GobangGame

一个下五子棋的java小程序本程序参考翁恺老师细胞模拟机的控制模式编写

概述及目标

五子棋是一种两人对弈的纯策略型棋类游戏，通常双方分别使用两色的棋子，下在棋盘上，先形成5子连线者获胜。

本程序有命令行界面与图形化界面，用户通过相应方式输入下子位置后与Robot进行对战。

MVC 模式

本小程序尝试使用MVC 模式编写。

MVC 模式代表 Model-View-Controller（模型-视图-控制器）模式。这种模式用于应用程序的分层开发。

Model（模型） - 模型代表一个存取数据的对象或 JAVA POJO。它也可以带有逻辑，在数据变化时更新控制器。
View（视图） - 视图代表模型包含的数据的可视化。
Controller（控制器） - 控制器作用于模型和视图上。它控制数据流向模型对象，并在数据变化时更新视图。它使视图与模型分离开。

管理棋子

棋子由Cell类管理，Cell类的变量situation记录当前棋格上是否有棋子，落了什么棋子（默认无棋0，用户的棋1，电脑的棋2）。

Cell有两个方法：

status()返回当前棋格中的落子情况
draw(Graphics g, int x, int y, int size)通过Graphics类画出当前棋格，x、y是矩形左上角的位置，size为方格的大小

管理棋盘

棋盘由Field类管理，有变量width、height管理整个棋盘的大小，field[ ][ ]的本质是由Cell类组成的“二维数组”。

重要的方法大致包括：

place(int row, int col, Cell s)更改row行、col列的棋格s的状态，也就是“把棋放到棋盘上”。
get(int row, int col)获得row行、col列的落棋情况
ifWin(int row, int col)判胜负：从横向、纵向、反斜杠和斜杠四方向去判断，任何一个方向的5同色棋连成一条线，则胜利。

public boolean ifWin(int row, int col) {int a = row;int b = col;int northNum = 0; int southNum = 0;int westNum = 0; int eastNum = 0;int southWestNum = 0; int southEastNum = 0;int northWestNum = 0; int northEastNum = 0;int ox = 1; int xo = 1; int xx =1; int x_x =1;    //横、竖、主对角线、副对角线//向上数数a = row - 1; b = col;while (a >= 0 && field[a][b].status() == field[row][col].status()) {northNum++;a--;}//向下数数a = row + 1; b = col;while (a < height && field[a][b].status() == field[row][col].status()) {southNum++;a++;}//向左数数a = row ; b = col - 1;while (b >=0 && field[a][b].status() == field[row][col].status()) {westNum++;b--;}//向右数数a = row ; b = col + 1;while (b < width && field[a][b].status() == field[row][col].status()) {eastNum++;b++;}//左上a = row - 1; b = col - 1;while (a >= 0 && b >= 0 && field[a][b].status() == field[row][col].status()) {southWestNum++;a--; b--;}//左下a = row + 1; b = col - 1;while (a < height && b >= 0 && field[a][b].status() == field[row][col].status()) {northWestNum++;a++; b--;}//右上a = row - 1; b = col + 1;while (a >=0 && b < width && field[a][b].status() == field[row][col].status()) {southEastNum++;a--; b++;}//右下a = row + 1; b = col + 1;while (a < height && b < width && field[a][b].status() == field[row][col].status()) {northEastNum++;a++; b++;}ox += eastNum + westNum;xo += southNum + northNum; xx += northEastNum + southWestNum;x_x += northWestNum + southEastNum;if (ox >= 5 || xo >= 5 || xx >= 5 || x_x >=5) return true;       else return false;
}

进行游戏

Play.java运行游戏的命令行界面版。

棋盘是由长宽为15*15的“.”符号绘制形成。用户执X、电脑执O，其中X先下。

下子时是通过输入坐标来确定所下棋子的位置，用户下X时需要通过手动输入row和col坐标下子，在输入坐标时应注意不能超出棋盘的大小，即row和col值均不能超出15，否则提示输入非法，需重新输入下子的坐标。电脑下子时的坐标使用Robot类生成，具体下文会有介绍。以下是部分代码实现。

判断输入是否非法包括：

判断下棋位置是否超出棋盘

//判断落棋位置是否合理（越界）public static boolean ifReasonable(int limit, int input) {if (input >= 0 && input < limit) return true;else return false;}

判断下棋位置是否已经有落子

//判断落棋位置是否冲突（事先有棋）public static boolean ifConflict(int row, int col, Field field) {if (field.get(row, col).status() == 0) return false;else return true;}

打印格子和打印棋盘的函数不再赘述，下面是执行流程：

//输入下棋位置
do {while (!reasonable) {    //若用户输入数据越界，则重复要求用户输入数据System.out.print("请输入下子的坐标：[row col]");row = in.nextInt() - 1;if(!(reasonable = ifReasonable(height,row))) System.out.println("Overflow!");if (reasonable) {col = in.nextInt() - 1;if(!(reasonable = ifReasonable(width, col)))System.out.println("Overflow!");}}conflict = ifConflict(row, col, table);    //若用户输入数据不可下，则重复要求用户输入数据reasonable = false;    //重置
} while (conflict);
//放置用户下的子
table.place(row, col, usrCell);
printTable(table);
//判断输赢
if (ifWin = table.ifWin(row, col)) {System.out.println("You win!");break;
}
//电脑下子
Robot robot = new Robot(table.field,table.getHeight(),table.getWidth());
robot.ai();
row = robot.gety(); col = robot.getx();
//放置电脑下的棋
table.place(row, col, comCell);
System.out.println("电脑下子：["+(row+1)+' '+(col+1)+"]");
printTable(table);
//判断输赢
if (ifWin = table.ifWin(row, col)) {System.out.println("You lose.");break;
}

以下是命令行界面的运行结果：

请输入下子的坐标：[row col]7 6
...............
...............
...............
...............
...............
.....O.........
.....XX........
...............
...............
...............
...............
...............
...............
...............
...............
电脑下子：[7 5]
...............
...............
...............
...............
...............
.....O.........
....OXX........
...............
...............
...............
...............
...............
...............
...............
...............

GUI图形界面

界面可视化由View类管理。View类继承自面板组件JPanel类。单击格子即可完成下棋操作。

最重要的方法是：paint(Graphics g)一个个画出Cell类的方格，最终绘制出整个棋盘。

要运行GUI图形界面，则运行GUI.java,大致过程与命令行界面差不多，不同之处是创建窗体并添加鼠标事件监视器。鼠标事件监视器获取鼠标位置并转换为单击方格的位置坐标，每次下棋后repaint棋盘。

//创建窗体
View view = new View(table);
JFrame frame = new JFrame();
frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
frame.setResizable(false);
frame.setTitle("GobangGame");
frame.add(view);
frame.addMouseListener(new MouseListener() {   //为窗口添加鼠标事件监听器@Overridepublic void mousePressed(MouseEvent e) {// TODO Auto-generated method stubif(e.getButton()==MouseEvent.BUTTON1){    // 判断获取的按钮是否为鼠标的左击     view.mouseX = (int) (e.getX() - 7) / View.GRID_SIZE ;    //窗体左边界坐标为7view.mouseY = (int) (e.getY() - 30) / View.GRID_SIZE ;    //包含标题栏上边界坐标为30// view.mouseX = (int) e.getX();// view.mouseY = (int) e.getY();System.out.println("You clicked: x=" + view.mouseX + "   y=" + view.mouseY);      }}@Overridepublic void mouseClicked(MouseEvent e) {// TODO Auto-generated method stub}@Overridepublic void mouseReleased(MouseEvent e) {// TODO Auto-generated method stub}@Overridepublic void mouseEntered(MouseEvent e) {// TODO Auto-generated method stub}@Overridepublic void mouseExited(MouseEvent e) {// TODO Auto-generated method stub}   });frame.pack();
frame.setVisible(true);

得出输赢结果后弹窗提醒：

JOptionPane.showMessageDialog(null, "你赢了。");

简单的AI对战

最后是AI的思路，这里参考别人资料使用权值算法：

对棋盘上所有空着没棋子的地方，每一处空位都进行八个方向的权值判断，八个方向的权值加起来就为该处的权值。ai就会下在权值最大的那一处空位。

用哈希表创建一个权值表，将各种棋子的排列情况作为键，对应设定数字大小表示这种排列的威胁程度以及重要性。供判断后权值取用。

步骤如下：

创建权值表：

HashMap<String,Integer> hm = new HashMap<String,Integer>();

hm.put("1", 20);
hm.put("11", 400);
hm.put("111", 600);
hm.put("1111", 9000);hm.put("12", 4);
hm.put("112", 40);
hm.put("1112", 400);
hm.put("11112", 8000);hm.put("2", 8);
hm.put("22", 80);
hm.put("222", 1000);
hm.put("2222", 10000);
hm.put("22221",10000);hm.put("21", 6);
hm.put("221", 60);
hm.put("2221", 600);
hm.put("121", 5);
hm.put("1221", 5);
hm.put("2112", 5);
hm.put("212", 5);

人先下，判断输赢！
读取棋盘数据，转换为二维数组存储

public void setChess() {    //把Field类存储的数据转换为int型二维数组for(int i=0;i<Chess.length;i++){for(int j = 0;j<Chess[i].length;j++){chess[i][j]=0;if(Chess[i][j].status() != 0){if(Chess[i][j].status() == 1){chess[i][j]=1;}else if(Chess[i][j].status() == 2){chess[i][j]=2;}}}}
}

根据棋局情况，设置权值，定义chessValue[][]数组，保存棋盘上的权值

// 向右
String code = "";
int color = 0;
for (int k = j + 1; k < chess.length; k++) {if (chess[i][k] == 0) {break;}else {// 有棋子if (color == plaColor) {color = chess[i][k];    // 保存第一颗棋子的颜色code += chess[i][k];    // 保存棋子相连的情况} else if (chess[i][k] == color)code += chess[i][k];    // 保存棋子相连的情况else {    // 不同棋子跳出循环code += chess[i][k];    // 保存棋子相连的情况break;}}
}
Integer value = hm.get(code);
if (value != null)chessValue[i][j] += value; // 权值累加

找出chessValue最大值的交点位置，该位置电脑下棋，判断输赢！

int maxv = 0;
for (int i = 0; i <height; i++) {for(int j = 0;j <width; j++) {if (maxv < chessValue[i][j]) {maxv = chessValue[i][j];maxi = i;maxj = j;}}
}
for (int j = 0; j < height; j++)for (int i = 0; i < height; i++)chessValue[i][j] = 0;

清空chessValue数组

Robot类中ai方法，将ai要下的棋的棋盘位置存于变量maxj、maxi中，后续通过getx()和gety()传递。

后续维护

bug修复：

修复AI只能下在正方形区域内的bug
修复特定情况下AI反复下在同一点的bug

完整程序存放于https://github.com/OrionZJ/GobangGame

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