五子棋实验报告.docx

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五子棋实验报告

五子棋实验报告

一、实验目的和要求

一、能够用编程语言实现一个简单的五子棋程序

二、在实际系统中利用、实现人工智能的相关算法

3、进一步加深对人工智能算法的明白得

二、五子棋的大体常识与原理

一、五子棋的起源

五子棋，是一种两人对弈的纯策略型棋类游戏，亦称“串珠”、“连五子”；是中国民间超级熟知的一个古老棋种。

相传，它起源于四千连年前的尧帝时期，比围棋的历史还要悠长。

亦有传奇，五子棋最初流行于少数民族地域，以后渐渐演变成围棋并在炎黄子孙后代中遍及开来。

五子棋进展于日本，流行于欧美。

容易上手，老少皆宜，而且趣味横生，引人入胜；不仅能增强思维能力，提高智力，而且富含哲理，有助于修身养性。

传统五子棋的棋具与围棋相同，棋子分为黑白两色，棋盘为19X19，棋子放置于棋盘线交叉点上。

两人对局，各执一色，连番下一子，先将横、竖或斜线的5个或5个以上同色棋子连成不中断的一排者为胜。

因为传统五子棋在落子后不能移动或拿掉，因此也能够用纸和笔来进行游戏。

二、五子棋的大体常识

与任何一种竞技棋一样，五子棋的每一局棋也分为三个时期：

开局，中局和残局。

五子棋的开始时期称为开局，或称布局。

其开局时期是十分短暂的，大约在七着与十几着之间。

在这一时期的争夺中，两边的布局，应付将对以后的输赢起着极为关键的作用。

在开局时期取得的形势好坏，主动与被动，先手与后手的好坏程度，往往直接阻碍中局的战斗。

因此踊跃处置好开局和开局向中局的过渡十分重要。

五子棋是从一至五，慢慢布子，进展连系，同时运用限制和反限制的聪慧，在连子的进程中为自己的棋子争得相对的主动权和优势，慢慢扩展优势，或从劣势转化为优势，击溃对方的防线，最后连五取胜或抓禁手取胜或迫使对方投子认负。

3、五子棋竞赛的相关规定

（1）职业连珠规那么

a.黑方先下子，白后下，从天元开始彼此顺序落子。

b.最先在棋盘横向、竖向、斜向形成持续的相同色五个棋子的一方为胜。

c.黑棋禁手判负，白棋无禁手。

黑棋禁手包括“三三”（包括“四三三”）、“四四”（包括“四四三”）、“长连”。

即黑棋只能以“四三”取胜。

有关术语说明请见图示说明。

d.如分不出输赢，那么定为平局。

对局中拔子、半途退场均判为负。

e.五连与禁手同时形成，判胜。

（2）竞赛中的规定和特例

a.对局开始前，两边猜子，大数减小数，单数互换，偶数不换。

b.白棋第一手（即盘面第二着棋）应在天元为界自己一侧布子，要紧以示尊重对方，以后两边可任意行子。

c.对局中两边应遵守“职业连珠五子棋规那么”，如显现争议，应由裁判判定。

d.对局中掉子（棋子掉落在棋盘上）的一方判负。

如遇推子或蹭子，以盘面第一落点为准。

用手将棋子扶正不算违规。

e.对局中应礼貌行棋，避免不正常声音、动作阻碍对方试探。

f..竞赛终止后，两边应将各自棋子放回原处。

g.对局中如黑方显现禁手，白方应当即指出禁手点，黑方即负。

如白方在黑方显现禁手后，又下一步白子，黑棋禁手那么不成立了。

h.竞赛对局时刻，两边别离为15分钟、1小时、2小时、5小时四个品级标准，超时判负。

（3）特殊规定

职业五子棋尽管对黑棋采取了各类限制，但黑子先行的优势仍然专门大。

因此，在高段位的职业竞赛中，又显现了三种特殊的规定。

a.指定打法：

是指竞赛两边依照约定好的开局进行对弈，由白棋先行。

b.三手可互换：

是指黑棋下盘面第3手棋后，白方在下第四手之前，如感觉黑方棋形无益于己方，可提出互换，即执白棋一方变成执黑棋一方，而黑方不能够不换。

c.五手两打法：

是指黑棋在下盘面上关键的第5手棋时，必需下两步棋，让白棋在这两步棋中拿掉一粒棋子，然后再继续对弈。

一样说来，白棋确信拿掉对白方不利的一点，而保留对黑方较为不利的那点让黑方行棋。

三、五子棋的系统设计

一、系统用例模型设计

五子棋系统应该具有选择玩家先落子仍是电脑先落子的功能，应该具有开始游戏和从头开始的功能，固然了，必需具有在玩家指定位置落子的功能。

以上描述，用用例图在图1中做进一步描述。

这部份功能，要紧通过界面与系统的交互来实现。

图1五子棋系统的玩家用例图

各个用例，简单描述如下：

●选择电脑先落子：

选择后，在游戏进程中，由电脑执黑子，先落子；玩家执白子，于电脑后落子；

●选择玩家先落子：

选择后，在游戏进程中，由玩家执黑子，先落子；电脑执白子，于玩家后落子；

●落子：

原那么上说，只要不违背禁手规那么，在玩家鼠标点击最近的落子点落子，可是在本系统中，简单起见，没有考虑禁手规那么；

●开始游戏：

选择后，依照设定的电脑仍是玩家先落子，开始游戏；

●从头开始：

在游戏途中，能够选择从头开始，中断游戏并从头开始游戏。

同时，五子棋系统本身应该具有棋盘绘制、棋势扫描、棋势排序、棋势评估、择位落子，和输赢判定的功能，尤其是关于棋势排序、棋势评估和择位落子，那个地址是表现五子棋系统人工智能（AI）的关键的地方。

以上描述，用用例图在图2中进一步描述。

图2五子棋系统的系统用例图

各个用例，简单描述如下：

●棋盘绘制：

绘制19*19的棋盘及相关按钮和选项，并负责电脑、玩家落子后棋子的具体绘制；

●棋势扫描：

扫描目前棋盘上的所有八个方向上的落子情形，获取整个对弈两边的棋势；

●棋势排序：

对获取的八个方向的棋势（事实上下合一，左右合一，左下右上合一，坐上右下合一，为四个方向），进行排序，便于进行棋势评估；

●棋势评估：

别离对电脑和玩家的棋势进行评估，量化棋势；

●择位落子：

比较电脑和玩家的棋势，假设有利于玩家，那么采取“守、堵”的策略，假设有利于电脑，那么采取“攻、走”的策略；

●输赢判定：

每次电脑或是玩家落子后，判定输赢情形，假设显现“五子连珠”，那么“连珠”一方取胜，另一方失败，游戏终止。

二、系统界面设计

为了实现玩家的用例所需要的功能，同时又便于利用，五子棋系统的界面设计得比较简单，如图3所示。

整体界面为一个19*19的棋盘，在f-0六、f-14、j-10、n-0六、n-14这五个位置画了一个小方块，以提示玩家棋盘的中央位置，便于把握有利位置落子。

在棋盘的右边是一些操纵和提示选项、按钮和对弈状态标签。

其中，选项有“我是老大我先来”和“让让电脑也无妨”两个。

选择前者，那么玩家先落子；选择后者，那么电脑先落子。

按钮有“人机对战，快冲啊”和“不行了？

那重来吧”两个。

单击前者，那么游戏开始；单击后者，那么中断游戏，从头开始。

标签有“就不告知你是谁赢了”和“就不告知你这是第几步”两个。

前者是在游戏分出输赢后，显示是黑方取胜仍是白方取胜；后者是在游戏进程中，不论是电脑落子仍是玩家落子，都提示此刻是第几步落子。

图3五子棋系统界面

3、系统模块设计

为了实现五子棋系统本身具有的功能，将系统分为这几个模块：

五子棋主模块、棋势扫描模块、棋势排序模块、棋势评估模块和随机落子模块。

其中，五子棋主模块实现棋盘绘制、输赢判定的功能，和对弈进程中对照两边棋势的择位落子模块。

棋势扫描模块、棋势排序模块、棋势评估模块别离实现棋势扫描、棋势排序、棋势评估的功能；而随机落子模块那么实此刻前两步棋势尚未形成时，电脑紧邻玩家落子位置随机择位落子的功能，是用例图中择位落子功能的一部份。

对应的，系统一共有五个类，别离对应五个模块；别离为：

五子棋主模块Gobang类、棋势扫描StatusScan类、棋势排序StatusSort类、棋势评估StatusEvaluation类，和随机落子RandomPlay类。

类图如图4所示。

其中Gobang类中的属性和方式并无完全列出，只列出了要紧的属性和方式；其余类大体列出了所有的属性和方式。

具体细节将在第四部份“五子棋的实现与测试”一节讨论，那个地址再也不赘述。

图4五子棋系统的类图

四、五子棋的实现与测试

一、Gobang类的实现

Gobang类是五子棋的核心类，棋盘绘制、棋子落子，响应事件的处置，游戏的操纵和模式设置，输赢判定，和对棋势扫描、排序、评估等的挪用都在那个地址实现。

Gobang类的类图如图5所示。

图5Gobang类类图

其中棋盘的绘制，有paint（）和init（）来实现，棋子落子由setQizi（）来实现，响应事件的处置也在那个类中添加监视器并处置，而游戏的操纵和设置在Game_start（）和Game_rastart（）中实现，游戏输赢的判定由Judge（）方式和四个判定不同方向上是不是五子连珠的Game_win_*（）函数来实现。

而最为重要的棋势扫描、排序和评估，那么由其属性scanp、scanc、sort、evaluatep、evaluatec别离挪用它们的方式来实现。

随机落子由属性randomPlay挪用其方式实现。

二、StatusScan类的实现

StatusScan类通过扫描目前棋盘上的所有八个方向上的落子情形，获取整个对弈两边的棋势。

StatusScan类的类图如图6所示。

图6StatusScan类类图

其中三维数组shape为一个20*20*5的数组，用来存储所获取的整个对弈两边的棋势。

固然了，在实际实现中，实例化了两个StatusScan类的对象scanp和scanc，这两个对象别离用来存储玩家的棋势和电脑的棋势。

而statusScan（）方式具体实现从棋盘上获取整个棋势的具体进程，参数chesspad存储棋盘上的详细落子情形，参数colour决定需要获取的是黑方的棋势仍是白方的棋势。

具体扫描时，关于棋盘（i,j）处，有上下、左右、左下右上、坐上右下八个方向，可是统计时，将上下、左右、左下右上、左上右下别聚散一，那么一共有四个结果，别离存储在shape[i][j][0]、shape[i][j][1]、shape[i][j][2]、shape[i][j][3]中。

3、StatusSort类的实现

StatusSort类对StatusScan类扫描取得的棋势进行排序，以便于做进一步的棋势评估。

StatusSort类的类图如图7所示。

图7StatusSort类类图

其中，StatusSort类只有一个方式statusSort（），参数shape即为StatusScan类扫描获取的棋势数据，该方式主若是对shape中的棋势数据进行排序，使得shape数组知足以下条件：

排序后的结果仍然存储在shape数组中。

4、StatusEvaluation类的实现

StatusEvaluate类对StatusSort类排序过的棋势进行评估，为对弈时电脑择位落子提供依据。

StatusEvaluate类的类图如图8所示。

图8StatusEvaluate类类图

其中，StatusEvaluate类也只有一个方式statusEvaluate（），参数shape即为StatusSort类排序后的棋势，该方式主若是依照棋盘上每一个位置（i,j）的棋势数据shap[i][j][0]、shap[i][j][1]、shap[i][j][2]和shap[i][j][3]的取值，计算该位置的棋势评估值，并保留在shap[i][j][4]中。

另外，还要比较每一个位置的棋势评估值，将最大的评估值记录在属性max中，相应的位置坐标记录在max_x和max_y中。

五、RandomPlay类的实现

RandomPlay类主若是在前两步，棋势尚未形成，在玩家落子后，电脑紧邻玩家落子位置，随机落子。

RandomPlay类的类图如图9所示。

图9RandomPlay类类图

其中，方式randomPlay（）方式具体实现这一进程，属性chesspad存储目前棋盘上的落子情形，参数a、b即为玩家最近一次的落子位置。

randomPlay（）方式通过检测随机数的值，别离在紧邻玩家落子（a,b）处的正上、正下、正左、正右、左下、右上、左上和右下八个位置中的一个位置落子，最终选取的电脑落子位置，存储在属性x、y当中。

六、五子棋系统的测试

运行系统后，选择“让让电脑也无妨”，单击“人机对战，快冲啊”，开始游戏。

游戏进程中，能够正确显示相关的游戏信息，如图10所示。

图10系统运行截图

从图中，能够看到“就不告知你是谁赢了”标签显示的输赢信息“五子连珠白棋赢了”；而“就不告知你这是第几步”标签显示进度信息“这是第13步”。

进一步生成了可执行文件五子棋.jar，如图11所示，可执行文件将与实验报告、源代码一并提交。

图11系统生成的可执行五子棋文件

五、分析与总结

通过五子棋实验，从分析、设计、编程、调试，到最后运行成功，自己取得了很多的锻炼。

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实验报告

实验名称：

实验3访问操纵

学员：

闫慧宁学号：

09060100

培育类型：

军人硕士研究生年级：

研一

专业：

运算机科学与技术所属学院：

运算机学院

指导教员：

任江春职称：

讲师

实验室：

103-南201实验日期：

2010春

国防科学技术大学训练部制

六、附录

附录1

在网上查阅资料时，看到那个帖子，作者将自己的五子棋心得以一种超级有趣的形式展现出来：

前序、四个对联、跋文；乐一乐的同时，也有不小的收成，一并附于此，作为五子棋实验的一个意外收成。

前序

区区字奴，小小网虫，痴四书，迷五子，乐此不疲。

于联众蒙诸友赐教，学得棋技少量，术语假设干，不胜心痒，试以韵笔题之，略有小得。

是以联句做文，集成发贴，唯愿感者留其言，评者留其论，亦酬伤神，亦慰呕心。

之一

黑子落，白子落，棋乐陶陶任蹉跎，胜，能如何？

败，能如何？

方寸纹枰自淡泊，心平气和。

先手措，后手措，棋道漫漫细求索，得，有什么？

失，有什么？

过去以后共斟酌，知足常乐。

横批：

以和为贵

之二

纵驰奔，横驰奔，各施韬略斗奇阵，连，可生根？

跳，可生根？

好坏一子变风云，三思谨慎。

阴线纹，阳线纹，各藏玄机备异军，冲，可细寻？

活，可细寻？

输赢一瞬转天地，五星怡神。

横批：

心正棋明

之三

直指路，斜指路，世事如棋万千途，求，是何必？

弃，是何必？

苦恼岁月忘沉浮，宝贵糊涂。

攻式促，守式促，人一辈子如棋无尽处，逞，几时悟？

馁，几时悟？

坎坷光阴等闲度，漫卷诗书。

横批：

宁静致远

之四

老棋迷，小棋迷，相欢一线牵万里，聚，谈何易？

散，谈何易？

网络现实两依依，保重友谊。

新棋友，旧棋友，三五知音遍神州，逢，曾记否？

别，曾记否？

游戏人一辈子两悠悠，真情永久。

横批：

乐在棋中

跋文

未虑平仄，难对词性，非诗非赋，亦联亦词，笔随心动，疏漏百出。

吾虽无才，但喜交雕文之友，亦拜一字之师，盼观添花妙笔，求闻回春妙方，可畅胸怀，可足生平。