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? ? ? ? 五子棋人机对战，已经有很版本。但是使用纯C++，严格按照C++面向对象思想开发的，却还是很少的，所以准备使用C++面向对象的思想，开发一个完整的五子棋人机对战，对于C++初学者，是很有帮助的哦！
?本教程配套视频
1. 项目目标
- 掌握C++的核心技术
- 掌握C++开发项目的方法和流程
- 掌握AI算法的基础应用
2. 效果演示
开局头像，没有看错，就是我哈，棋魂附体 :-)
准备好 了吗？直接上代码！
3. 创建项目
使用VS2019+easyx图形库开发，也可以使用VS的其他版本。
参考：VS2019安装教程? ? easyx图形库入门教程
?使用VS2019（或VS2022）创建一个新项目，选择空项目模板。
然后再导入图片素材res目录。因网盘链接不稳定，在评论中回复邮件地址，即发送完整素材。也可以使用自己的素材。
?4. 项目框架设计
4.1 设计项目框架
使用C语言开发的初学者，往往直接就在main函数中写详细的过程。使用C++面向对象，就需要“脱胎换骨”，改变开发思路了！不写过程，直接写需要几个类！
这里，设计了4个类，分别表示棋手，AI, 棋盘，游戏控制。这应该是最符合现实情况的简单设计了，如果是做网络对战版，就还需要添加其它模块。
4.2 根据设计框架创建类
创建项目框架中描述的4个类。可以使用如下方式创建类：
?填写类名，再单击确定即可。
按照这个方式，一共创建4个类：Man, AI, Chess, ChessGame. 创建完后，项目的目录结构如：
?5. 给类添加主要接口
5.1 设计棋盘类Chess的主要接口
注意：在给类设计接口时，建议先只考虑对外暴露的“接口”，可以先不用考虑数据成员，对外（public）提供的接口（函数）才是最重要的。
Chess.h
typedef enum {
CHESS_WHITE = -1, // 白方
CHESS_BLACK = 1 // 黑方
} chess_kind_t;
struct ChessPos {
int row;
int col;
};
class Chess
{
public:
// 棋盘的初始化：加载棋盘的图片资源，初始化棋盘的相关数据
void init();
// 判断在指定坐标(x,y)位置，是否是有效点击
// 如果是有效点击，把有效点击的位置(行，列）保存在参数pos中
bool clickBoard(int x, int y, ChessPos* pos);
// 在棋盘的指定位置（pos）, 落子（kind）
void chessDown(ChessPos* pos, chess_kind_t kind);
// 获取棋盘的大小（13线、15线、19线）
int getGradeSize();
// 获取指定位置是黑棋，还是白棋，还是空白
int getChessData(ChessPos* pos);
int getChessData(int row, int col);
// 判断棋局是否结束
bool checkOver();
};?5.2 设计AI类的主要接口
AI.h
#include "Chess.h"
class AI
{
public:
void init(Chess* chess);
void go();
};?5.3 设计Man类的主要接口
Man.h?
#include "Chess.h"
class Man
{
public:
void init(Chess* chess);
void go();
};?5.4 设计ChessGame的主要接口
ChessGame.h
class ChessGame
{
public:
void play();
};5.5 添加各个接口的具体实现
可以使用如下方式自动生成各接口的具体实现。先不用考虑各个接口的真正实现，直接使用空函数体代替。?
6. 实现游戏控制
直接调用各个类定义的接口，实现游戏的主体控制。
6.1 添加数据成员
为了便于调用各个类的功能，在ChessGame中，添加3各数据成员，并再构造函数中初始化这三个数据成员。
#include "Man.h"
#include "AI.h"
#include "Chess.h"
class ChessGame
{
public:
ChessGame(Man*, AI*, Chess*);
void play();
private:
Man* man;
AI* ai;
Chess* chess;
};
ChessGame::ChessGame(Man* man, AI* ai, Chess* chess)
{
this->man = man;
this->ai = ai;
this->chess = chess;
ai->init(chess);
man->init(chess);
}6.2 实现游戏控制啊
void ChessGame::play()
{
chess->init();
while (1) {
man->go();
if (chess->checkOver()) {
chess->init();;
continue;
}
ai->go();
if (chess->checkOver()) {
chess->init();
continue;
}
}
}7. 创建游戏?
在main函数中，创建游戏。
#include <iostream>
#include "ChessGame.h"
int main(void) {
Chess chess;
Man man;
AI ai;
ChessGame game(&man, &ai, &chess);
game.play();
return 0;
}8. 棋盘的“数据成员”设计
为棋盘类，添加private权限的“数据成员”。
private:
// 棋盘尺寸
int gradeSize;
float margin_x;//49;
int margin_y;// 49;
float chessSize; //棋子大小（棋盘方格大小）
IMAGE chessBlackImg;
IMAGE chessWhiteImg;
// 存储当前游戏棋盘和棋子的情况,空白为0，黑子1，白子-1
vector<vector<int>> chessMap;
// 标示下棋方, true:黑棋方 false: AI 白棋方（AI方）
bool playerFlag;再补充一下头文件。
#include <graphics.h>
#include <vector>
using namespace std;9. 使用棋盘类的“构造函数” 对棋盘进行构造
添加棋盘类的构造函数的定义以及实现。
Chess.h
Chess(int gradeSize, int marginX, int marginY, float chessSize);Chess.cpp
Chess::Chess(int gradeSize, int marginX, int marginY, float chessSize)
{
this->gradeSize = gradeSize;
this->margin_x = marginX;
this->margin_y = marginY;
this->chessSize = chessSize;
playerFlag = CHESS_BLACK;
for (int i = 0; i < gradeSize; i++) {
vector<int>row;
for (int j = 0; j < gradeSize; j++) {
row.push_back(0);
}
chessMap.push_back(row);
}
}同时修改main函数的Chess对象的创建。、
//Chess chess;
Chess chess(13, 44, 43, 67.4);10. 棋盘的“初始化”?
对棋盘进行数据初始化，使得能够看到实际的棋盘。
void Chess::init()
{
initgraph(897, 895);
loadimage(0, "res/棋盘2.jpg");
mciSendString("play res/start.wav", 0, 0, 0); //需要修改字符集为多字节字符集
loadimage(&chessBlackImg, "res/black.png", chessSize, chessSize, true);
loadimage(&chessWhiteImg, "res/white.png", chessSize, chessSize, true);
for (int i = 0; i < chessMap.size(); i++) {
for (int j = 0; j < chessMap[i].size(); j++) {
chessMap[i][j] = 0;
}
}
playerFlag = true;
}添加头文件和相关库，使得能够播放落子音效。
Chess.cpp
#include <mmsystem.h>
#pragma comment(lib, "winmm.lib")
?修改项目的字符集为“多字节字符集”。
?测试效果：
11. 实现棋手走棋
现在执行程序，除了弹出的棋盘，什么都不能干。因为，棋手的走棋函数，还没有实现哦！现在来实现棋手走棋功能。
11.1 棋手的初始化
为棋手类，添加数据成员，表示棋盘
Man.h
private:
Chess* chess;实现棋手对象的初始化。
Man.cpp
void Man::init(Chess* chess)
{
this->chess = chess;
}在ChessGame的构造函数中，实现棋手的初始化。
ChessGame.cpp
ChessGame::ChessGame(Man* man, AI* ai, Chess* chess)
{
this->man = man;
this->ai = ai;
this->chess = chess;
man->init(chess); //初始化棋手
}11.2 棋手走棋
Man.cpp
void Man::go(){
// 等待棋士有效落子
MOUSEMSG msg;
ChessPos pos;
while (1) {
msg = GetMouseMsg();
if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN && chess->clickBoard(msg.x, msg.y, &pos)) {
break;
}
}
// 落子
chess->chessDown(&pos, CHESS_BLACK);
}11.3 判断落子点击位置是否有效
执行程序后，还是没有任何效果，因为落子的有效性还没有判断。
原理分析
先计算点击位置附近的4个点的位置，然后再计算点击位置到这四个点之间的距离，如果离某个点的距离小于“阈值”，就认为这个点是落子位置。这个“阈值”， 小于棋子大小的一半即可。我们这里取棋子大小的0.4倍。
代码实现
Chess.cpp
bool Chess::clickBoard(int x, int y, ChessPos* pos)
{
int col = (x - margin_x) / chessSize;
int row = (y - margin_y) / chessSize;
int leftTopPosX = margin_x + chessSize * col;
int leftTopPosY = margin_y + chessSize * row;
int offset = chessSize * 0.4; // 20 鼠标点击的模糊距离上限
int len;
int selectPos = false;
do {
len = sqrt((x - leftTopPosX) * (x - leftTopPosX) + (y - leftTopPosY) * (y - leftTopPosY));
if (len < offset) {
pos->row = row;
pos->col = col;
if (chessMap[pos->row][pos->col] == 0) {
selectPos = true;
}
break;
}
// 距离右上角的距离
len = sqrt((x - leftTopPosX - chessSize) * (x - leftTopPosX - chessSize) + (y - leftTopPosY) * (y - leftTopPosY));
if (len < offset) {
pos->row = row;
pos->col = col + 1;
if (chessMap[pos->row][pos->col] == 0) {
selectPos = true;
}
break;
}
// 距离左下角的距离
len = sqrt((x - leftTopPosX) * (x - leftTopPosX) + (y - leftTopPosY - chessSize) * (y - leftTopPosY - chessSize));
if (len < offset) {
pos->row = row + 1;
pos->col = col;
if (chessMap[pos->row][pos->col] == 0) {
selectPos = true;
}
break;
}
// 距离右下角的距离
len = sqrt((x - leftTopPosX - chessSize) * (x - leftTopPosX - chessSize) + (y - leftTopPosY - chessSize) * (y - leftTopPosY - chessSize));
if (len < offset) {
pos->row = row + 1;
pos->col = col + 1;
if (chessMap[pos->row][pos->col] == 0) {
selectPos = true;
}
break;
}
} while (0);
return selectPos;
}可以通过打印语句，测试判断是否准确。
12. 实现棋盘落子
12.1 实现Chess类的chessDown成员函数
void Chess::chessDown(ChessPos *pos, chess_kind_t kind)
{
mciSendString("play res/down7.WAV", 0, 0, 0);
int x = margin_x + pos->col * chessSize - 0.5 * chessSize;
int y = margin_y + pos->row * chessSize - 0.5 * chessSize;
if (kind == CHESS_WHITE) {
putimagePNG(x, y, &chessWhiteImg);
}
else {
putimagePNG(x, y, &chessBlackImg);
}
}检查落子效果：?
棋子背后有黑色背景。这是因为easyx图形库默认不支持背景透明的png格式图片，把透明部分直接渲染为黑色了。解决方案，使用自定义的图形渲染接口，如下：
void putimagePNG(int x, int y, IMAGE* picture) //x为载入图片的X坐标，y为Y坐标
{
// 变量初始化
DWORD* dst = GetImageBuffer(); // GetImageBuffer()函数，用于获取绘图设备的显存指针，EASYX自带
DWORD* draw = GetImageBuffer();
DWORD* src = GetImageBuffer(picture); //获取picture的显存指针
int picture_width = picture->getwidth(); //获取picture的宽度，EASYX自带
int picture_height = picture->getheight(); //获取picture的高度，EASYX自带
int graphWidth = getwidth(); //获取绘图区的宽度，EASYX自带
int graphHeight = getheight(); //获取绘图区的高度，EASYX自带
int dstX = 0; //在显存里像素的角标
// 实现透明贴图 公式： Cp=αp*FP+(1-αp)*BP ， 贝叶斯定理来进行点颜色的概率计算
for (int iy = 0; iy < picture_height; iy++)
{
for (int ix = 0; ix < picture_width; ix++)
{
int srcX = ix + iy * picture_width; //在显存里像素的角标
int sa = ((src[srcX] & 0xff000000) >> 24); //0xAArrggbb;AA是透明度
int sr = ((src[srcX] & 0xff0000) >> 16); //获取RGB里的R
int sg = ((src[srcX] & 0xff00) >> 8); //G
int sb = src[srcX] & 0xff; //B
if (ix >= 0 && ix <= graphWidth && iy >= 0 && iy <= graphHeight && dstX <= graphWidth * graphHeight)
{
dstX = (ix + x) + (iy + y) * graphWidth; //在显存里像素的角标
int dr = ((dst[dstX] & 0xff0000) >> 16);
int dg = ((dst[dstX] & 0xff00) >> 8);
int db = dst[dstX] & 0xff;
draw[dstX] = ((sr * sa / 255 + dr * (255 - sa) / 255) << 16) //公式： Cp=αp*FP+(1-αp)*BP ； αp=sa/255 , FP=sr , BP=dr
| ((sg * sa / 255 + dg * (255 - sa) / 255) << 8) //αp=sa/255 , FP=sg , BP=dg
| (sb * sa / 255 + db * (255 - sa) / 255); //αp=sa/255 , FP=sb , BP=db
}
}
}
}
?再把chessDown中的putimage更换为putimagePNG, 测试效果如下：
如上，黑色背景已经被去除。
12.2 修改棋盘的棋子数据
在界面上落子之后，还需要修改棋盘的棋子数据。为Chess类添加updateGameMap函数来修改棋子数据。这个方法，是给棋盘对象内部使用的，不需要开放给他人使用，所有把权限设置为private，设置为public也可以，但是从技术角度就不安全了。如果他人直接调用这个函数，就会导致棋盘的数据和界面上看到的数据不一样。
Chess.h
private:
void updateGameMap(ChessPos *pos);Chess.cpp
void Chess::updateGameMap(ChessPos* pos)
{
lastPos = *pos;
chessMap[pos->row][pos->col] = playerFlag ? 1 : -1;
playerFlag = !playerFlag; // 换手
}在落子后，调用updateGameMap更新棋子数据。
void Chess::chessDown(ChessPos *pos, chess_kind_t kind)
{
// ......
updateGameMap(pos);
}