From 19c4ddbf3eef1f8b0b08d4a93bb8a0ab30b9c25e Mon Sep 17 00:00:00 2001 From: LHY0125 <3364451258@qq.com> Date: Mon, 23 Jun 2025 20:34:10 +0800 Subject: [PATCH] Add files via upload --- gobang.c | 526 +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 1 file changed, 526 insertions(+) create mode 100644 gobang.c diff --git a/gobang.c b/gobang.c new file mode 100644 index 0000000..d10e2a5 --- /dev/null +++ b/gobang.c @@ -0,0 +1,526 @@ +#include "gobang.h" + +// 全局变量定义 +int BOARD_SIZE = 15; // 实际使用的棋盘尺寸(默认15) +int board[MAX_BOARD_SIZE][MAX_BOARD_SIZE] = {0}; // 棋盘状态存储数组(默认棋盘全空为0) +const int direction[4][2] = {{1, 0}, {0, 1}, {1, 1}, {1, -1}}; // 四个方向：向下、向右、右下、左下 +Step steps[MAX_STEPS]; // 存储所有落子步骤的数组 +int step_count = 0; // 当前步数计数器 + +/** + * @brief 初始化棋盘为全空状态并重置步数计数器 + * 清空棋盘数组并将所有位置设为EMPTY，同时将step_count重置为0 + */ +void empty_board() +{ + // 初始化棋盘状态为全空 + for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) + { + for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) + { + board[i][j] = EMPTY; + } + } + step_count = 0; // 重置步数计数器 +} + +/** + * @brief 打印当前棋盘状态 + * 以可读格式输出棋盘，包括行列号和棋子状态 + * 玩家棋子显示为'x'，AI棋子显示为'○'，空位显示为'·' + */ +void print_board() +{ + // 打印列号（1-BOARD_SIZE显示） + printf("\n "); + for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) + { + printf("%2d", i + 1); + if (i + 1 == 9) // 处理列号9和10+的对齐 + printf(" "); + } + printf("\n"); + + // 逐行打印棋盘内容 + for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) + { + printf("%2d ", i + 1); // 打印行号（1-BOARD_SIZE） + for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) + { + if (board[i][j] == PLAYER) + printf("x "); // 玩家棋子 + else if (board[i][j] == AI) + printf("○ "); // AI棋子(使用○显示) + else + printf("· "); // 空位 + } + printf("\n"); // 每行结束换行 + } +} + +/** + * @brief 检查指定位置是否有效且为空 + * @param x 行坐标(0-base) + * @param y 列坐标(0-base) + * @return true 位置有效且为空 + * @return false 位置无效或已被占用 + */ +bool have_space(int x, int y) +{ + // 校验坐标是否在范围内且该位置为空 + return (x >= 0 && x < BOARD_SIZE && y >= 0 && y < BOARD_SIZE && board[x][y] == EMPTY); +} + +/** + * @brief 执行玩家落子操作 + * @param x 行坐标(0-base) + * @param y 列坐标(0-base) + * @return true 落子成功 + * @return false 落子失败(位置无效) + */ +bool player_move(int x, int y) +{ + // 位置无效则返回false + if (!have_space(x, y)) + return false; + + // 更新棋盘状态 + board[x][y] = PLAYER; + // 记录落子步骤：玩家标识和坐标 + steps[step_count++] = (Step){PLAYER, x, y}; + return true; +} + +/** + * @brief 计算特定方向上连续同色棋子数量 + * @param x 起始行坐标 + * @param y 起始列坐标 + * @param dx 行方向增量(-1,0,1) + * @param dy 列方向增量(-1,0,1) + * @param player 玩家标识(PLAYER/AI) + * @return DirInfo 包含连续棋子数和方向开放状态的结构体 + * @note 检查正反两个方向，统计连续棋子数并判断端点是否开放 + */ +DirInfo count_specific_direction(int x, int y, int dx, int dy, int player) +{ + DirInfo info; + info.continuous_chess = 1; // 起始位置已经有一个棋子 + info.check_start = false; // 起点方向是否开放 + info.check_end = false; // 终点方向是否开放 + + // 检查正方向（dx, dy） + int nx = x + dx, ny = y + dy; + while (nx >= 0 && nx < BOARD_SIZE && ny >= 0 && ny < BOARD_SIZE && board[nx][ny] == player) + { + info.continuous_chess++; // 连续棋子计数增加 + nx += dx; // 沿当前方向前进 + ny += dy; + } + // 判断正方向端点是否开放（遇到空位） + if (nx >= 0 && nx < BOARD_SIZE && ny >= 0 && ny < BOARD_SIZE) + if (board[nx][ny] == EMPTY) + info.check_end = true; + + // 检查反方向（-dx, -dy） + nx = x - dx, ny = y - dy; + while (nx >= 0 && nx < BOARD_SIZE && ny >= 0 && ny < BOARD_SIZE && board[nx][ny] == player) + { + info.continuous_chess++; // 连续棋子计数增加 + nx -= dx; // 沿相反方向前进 + ny -= dy; + } + // 判断反方向端点是否开放（遇到空位） + if (nx >= 0 && nx < BOARD_SIZE && ny >= 0 && ny < BOARD_SIZE) + if (board[nx][ny] == EMPTY) + info.check_start = true; + + return info; +} + +/** + * @brief 检查特定位置落子后是否形成五连珠获胜 + * @param x 行坐标(0-base) + * @param y 列坐标(0-base) + * @param player 玩家标识(PLAYER/AI) + * @return true 在任意方向形成五连珠 + * @return false 未形成五连珠 + * @note 检查四个方向(水平、垂直、对角线)是否存在连续5个同色棋子 + */ +bool check_win(int x, int y, int player) +{ + // 检查四个方向是否存在五连珠 + for (int i = 0; i < 4; i++) + { + DirInfo info = count_specific_direction(x, y, direction[i][0], direction[i][1], player); + if (info.continuous_chess >= 5) // 连续棋子>=5即获胜 + return true; + } + return false; // 四个方向都没有五连珠 +} + +/** + * @brief 评估特定位置对当前玩家的战略价值 + * @param x 行坐标(0-base) + * @param y 列坐标(0-base) + * @param player 玩家标识(PLAYER/AI) + * @return int 综合评估分数(越高表示位置越好) + * @note 评分标准: + * - 活四:100000 冲四:10000 死四:500 + * - 活三:5000 眠三:1000 死三:50 + * - 活二:500 眠二:100 死二:10 + * - 单子:50(开放)/10(半开放)/1(封闭) + * - 中心位置有额外加成 + */ +int evaluate_pos(int x, int y, int player) +{ + // 保存原始值用于还原 + int original = board[x][y]; + // 模拟在该位置落子 + board[x][y] = player; + + int total_score = 0; // 总分 + int line_scores[4] = {0}; // 四个方向的得分 + + // 遍历四个方向进行评估 + for (int i = 0; i < 4; i++) + { + int dx = direction[i][0], dy = direction[i][1]; + // 获取当前方向上的棋型信息 + DirInfo info = count_specific_direction(x, y, dx, dy, player); + + // 直接形成五连珠为必胜 + if (info.continuous_chess >= 5) + { + board[x][y] = original; // 还原棋盘 + return 1000000; // 返回最大分 + } + + // 根据连续棋子数评分 + switch (info.continuous_chess) + { + case 4: // 四连珠 + if (info.check_start && info.check_end) // 活四(两端开放) + line_scores[i] = 100000; + else if (info.check_start || info.check_end) // 冲四(一端开放) + line_scores[i] = 10000; + else // 死四(两端封闭) + line_scores[i] = 500; + break; + + case 3: // 三连珠 + if (info.check_start && info.check_end) // 活三 + line_scores[i] = 5000; + else if (info.check_start || info.check_end) // 眠三 + line_scores[i] = 1000; + else // 死三 + line_scores[i] = 50; + break; + + case 2: // 二连珠 + if (info.check_start && info.check_end) // 活二 + line_scores[i] = 500; + else if (info.check_start || info.check_end) // 眠二 + line_scores[i] = 100; + else // 死二 + line_scores[i] = 10; + break; + + case 1: // 单子 + if (info.check_start && info.check_end) // 开放位置 + line_scores[i] = 50; + else if (info.check_start || info.check_end) // 半开放位置 + line_scores[i] = 10; + else // 封闭位置 + line_scores[i] = 1; + break; + } + } + + // 计算总分（最高方向分+其他方向分加权） + int max_score = 0; + int sum_score = 0; + for (int i = 0; i < 4; i++) + { + if (line_scores[i] > max_score) + max_score = line_scores[i]; + sum_score += line_scores[i]; + } + total_score = max_score * 10 + sum_score; // 主方向权重更高 + + // 位置奖励：越靠近中心分数越高 + int center_x = BOARD_SIZE / 2; + int center_y = BOARD_SIZE / 2; + int distance = abs(x - center_x) + abs(y - center_y); // 曼哈顿距离 + int position_bonus = 50 * (BOARD_SIZE - distance); // 距离中心越近奖励越高 + + board[x][y] = original; // 还原棋盘状态 + return total_score + position_bonus; // 返回总评估分 +} + +/** + * @brief 带α-β剪枝的深度优先搜索(极小极大算法实现) + * @param x 当前行坐标 + * @param y 当前列坐标 + * @param player 当前玩家 + * @param depth 剩余搜索深度 + * @param alpha α值(当前最大值) + * @param beta β值(当前最小值) + * @param is_maximizing 是否为极大化玩家(AI) + * @return int 最佳评估分数 + * @note 算法流程: + * 1. 检查是否获胜或达到搜索深度 + * 2. 遍历所有可能落子位置 + * 3. 递归评估每个位置的分数 + * 4. 根据is_maximizing选择最大/最小值 + * 5. 使用α-β剪枝优化搜索过程 + */ +int dfs(int x, int y, int player, int depth, int alpha, int beta, bool is_maximizing) +{ + // 检查当前落子是否获胜 + if (check_win(x, y, player)) + { + return (player == AI) ? 1000000 + depth : -1000000 - depth; + } + + // 达到搜索深度或平局 + if (depth == 0 || step_count >= BOARD_SIZE * BOARD_SIZE) + { + return evaluate_pos(x, y, AI) - evaluate_pos(x, y, PLAYER); + } + + int best_score = is_maximizing ? -1000000 : 1000000; + + // 遍历所有可能落子位置 + for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) + { + for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) + { + if (board[i][j] != EMPTY) + continue; + + // 模拟当前玩家落子 + board[i][j] = player; + step_count++; + + // 递归搜索(切换玩家和搜索深度) + int current_score = dfs(i, j, (player == AI) ? PLAYER : AI, depth - 1, alpha, beta, !is_maximizing); + + // 撤销落子 + board[i][j] = EMPTY; + step_count--; + + // 极大值玩家(AI)逻辑 + if (is_maximizing) + { + best_score = (current_score > best_score) ? current_score : best_score; + alpha = (best_score > alpha) ? best_score : alpha; + // α剪枝 + if (beta <= alpha) + { + break; + } + } + // 极小值玩家(人类)逻辑 + else + { + best_score = (current_score < best_score) ? current_score : best_score; + beta = (best_score < beta) ? best_score : beta; + // β剪枝 + if (beta <= alpha) + { + break; + } + } + } + if ((is_maximizing && best_score >= beta) || (!is_maximizing && best_score <= alpha)) + { + break; // 提前退出外层循环 + } + } + + return best_score; +} + +/** + * @brief AI决策主函数，使用评估函数和搜索算法选择最佳落子位置 + * @note 采用两阶段决策逻辑： + * 1. 防御阶段：检查并阻止玩家即将获胜的位置（活四、冲四、活三） + * 2. 进攻阶段：若无紧急防御需求，使用DFS评估选择最佳进攻位置 + * @note 实现细节： + * - 优先处理玩家活四、冲四等危险局面 + * - 步数>10时缩小搜索范围到已有棋子附近2格 + * - 使用中心位置优先策略 + */ +void ai_move(int depth) +{ + // 1. 首先检查是否需要阻止玩家的四子连棋或三子活棋 + for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) + { + for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) + { + if (board[i][j] != EMPTY) + continue; + + // 模拟玩家在此位置落子 + board[i][j] = PLAYER; + bool need_block = false; + + // 检查四个方向 + for (int k = 0; k < 4; k++) + { + DirInfo info = count_specific_direction(i, j, direction[k][0], direction[k][1], PLAYER); + + // 如果玩家能形成四子连棋且至少一端开放 + if (info.continuous_chess >= 4 && (info.check_start || info.check_end)) + { + need_block = true; + break; + } + + // 如果玩家能形成三子活棋且两端开放 + if (info.continuous_chess == 3 && info.check_start && info.check_end) + { + need_block = true; + break; + } + } + + board[i][j] = EMPTY; // 恢复棋盘 + + if (need_block) + { + // 必须在此位置落子阻止 + board[i][j] = AI; + steps[step_count++] = (Step){AI, i, j}; + printf("AI落子(%d, %d)\n", i + 1, j + 1); + return; + } + } + } + + // 2. 如果没有需要立即阻止的情况，则正常评估 + int best_score = -1000000; + int best_x = -1, best_y = -1; + + // 遍历棋盘所有空位 + for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) + { + for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) + { + if (board[i][j] != EMPTY) + continue; + + // 只考虑已有棋子附近(2格范围内) + bool has_nearby_stone = false; + for (int di = -2; di <= 2; di++) + { + for (int dj = -2; dj <= 2; dj++) + { + int ni = i + di; + int nj = j + dj; + if (ni >= 0 && ni < BOARD_SIZE && + nj >= 0 && nj < BOARD_SIZE) + { + if (board[ni][nj] != EMPTY) + { + has_nearby_stone = true; + break; + } + } + } + if (has_nearby_stone) + break; + } + if (!has_nearby_stone && step_count > 10) + continue; + + // 模拟AI落子 + board[i][j] = AI; + int current_score = dfs(i, j, PLAYER, depth, -1000000, 1000000, false); + board[i][j] = EMPTY; + + // 更新最佳位置 + if (current_score > best_score) + { + best_score = current_score; + best_x = i; + best_y = j; + } + } + } + + // 执行最佳落子 + if (best_x != -1 && best_y != -1) + { + board[best_x][best_y] = AI; + steps[step_count++] = (Step){AI, best_x, best_y}; + printf("AI落子(%d, %d)\n", best_x + 1, best_y + 1); + } +} + +/** + * @brief 复盘游戏过程，逐步重现所有落子步骤 + * @note 实现逻辑： + * 1. 创建临时棋盘用于复盘展示 + * 2. 按步数顺序逐步重现每个落子 + * 3. 每步显示当前棋盘状态和落子信息 + * 4. 通过用户按Enter键控制步骤前进 + * 5. 显示1-based坐标方便用户查看 + */ +void review_process() +{ + printf("\n===== 复盘记录(总步数：%d) =====\n", step_count); + // 清空输入缓冲区 + int c; + while ((c = getchar()) != '\n' && c != EOF) + ; + + // 创建临时复盘棋盘 + int temp_board[MAX_BOARD_SIZE][MAX_BOARD_SIZE]; + memset(temp_board, EMPTY, sizeof(temp_board)); // 初始化为空棋盘 + + // 逐步重现游戏过程 + for (int i = 0; i < step_count; i++) + { + Step s = steps[i]; // 获取当前步骤 + temp_board[s.x][s.y] = s.player; // 在临时棋盘上落子 + + // 打印当前步骤信息 + printf("\n===== 五子棋人机对战(%dX%d棋盘) =====", BOARD_SIZE, BOARD_SIZE); + printf("\n 第%d步/%d步: %s 落子于(%d, %d)\n", + i + 1, step_count, + (s.player == PLAYER) ? "玩家" : "AI", // 三目运算符选择显示文本 + s.x + 1, s.y + 1); // 显示1-base坐标 + + // 打印当前复盘棋盘 + printf(" "); + for (int col = 0; col < BOARD_SIZE; col++) + printf("%2d", col + 1); // 列号 + printf("\n"); + + for (int row = 0; row < BOARD_SIZE; row++) + { + printf("%2d ", row + 1); // 行号 + for (int col = 0; col < BOARD_SIZE; col++) + { + if (temp_board[row][col] == PLAYER) + printf("x "); + else if (temp_board[row][col] == AI) + printf("○ "); + else + printf("· "); + } + printf("\n"); // 行结束换行 + } + + // 如果不是最后一步，等待用户按键继续 + if (i < step_count - 1) + { + printf("\n按Enter继续下一步..."); + while (getchar() != '\n') + ; // 等待回车 + } + } + printf("\n复盘结束！按Enter返回..."); + getchar(); // 等待用户按键 +} \ No newline at end of file