C++黑白棋实验报告.docx
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C++黑白棋实验报告
黑白棋实验报告
我的黑白棋程序共分为两个大部分，UI部分和AI部分，分别通过若干个函数实现。
UI部分包括基本规则实现、界面设计、悔棋、存档读档、提示功能。
AI部分包含搜索与剪枝、估价函数。
一、UI部分介绍
1、规则
黑白棋又叫翻转棋，棋盘为8*8正方形，有黑色和白色两种棋子，交替下棋，每次新下棋子和其他己方棋子夹住的对方棋子翻转为己方颜色。
目前评价黑白棋棋力高低和局面优劣的主要参考标准包括：
行动力，稳定子，外部子，内部子，奇偶性等等。
2、界面
界面为DOC命令行界面，用户使用鼠标点击菜单和棋盘。
读取鼠标点击位置时使用ReadConsoleInput函数。
游戏菜单包括新游戏和读档，新游戏需要点击选择人人对战/人机对战；先手/后手；难度。
游戏开始后界面为字符画出的棋盘，每次电脑下棋后更新棋盘位置。
通过光标定位输出改变棋盘位置，避免连续刷屏给玩家带来不适。
每次更新状态后提示可下棋位置，方便玩家选择。
玩家点击棋盘上的位置即可下棋，点击无效位置无反应。
玩家在每次下棋时也可以点击菜单，菜单包括5个选项：
存档，读档，悔棋，退出，作弊。
每个子菜单均可返回主菜单。
下面一一介绍各自功能的作用和实现方式。
3、悔棋
悔棋功能即为返回上一步下棋之前的状态，通过数组记录前一步棋盘状态，悔棋时返回上一步棋盘状态。
悔棋功能可以无穷悔棋，如果已经是开局状态会提示无发悔棋。
4、存档与读档
存档和读档通过二进制文件流实现，共有三个存档位置，存在游戏安装目录下，存档时可选择三个存档中的一个存档。
读档是若读取的是未存储的存档位置，会提示重新读档。
5、提示功能
提示功能是这个程序比较独特的功能之一，主要是在玩家不知道该怎么下时可以由AI代替玩家下一步棋，实现较为简单。
一、AI部分介绍
1、最大最小值搜索
AI部分的主干采取的是博弈问题中常见的敌对搜索，原理较为简单，不在过多赘述。
模拟自己下棋以及对手下棋，当到达一定深度时通过估值函数给出对局面的估价。
然后再对手下棋层取子节点中的最小值（对手不想让“我”赢），自己下棋的层取子节点最大值。
2、剪枝：
α-β剪枝和节点排序
Alpha-beta剪枝是敌对搜索中较为常见的最优性剪枝，由于每层中先搜索的节点（为简单，以下称为兄节点）的返回值实际上给出了本层同父节点（上一个节点相同）的界限，例如在最小值节点A的子节点中a的返回值为5，那么A的返回值至多为5。
若A的兄节点B的返回值为6，则AB的父节点X必定不会取A的值。
故A节点的其他子节点的搜索已经无意义。
此时A节点直接返回5。
我们发现在α-β剪枝中剪枝的效率同节点搜索顺序有极大关系，如果最先搜索的是最优解，那么剪枝效率极高。
如果在最糟糕的情形下，先搜索的节点总比后搜索的节点糟糕，那么实际上不会进行剪枝。
由此产生了对剪枝的进一步优化：
节点排序。
节点排序是在搜索之前先对所有待搜索的点做一步预搜索（本程序中采用的是直接估值的方式），按照大小顺序排序之后。
按顺序进行搜索。
这样先搜索的枝则有较大可能为较优枝，而预搜索层数很少，所以在时间上代价并不大。
3、估价函数
估价函数是决定棋力高低的重要因素，较常见的估价包括行动力（可以下棋的位置）、稳定子、内部子（相对稳定子），外部子（危险子）、奇偶性（最后一步谁下）。
因为估价函数的复杂性会使得AI思考时间迅速上升，故在折中考虑以及多次实践之后，我采取了以行动力为主，同时对于绝对稳定子（四个角上的子）和最大危险子（2,22,77,27,7）进行考虑。
在试验多次后和考虑全部稳定子相比差距并不大，而时间上略有减少。
因此采用这种方式。
4、残局搜索（终局搜索）
黑白棋在即将结束时的考虑因素和中局不太相同，中局时主要考虑稳定子和行动力。
但是在残局时应该考虑最多的是最终棋子数目，而且残局是可下棋位置逐渐变少，搜索层数限制的不大，因此在残局时直接搜索至游戏结束，从中选出必胜策略。
代码：
文件1：
“MyFunction,h”
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
usingnamespacestd;
/*引用外部变量*/
externHANDLEhout;
externHANDLEhin;
externINPUT_RECORDmouseRec;//控制台输入信息
externDWORDres;
externstringsidestr[3];//输出字符
externintturn_side[2];//表示走棋次序对应黑棋/白棋
externintdir[8][2];//方向
externintboard[9][9];//棋盘
externintformer_board[64][9][9];//记录历史棋盘
externintstep;//步数
externintdepth;//搜索深度
externintplayerside;//玩家的颜色
externintaput_x,aput_y;//每次AI走的棋子
externintturn[2];//表示走棋次序对应玩家/AI
/*-------------------------------------------基本功能函数-------------------------------------------*/
/*清屏函数*/
inlinevoidclear_screen（）
{
COORDhome={0,0};
DWORDdummy;
CONSOLE_SCREEN_BUFFER_INFOcsbi;
GetConsoleScreenBufferInfo（hout,&csbi）;
FillConsoleOutputCharacter（hout,'',csbi.dwSize.X*csbi.dwSize.Y,home,&dummy）;
SetConsoleCursorPosition（hout,home）;
}
/*隐藏光标*/
inlinevoidhide（）
{
CONSOLE_CURSOR_INFOcursor_info={1,0};
SetConsoleCursorInfo（hout,&cursor_info）;
}
/*光标定位*/
inlinevoidlocate（intx,inty）
{
COORDcoord;//光标位置
coord.X=x;
coord.Y=y;
SetConsoleCursorPosition（hout,coord）;//光标定位
}
/*读取当前鼠标点击位置*/
inlineCOORDget_mouse（）
{
while
（1）{
COORDpos;
ReadConsoleInput（hin,&mouseRec,1,&res）;
if（mouseRec.EventType==MOUSE_EVENT）
{
if（mouseRec.Event.MouseEvent.dwButtonState==FROM_LEFT_1ST_BUTTON_PRESSED）
{
pos=mouseRec.Event.MouseEvent.dwMousePosition;
returnpos;
}
}
}
}
/*鼠标定位（功能选择）*/
inlineintmouse_locate（COORDpos）
{
intx=pos.X,y=pos.Y;
if（y==0&&x>11&&x<16）return1;//1表示点击的是存档键
if（y==0&&x>16&&x<21）return2;//2表示点击的是读档键
if（y==0&&x>21&&x<26）return3;//3表示点击的是悔棋
if（y==0&&x>26&&x<30）return5;//5表示点击退出键
if（y==0&&x>30）return6;//表示点击的是作弊键
if（y>2&&y<18&&y%2）
{
if（x>1&&x<34）return4;//4表示点击的是落子区域
}
return0;//0表示点击非法区域
}
/*复制棋盘*/
voidcopy（intorg_board[9][9],intcopy_board[9][9]）//复制棋盘
{
for（inti=1;i<9;i++）
for（intj=1;j<9;j++）
copy_board[i][j]=org_board[i][j];
}
/*求棋子数*/
intsum（intnow_board[9][9],intmy_side）//求棋子数
{
ints=0;
for（inti=1;i<9;i++）
for（intj=1;j<9;j++）
{
if（now_board[i][j]==my_side）s++;
}
returns;
}
/*翻转棋盘*/
voidchange（intx,inty,intmy_side）{
board[y][x]=my_side;
for（intj=0;j<8;j++）//八个方向
{
inttempx=x+dir[j][0],tempy=y+dir[j][1],i=1;
while（tempx>0&&tempx<9&&tempy>0&&tempy<9）//不超过边界
{
if（board[tempy][tempx]==0）break;//遇到空位置跳出
elseif（board[tempy][tempx]==my_side）
{
for（intk=1;kboard[y+k*dir[j][1]][x+k*dir[j][0]]=my_side;
break;
}
i++;tempx+=dir[j][0];tempy+=dir[j][1];
}
}
}
/*判断该位置是否合法*/
boolcheck（intx,inty,intmy_side）
{
if（x==0||y==0||x>8||y>8）return0;
if（board[y][x]!
=0）return0;
for（intj=0;j<8;j++）//八个方向
{
inttempx=x+dir[j][0],tempy=y+dir[j][1],i=1;
while（tempx>0&&tempx<9&&tempy>0&&tempy<9）//不超过边界
{
if（board[tempy][tempx]==0）break;//遇到空位置跳出
elseif（board[tempy][tempx]==my_side）
{
if（i>1）return1;//如果遇到己方子并且中间至少有一个对方子，说明可以下
break;//遇到己方子跳出
}
i++;tempx+=dir[j][0];tempy+=dir[j][1];
}
}
return0;
}
/*----------
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