIGHT, padx=5)
    ok_button.bind("<Enter>", lambda e: ok_button.config(bg=self.colors['button_hover']))
    ok_button.bind("<Leave>", lambda e: ok_button.config(bg=self.colors['button']))

    # 将 wait_window 移到对话框内容构建完成后
    self.root.wait_window(dialog)

支持玩家自定义名称的可视化界面如下所示：

我们逐步添加附加功能：

  • 悔棋功能：记录历史操作，支持撤销上一步
  • 保存 / 加载功能：使用 JSON 格式保存游戏状态到文件
  • 音效系统：使用 playsound 库播放操作音效
  • 动画效果：为棋子放置和获胜状态添加视觉动画
  • 本地化支持：确保中文显示正常

其中，悔棋功能的代码如下所示：

复制代码 
def undo_move(self):
    """悔棋功能"""
    if not self.move_history:
        return  # 没有历史记录
 
    # 播放悔棋音效
    self.play_sound('undo')
 
    # 恢复上一步
    row, col, player = self.move_history.pop()
    self.board[row][col] = ' '
    self.buttons[row][col].config(text='', bg='SystemButtonFace')  # 恢复默认背景
 
    # 清除获胜高亮
    if self.winning_cells:
        for r, c in self.winning_cells:
            self.buttons[r][c].config(bg='SystemButtonFace')
        self.winning_cells = []
 
    # 更新上一步信息
    if self.move_history:
        last_row, last_col, last_player = self.move_history[-1]
        self.last_move = (last_row, last_col)
        self.last_move_label.config(
            text=f"上一步: {self.player_names[last_player]} 在位置 {last_row + 1},{last_col + 1}"
        )
    else:
        self.last_move = None
        self.last_move_label.config(text="上一步: 无")
 
    # 切换回上一个玩家
    self.current_player = player
    self.status_label.config(text=f"当前玩家: {self.player_names[self.current_player]}")
 
    # 重新激活游戏（如果之前结束了）
    self.game_active = True
 
    # 如果没有历史记录了，禁用悔棋按钮
    if not self.move_history:
        self.undo_button.config(state=tk.DISABLED)

悔棋功能的可视化界面如下所示：

加载游戏的可视化界面如下所示：

最后，我们还对游戏进行全面测试，包括：

  • 基本游戏流程测试
  • 边界条件测试（如各种方向的五子连珠、棋盘填满平局等）
  • 保存 / 加载功能测试
  • 异常处理测试（如文件不存在、格式错误等）

根据测试结果进行代码优化和 Bug 修复。

4. 总结

本项目成功实现了一款功能完整、交互友好的五子棋游戏，通过以下特点提升了用户体验：

  1. 丰富的功能：支持自定义玩家名称、悔棋、保存 / 加载游戏进度等功能，满足用户多样化需求。
  2. 良好的视觉体验：通过动画效果和高亮显示，增强游戏的视觉反馈，使游戏过程更加直观。
  3. 音效系统：为关键操作添加音效，提升游戏的沉浸感。
  4. 模块化设计：代码结构清晰，各个功能模块独立封装，便于后续扩展和维护。
  5. 本地化支持：优化中文显示，适应中文用户的使用习惯。

未来可以进一步扩展的方向包括：

  1. 添加人机对战功能，实现 AI 对手，支持不同难度级别
  2. 设计更精美的 UI 界面，使用现代设计元素和布局
  3. 支持多人在线对战功能，实现玩家之间的远程对战
  4. 添加游戏统计和历史记录功能，记录玩家胜率和对战历史
  5. 实现多语言支持，扩大用户群体

5. 项目展示

最后上传个该项目的简要演示视频，供大家了解。

基于Canvas交互友好的五子棋游戏

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