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18 KiB
C
#include "gobang.h"
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// 全局变量定义
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int BOARD_SIZE = 15; // 实际使用的棋盘尺寸(默认15)
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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)
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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
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Step steps[MAX_STEPS]; // 存储所有落子步骤的数组
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int step_count = 0; // 当前步数计数器
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/**
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* @brief 初始化棋盘为全空状态并重置步数计数器
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||
* 清空棋盘数组并将所有位置设为EMPTY，同时将step_count重置为0
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*/
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void empty_board()
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{
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// 初始化棋盘状态为全空
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for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++)
|
||
{
|
||
for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++)
|
||
{
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||
board[i][j] = EMPTY;
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}
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}
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||
step_count = 0; // 重置步数计数器
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}
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/**
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* @brief 打印当前棋盘状态
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||
* 以可读格式输出棋盘，包括行列号和棋子状态
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* 玩家棋子显示为'x'，AI棋子显示为'○'，空位显示为'·'
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*/
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void print_board()
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{
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// 打印列号（1-BOARD_SIZE显示）
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printf("\n ");
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for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++)
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{
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printf("%2d", i + 1);
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if (i + 1 == 9) // 处理列号9和10+的对齐
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printf(" ");
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}
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printf("\n");
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||
// 逐行打印棋盘内容
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||
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
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||
else if (board[i][j] == AI)
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printf("○ "); // AI棋子(使用○显示)
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||
else
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printf("· "); // 空位
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||
}
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printf("\n"); // 每行结束换行
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||
}
|
||
}
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/**
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* @brief 检查指定位置是否有效且为空
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* @param x 行坐标(0-base)
|
||
* @param y 列坐标(0-base)
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* @return true 位置有效且为空
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* @return false 位置无效或已被占用
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||
*/
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bool have_space(int x, int y)
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||
{
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||
// 校验坐标是否在范围内且该位置为空
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return (x >= 0 && x < BOARD_SIZE && y >= 0 && y < BOARD_SIZE && board[x][y] == EMPTY);
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}
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/**
|
||
* @brief 执行玩家落子操作
|
||
* @param x 行坐标(0-base)
|
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* @param y 列坐标(0-base)
|
||
* @return true 落子成功
|
||
* @return false 落子失败(位置无效)
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||
*/
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bool player_move(int x, int y)
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{
|
||
// 位置无效则返回false
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if (!have_space(x, y))
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return false;
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// 更新棋盘状态
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board[x][y] = PLAYER;
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||
// 记录落子步骤：玩家标识和坐标
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steps[step_count++] = (Step){PLAYER, x, y};
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return true;
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}
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/**
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* @brief 计算特定方向上连续同色棋子数量
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||
* @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
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||
info.check_end = false; // 终点方向是否开放
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||
|
||
// 检查正方向（dx, dy）
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int nx = x + dx, ny = y + dy;
|
||
while (nx >= 0 && nx < BOARD_SIZE && ny >= 0 && ny < BOARD_SIZE && board[nx][ny] == player)
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||
{
|
||
info.continuous_chess++; // 连续棋子计数增加
|
||
nx += dx; // 沿当前方向前进
|
||
ny += dy;
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||
}
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||
// 判断正方向端点是否开放（遇到空位）
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||
if (nx >= 0 && nx < BOARD_SIZE && ny >= 0 && ny < BOARD_SIZE)
|
||
if (board[nx][ny] == EMPTY)
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||
info.check_end = true;
|
||
|
||
// 检查反方向（-dx, -dy）
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||
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;
|
||
}
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||
|
||
/**
|
||
* @brief 检查特定位置落子后是否形成五连珠获胜
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||
* @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
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||
*/
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bool check_win(int x, int y, int player)
|
||
{
|
||
// 检查四个方向是否存在五连珠
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||
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
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int original = board[x][y];
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// 模拟在该位置落子
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board[x][y] = player;
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||
int total_score = 0; // 总分
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int line_scores[4] = {0}; // 四个方向的得分
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||
// 遍历四个方向进行评估
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||
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
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||
DirInfo info = count_specific_direction(x, y, dx, dy, player);
|
||
|
||
// 直接形成五连珠为必胜
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||
if (info.continuous_chess >= 5)
|
||
{
|
||
board[x][y] = original; // 还原棋盘
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||
return 1000000; // 返回最大分
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||
}
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||
// 根据连续棋子数评分
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switch (info.continuous_chess)
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||
{
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||
case 4: // 四连珠
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||
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
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||
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;
|
||
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||
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;
|
||
}
|
||
}
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||
|
||
// 计算总分（最高方向分+其他方向分加权）
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||
int max_score = 0;
|
||
int sum_score = 0;
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||
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;
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||
int distance = abs(x - center_x) + abs(y - center_y); // 曼哈顿距离
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||
int position_bonus = 50 * (BOARD_SIZE - distance); // 距离中心越近奖励越高
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||
|
||
board[x][y] = original; // 还原棋盘状态
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||
return total_score + position_bonus; // 返回总评估分
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||
}
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||
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||
/**
|
||
* @brief 带α-β剪枝的深度优先搜索(极小极大算法实现)
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||
* @param x 当前行坐标
|
||
* @param y 当前列坐标
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||
* @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;
|
||
}
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||
|
||
// 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：
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||
* 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：
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||
* - 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
|
||
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// 打印当前复盘棋盘
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printf(" ");
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for (int col = 0; col < BOARD_SIZE; col++)
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printf("%2d", col + 1); // 列号
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printf("\n");
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for (int row = 0; row < BOARD_SIZE; row++)
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{
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printf("%2d ", row + 1); // 行号
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for (int col = 0; col < BOARD_SIZE; col++)
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{
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if (temp_board[row][col] == PLAYER)
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printf("x ");
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else if (temp_board[row][col] == AI)
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printf("○ ");
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else
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printf("· ");
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}
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printf("\n"); // 行结束换行
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}
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// 如果不是最后一步，等待用户按键继续
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if (i < step_count - 1)
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{
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printf("\n按Enter继续下一步...");
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while (getchar() != '\n')
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; // 等待回车
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}
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}
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printf("\n复盘结束！按Enter返回...");
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getchar(); // 等待用户按键
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} |