五子棋人机博弈实验报告.docx
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五子棋人机博弈实验报告
五子棋人机博弈实验报告
一（课程设计目的………………………………………2二（课程设计要求………………………………………2三（课程设计内容………………………………………2四（课程设计思想………………………………………2五（系统实现……………………………………………2
设计平台………………………………………2
数据结构设计…………………………………3
程序流程图设计………………………………3
主要算法设计…………………………………4
程序调试及运行结果…………………………4六（课程设计总结………………………………………5七（参考资料……………………………………………6八（附录:
五子棋博弈算法源代码……………………7
1
一（课程设计目的
通过上学期学习的《人工智能》学科，运用推理技术、搜索方法和决策
规划和博弈树设计五子棋人机博弈系统，以此进一步深化对理论知识技术的
了解，培养学生编程能力以及实践水平。
二（课程设计要求
通过本次课程设计要求学生掌握以下内容:
1.深入了解博弈树和alpha-beta剪枝算法。
2.设计出适合五子棋算法的启发式函数。
3.熟练掌握启发式的搜索方法。
三（课程设计内容
本系统实现的是五子棋博弈算法，运用java语言实现了图形用户界面，
方便用户使用。
算法采用了博弈算法和启发式函数进行搜索，人机对弈可自
动判断输赢，结束后可重新开局。
四（课程设计思想
本系统实现的是五子棋博弈算法，为了方便用户的使用，采用的是java图形用户界面技术。
为了记录棋盘的每一个下棋点，定义数组array[19][19]。
并用shape[16][16][5]记录所有获胜的组合。
首先由玩家落子，前两步电脑根据玩家的落子情况在附近随机落子，第三步电脑开始搜索，并根据玩家落子情况对棋盘进行全局搜索（Scan）并排序（Sort），并对每一个落子点进行打分并选择分值最大的点（Evaluate）落子，判断玩家或电脑是否获胜（Judge），一方获胜则结束。
五（系统实现
1.实验平台:
myeclipse8.5
2
2.数据结构设计:
（1）intarray[19][19]:
记录棋盘的每一个下棋点
（2）intmax_x:
记录最大评估值的横坐标
intmax_y:
记录最大评估值的纵坐标
intmax:
记录最大评估值
（3）intshape[16][16][5]:
记录所有获胜组合3.程序流程图设计:
开始
玩家落子
是
玩家是否获胜
电脑对棋盘进行搜索，对每个点
打分，记录最大值及其位置
电脑选择分值最大的点落子否
电脑是否获胜
是
是否重新开局
是
否
结束
3
4.主要算法设计:
（1）classChessPad:
绘制棋盘棋子，初始化棋盘，添加鼠标点击事件。
（2）classChessPoint_black:
黑棋下棋的走法和显示
（3）classChessPoint_white:
白棋下棋的走法和显示
（4）classChess:
棋盘属性的设置
（5）classEvaluate:
对每一步可选择的方法进行打分，选择最大值,记录
坐标。
（6）classScan:
查看八个方向上相邻相同颜色棋子的个数。
（7）classJudge:
判断是否有一方获得胜利。
（8）classAutoPlay:
电脑的下棋走法，依据玩家当前的落子位置来判断
自己的走子位置。
5.运行结果:
（1）人机对弈，黑棋为人操作，白棋为计算机操作，人赢得胜利的页面截图如下:
4
（2）人机对弈，黑棋为人操作，白棋为计算机操作，计算机赢得胜利的页面截图如下:
六（课程设计总结:
通过小组合作完成五子棋人机博弈系统，自己更透彻的了解
了上学期学习的《人工智能》教授的知识，可谓一大收获;同时
更强化了VisualC++的一些基本技术，捡回了选修课讲过的很多
相关知识，可谓是另一大收获。
在对五子棋人机博弈的估值搜索
算法的设计上，采用博弈搜索的方法，采用静态估值函数对各节
点的代价进行估计，使算法达到最优。
小组合作区别与自己独立
实验，此一形式，让我们扬长避短，体味到了团队合作的快乐～
5
七（参考资料:
[1]蔡自兴（人工智能及其应用[M]（北京:
清华大学出版社，1999[2]王小春（游戏编程（人机博弈）[M]（重庆:
重庆大学出版社，2002[3]潘金贵，顾铁成，曾俭等编译（现代计算机常用数据结构和算法[M]（南京:
南京大学
出版社，1994
[4]王永庆（人工智能原理与方法[M]（西安:
西安交通大学出版社，1998[5]林尧瑞，马少平（人工智能导论[M]（北京:
清华出版社，1989[6]田盛丰，黄厚宽（人工智能与知识工程[M]（北京:
中国铁道出版社，1999[7]王镌（博弈树搜索的算法改进[J]（福建电脑（2004，
（2）
[8]VisualC++游戏设计入门.机械工业出版社普悠玛数科技著[9]标准C++实用教程.电子工业出版社康晓明汪涛等编著[10]C++面向对象程序设计——陈维兴林小茶编著中国铁道出版社[11]五子棋必读——作者:
彭建国编
6
附录:
五子棋博弈算法源代码:
importjava.awt.*;
importjava.awt.event.*;
classChessPadextendsPanelimplementsMouseListener,ActionListener{
intarray[][]=newint[19][19];
Scanscanp=newScan（）;
Scanscanc=newScan（）;
AutoPlayautoPlay=newAutoPlay（）;
Evaluateevaluatep=newEvaluate（）;
Evaluateevaluatec=newEvaluate（）;
Sortsort=newSort（）;
inti=0;
intx=-1,y=-1,棋子颜色=1;
Buttonbutton=newButton（"重新开局"）;
TextFieldtext_1=newTextField（"请黑棋下子"）,
text_2=newTextField（）,
text_3=newTextField（）;
ChessPad（）{//棋盘初始化
setSize（440,440）;
setLayout（null）;setBackground（Color.LIGHT_GRAY）;
addMouseListener（this）;add（button）;button.setBounds（10,5,60,26）;
button.addActionListener（this）;
add（text_1）;text_1.setBounds（90,5,90,24）;
add（text_2）;text_2.setBounds（290,5,90,24）;
add（text_3）;text_3.setBounds（200,5,80,24）;
for（inti=0;i<19;i++）
for（intj=0;j<19;j++）
{array[i][j]=0;}
for（inti=0;i<19;i++）
for（intj=0;j<19;j++）
for（inth=0;h<5;h++）
{scanp.shape[i][j][h]=0;
scanc.shape[i][j][h]=0;}
text_1.setEditable（false）;
text_2.setEditable（false）;
text_3.setEditable（false）;
}
publicvoidpaint（Graphicsg）{//棋盘布局
for（inti=40;i<=400;i=i+20）{
g.drawLine（40,i,400,i）;
}
7
for（intj=40;j<=400;j=j+20）{
g.drawLine（j,40,j,400）;
}
g.fillOval（97,97,6,6）;//棋盘上的五个什么点
g.fillOval（337,97,6,6）;
g.fillOval（97,337,6,6）;
g.fillOval（337,337,6,6）;
g.fillOval（217,217,6,6）;
}
publicvoidmousePressed（MouseEvente）{
inta=0,b=0;
if（e.getModifiers（）==InputEvent.BUTTON1_MASK）{//鼠标点击，判断是否可以落子
x=（int）e.getX（）;y=（int）e.getY（）;
ChessPoint_blackchesspoint_black=newChessPoint_black（this）;
ChessPoint_whitechesspoint_white=newChessPoint_white（this）;
i++;
text_3.setText（"这是第"+i+"步"）;
if（（x+5）/20<2||（y+5）/20<2||（x-5）/20>19||（y-5）/20>19）//局外
{}
else{a=（x+10）/20;b=（y+10）/20;
if（array[b-2][a-2]==0&&棋子颜色==1）{//用变量棋子颜色来判断是黑还是白下子
this.add（chesspoint_black）;
chesspoint_black.setBounds（a*20-9,b*20-9,18,18）;
棋子颜色=棋子颜色*（-1）;
array[b-2][a-2]=1;
if（Judge.judge（array,1））{
text_1.setText（"黑棋赢!
"）;棋子颜色=2;removeMouseListener（this）;}
else{
text_1.setText（""）;}
}
}
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if（i>2&&棋子颜色==-1）{//电脑下子
scanp.scan（array,1）;
scanc.scan（array,-1）;
sort.sort（scanp.shape）;
sort.sort（scanc.shape）;
evaluatep.evaluate（scanp.shape）;
evaluatec.evaluate（scanc.shape）;
棋子颜色=棋子颜色*（-1）;
this.add（chesspoint_white）;
if（evaluatep.max>evaluatec.max）{
chesspoint_white.setBounds（（evaluatep.max_y+2）*20-9,（evaluatep.max_x+2）*20-9,18,18）;
array[evaluatep.max_x][evaluatep.max_y]=-1;
text_1.setText（"请黑棋下子"）;
for（inti=0;i<19;i++）
for（intj=0;j<19;j++）
for（inth=0;h<5;h++）
{scanp.shape[i][j][h]=0;
scanc.shape[i][j][h]=0;}
}
else
{
chesspoint_white.setBounds（（evaluatec.max_y+2）*20-9,（evaluatec.max_x+2）*20-9,18,18）;
array[evaluatec.max_x][evaluatec.max_y]=-1;
if（Judge.judge（array,-1））
{
text_2.setText（"白棋赢!
"）;棋子颜色=2;removeMouseListener（this）;}
else{
text_1.setText（"请黑棋下子"）;
for（inti=0;i<19;i++）
for（intj=0;j<19;j++）
for（inth=0;h<5;h++）
9
{scanp.shape[i][j][h]=0;
scanc.shape[i][j][h]=0;}
}
}
}
if（i<=2&&棋子颜色==-1）
{
autoPlay.autoPlay（array,b-2,a-2）;
this.add（chesspoint_white）;
棋子颜色=棋子颜色*（-1）;
chesspoint_white.setBounds（（autoPlay.y+2）*20-9,（autoPlay.x+2）*20-9,18
18）;
array[autoPlay.x][autoPlay.y]=-1;
if（Judge.judge（array,-1））
{
text_2.setText（"白棋赢!
"）;棋子颜色=2;removeMouseListener（this）;}
else{
text_1.setText（"请黑棋下子"）;
text_2.setText（autoPlay.x+""+autoPlay.y）;}
}
}
}
publicvoidmouseReleased（MouseEvente）{}publicvoidmouseEntered（MouseEvente）{}publicvoidmouseExited（MouseEvente）{}publicvoidmouseClicked（MouseEvente）{}
publicvoidactionPerformed（ActionEvente）
{this.removeAll（）;
棋子颜色=1;
add（button）;button.setBounds（10,5,60,26）;
add（text_1）;text_1.setBounds（90,5,90,24）;
text_2.setText（""）;
text_1.setText（"请黑棋下子"）;
add（text_2）;
text_2.setBounds（290,5,90,24）;
add（text_3）;text_3.setBounds（200,5,80,24）;
i=0;
text_3.setText（"这是第"+i+"步"）;
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for（inti=0;i<19;i++）
for（intj=0;j<19;j++）
{array[i][j]=0;}
for（inti=0;i<19;i++）
for（intj=0;j<19;j++）
for（inth=0;h<5;h++）
{scanp.shape[i][j][h]=0;
scanc.shape[i][j][h]=0;}
addMouseListener（this）;
}
}
classChessPoint_blackextendsCanvasimplementsMouseListener{
ChessPadchesspad=null;
ChessPoint_black（ChessPadp）{
setSize（20,20）;
addMouseListener（this）;
chesspad=p;
}
publicvoidpaint（Graphicsg）{
g.setColor（Color.black）;g.fillOval（0,0,18,18）;
}
publicvoidmousePressed（MouseEvente）{
/*if（e.getModifiers（）==InputEvent.BUTTON3_MASK）{
chesspad.remove（this）;
chesspad.棋子颜色=1;
chesspad.text_2.setText（""）;
chesspad.text_1.setText（"请黑棋下子"）;
}*/
}
publicvoidmouseReleased（MouseEvente）{}
publicvoidmouseEntered（MouseEvente）{}
publicvoidmouseExited（MouseEvente）{}
publicvoidmouseClicked（MouseEvente）{
}
}
classChessPoint_whiteextendsCanvasimplementsMouseListener{
ChessPadchesspad=null;
ChessPoint_white（ChessPadp）{
setSize（20,20）;addMouseListener（this）;
chesspad=p;
}
publicvoidpaint（Graphicsg）{
g.setColor（Color.white）;g.fillOval（0,0,18,18）;
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}
publicvoidmousePressed（MouseEvente）{
/*if（e.getModifiers（）==InputEvent.BUTTON3_MASK）{
chesspad.remove（this）;
chesspad.棋子颜色=-1;
chesspad.text_2.setText（"请白棋下子"）;
chesspad.text_1.setText（""）;
}*/
}
publicvoidmouseReleased（MouseEvente）{}
publicvoidmouseEntered（MouseEvente）{}
publicvoidmouseExited（MouseEvente）{}
publicvoidmouseClicked（MouseEvente）{
}
}
publicclassChessextendsFrame{
ChessPadchesspad=newChessPad（）;
Chess（）{
setVisible（true）;
setLayout（null）;
Labellabel=newLabel（"五子棋",Label.CENTER）;
add（label）;label.setBounds（70,55,440,26）;
label.setBackground（Color.orange）;
add（chesspad）;chesspad.setBounds（70,90,440,440）;
addWindowListener（newWindowAdapter（）
{publicvoidwindowClosing（WindowEvente）
{System.exit（0）;}
}）;
pack（）;setSize（600,550）;
}
publicstaticvoidmain（Stringargs[]）{
Chesschess=newChess（）;
}
}
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publicclassAutoPlay{//前2步棋走法
intx,y;
voidautoPlay（intchesspad[][],inta,intb）{
intrandomNumber=（int）（Math.random（）*8）+1;
switch（randomNumber）{
case
（1）:
if（chesspad[a-1][b-1]==0）
{x=a-1;y=b-1;}
elseif（chesspad[a-2][b-2]==0）
{x=a-2;y=b-2;}
else{x=a-3;y=b-3;}
break;
case
（2）:
if（chesspad[a-1][b]==0）
{x=a-1;y=b;}
elseif（chesspad[a-2][b]==0）
{x=a-2;y=b;}
else{x=a-3;y=b;}
break;
case（3）:
if（chesspad[a-1][b+1]==0）
{x=a-1;y=b+1;}
elseif（chesspad[a-2][b+2]==0）
{x=a-2;y=b+2;}
else{x=a-3;y=b+3;}
break;
case（4）:
if（chesspad[a][b+1]==0）
{x=a;y=b+1;}
elseif（chesspad[a][b+2]==0）
{x=a;y=b+2;}
else{x=a;y=b+3;}
break;
case（5）:
if（chesspad[a+1][b+1]==0）
{x=a+1;y=b+1;}
elseif（chesspad[a+2][b+2]==0）
{x=a+2;y=b+2;}
else{x=a+3;y=b+3;}
break;
case（6）:
if（chesspad[a+1][b]==0）
{x=a+1;y=b;}
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elseif（chesspad[a+2][b]==0）
{x=a+2;y=b;}
else{x=a+3;y=b;}
break;
case（7）:
if（chesspad[a+1][b-1]==0）
{x=a+1;y=b-1;}
elseif（chesspad[a+2][b-2]==0）
{x=a+2;y=b-2;}
else{x=a+3;y=b-3;}
break;
case（8）:
if（chesspad[a][b-1]==0）
{x=a;y=b-1;}
elseif（chesspad[a][b-2]==0）
{x=a;y=b-2;}
else{x=a;y=b+3;}
break;
}
}
}
publicclassEvaluate{
intmax_x,max_y,max;
publicvoidevaluate（intshape[][][]）{
inti=0,j=0;
for（i=0;i<19;i++）
for（j=0;j<19;j++）{
switch（shape[i][j][0]）{
case5:
shape[i][j][4]=200;
break;
case4:
switch（shape[i][j][1]）{
case4:
shape[i][j][4]=150+shape[i][j][2
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