基于C++的AI五子棋游戏项目开发教程

  本项目基于C++开发，整体来说比较简单，实现了人与AI之间的五子棋对弈，并且可以判定胜负以及音效添加等等，按照我博客的详细教程一步一步做下去肯定没问题！

  以下就是基于C++的AI五子棋游戏项目的详细开发教程，我对于每一步都进行了详细的注释以及图解，相信读者只要按照我的步骤一步一步做下去肯定也能实现自己的AI五子棋，当然，读者也可以根据自己的喜好调整游戏项目素材，以便达到最佳效果。下面就是本文的全部内容了！

打开Microsoft Visual Studio（以下简称VS）后，点击“新建”->“项目”

然后输入项目名称与项目位置，然后点击“确定”

在项目内新建“resource”文件夹，准备存放项目的素材文件

将项目所用素材导入项目中的“resource”文件夹中，读者可以用自己的素材，也可以用我的素材，我的素材的下载链接已经放在上面的博客中了

根据刚才设计好的项目框架，我们就要将其一一建立起来。首先创建Man（棋手）类，在“源文件”上右键，点击“添加”中的“类”：

在“类名”中输入“Man”，点击“确定”就可以了，其余的文件自动生成

可以发现，已经成功生成了

按照创建Man（棋手）类同样的方法，创建其他三个类，最终效果如下图所示：

同理，AI.h中的代码如下：

同理，Man.h中的代码如下：

同理，ChessGame.h中的代码如下：

我们现在已经把我们项目的基本主要接口生成了，但是我们还需要将这些接口实现一下，以助于后面项目开发的使用。此时我们可以看到，刚刚创建好的接口函数下面有一个绿色的波浪线：

这个绿色的波浪线就是VS在提示我们还没有生成该接口的具体实现，所以我们需要实现这个接口。我们只需要将鼠标放在绿色波浪线上，然后点击“显示可能的修补程序”：

然后选择我红框标注的选项即可：

此时VS就帮我们自动地完成了接口的具体实现，当然，里面的具体内容需要根据不同项目需求自己填写。此时接口函数下面的绿色波浪线已经不存在了，那么我们只需要按“Ctrl+s”保存，然后关闭即可，此时VS就已经帮我们完成了：

其余的所有接口函数都按照上面的步骤完成接口的具体实现，不再一一赘述。具体的接口函数实现后的项目结构如下图所示：

此时我们已经创建好了整个游戏的基本接口并进行了初步的实现，但是游戏的框架我们目前还没有创建，所以下面的工作应该创建游戏的基本框架。因为游戏要由ChessGame类控制，所以应该由ChessGame类调用各个类的功能，所以首先在ChessGame.h加入如下代码，此时就完成了整个游戏的基本内容创建：

当游戏的基本内容创建好后，我们就要完成游戏的基本逻辑了，当然，此时只是简单的面向对象的逻辑实现，并不涉及具体的开发，具体的开发要到后面才具体实现。我们此时只需要在ChessGame.cpp中加入如下代码即可：

此时就完成了整个游戏的基本框架，下面我们就要往这个框架中添加具体内容了。当然，在这之前我们还需要使用一个主函数将刚刚创建的框架串联起来。首先创建main.cpp，这里面就是游戏的整体逻辑，具体内容后面再写，在“源文件”上右键，选择“添加”->“新建项”：

选择C++文件(.cpp)后输入名字，最后点击“添加”即可：

在main.cpp中加入如下代码：

此时我们可以运行测试一下，点击“调试”中的“开始执行(不调试)(H)”：

可以发现到目前为止，我们的程序没有问题：

因为游戏要进行绘图，所以我们使用EasyX来完成游戏的绘图接口，可以帮助我们编写图形程序，EasyX的下载链接也在博客的上方。下载后双击打开：

点击“下一步”：

然后选择你对应版本的编译器进行“安装”：

然后会提示你安装成功：

当我们安装好EasyX图形库后，就要在Chess.h中引入一些我们所需要的头文件了：

然后需要添加一些棋盘初始化所需要的数据，我们只需要在Chess.h中加入如下代码：

我们需要利用刚才创建的棋盘类的数据进行棋盘的创建，首先就需要写一个函数来创建棋盘，所以我们在Chess.h中加入如下代码：

然后鼠标放在刚刚创建的函数上，点击“显示可能的修补程序”：

然后选择红框中的内容：

然后按“Ctrl+S”保存：

下面就要利用刚才创建的数据构造棋盘了，只需要在Chess.cpp中加入如下代码：

然后来到main.cpp中，使用我们刚刚创建的构造函数，传入参数就构造好棋盘了：

然后我们还是来测试一下，点击“调试”中的“开始执行(不调试)(H)”：

可以发现，到目前为止，我们的程序没有任何问题：

在项目上右键后，点击“属性”：

在“常规”的“字符集”中，选择“使用多字节字符集”：

在Chess.cpp中加入如下头文件和相关库，目的是可以播放音乐：

在Chess.cpp中加入如下代码，目的是看到实际的棋盘并播放音乐：

然后我们测试一下：

发现已经成功显示棋盘，并成功播放音乐了：

给棋手类添加棋盘数据成员，在Man.h中加入如下代码：

在棋手类初始化时，传入棋盘类指针，只需要将Man.cpp中的init函数替换为如下代码：

为了实现棋手下棋功能，将Man.cpp中的go函数替换为如下代码：

下棋最重要的一点就是让计算机知道棋下在了哪里，如何解决这个问题呢？我们可以看下面的图示：

棋子肯定要落在两条线的交界处，一共四个点，所以我们首先要计算落子位置距离四个点的距离。这里我们需要设置一个“阈值”，如果落子位置距离某个点的距离小于此“阈值”，就认为这个点就是真正的落子位置，否则就不落子，这个“阈值”的大小要小于棋子大小的一半，还要注意棋盘在计算机中存储的二维数组下标从0开始。此时我们只需要将如下代码加入Chess.cpp中：

此时就可以判断落子的位置是否有效了，为了验证我们的代码没有问题，我们需要验证一下，我们在Chess.cpp中加入如下代码，测试成功后可以删除加入的代码：

在Man.cpp中加入如下代码，打印落子位置，同样，测试成功之后也可以删除加入的代码：

此时我们就可以来到main.cpp中进行测试了：

可以发现正确获取落子位置了，这说明我们的代码没有任何问题。测试成功之后，要把上面加的两处代码删掉：

为了实现棋盘落子，首先在Chess.cpp中加入如下代码，需要注意绘图的左边是左上角，所以为了让棋子的中心点在行线和列线的交界处，棋子的行和列坐标都需要减0.5倍的棋格大小，这一点需要格外关注：

然后我们来测试一下，发现可以成功落子，而且音效也没问题，但是每个棋子周围都有黑边，这些黑边肯定是不应该存在的：

落子后的棋子出现黑边是因为Easyx不支持png格式图片，为了解决这个问题，我们只需要在Chess.cpp中加入如下函数：

然后在Chess.cpp中的Chess::chessDown函数中调用Chess::updateGameMap：

此时就已经将棋手下棋的落子信息存储在了计算机的二维数组中，这样就方便我们后续操作了

在进行AI初始化时，我们要考虑两个数据成员：

基于以上分析，我们首先在AI.h中加入两个数据成员：

然后在AI.cpp中加入如下代码：

AI的下棋原理要比棋手下棋原理复杂得多，因为棋手是人工下棋，不需要计算机程序计算，而AI下棋需要根据棋手下棋的落子位置来找到下棋落子的最优策略，也就是说，AI需要对棋盘的所有可能落子点进行评分计算，然后选择一个评分最高的点落子，对于某个可能的落子点的评分，我们可以这么理解：此位置既可能是黑棋落子，也可能是白棋落子，将此位置想象为一个兵家必争之地，我们要做的就是判断黑棋夺取此位置获取的价值多，还是白棋夺取此位置获得的价值多，如果黑棋夺取此位置获取的价值更多，那么我们就应该让白棋落在这里，也就是要让白棋破坏黑棋夺得更多的价值；如果是白棋夺取此位置获取的价值更多，那么就让白棋下载此位置，以获取更多的价值，因为此时是AI执白棋，所以我们要尽可能地让AI获取更多的价值

对于AI来说，每一次落子后，此落子周围共有八个方向，对于每一个落子点，应该向该点的八个方向分别进行评分计算，评分计算的标准就是确定每个方向已经有几颗连续的棋子了。假设现在有一个可能的落子点如下图黑点所示：

根据上图可以发现，此次落子周围一共有八个方向，AI首先计算如果棋手在这个可能的位置落子，会有多大的价值，然后再计算AI在同样的位置落子，有多大的价值。那么如何评判价值的大小呢？我们可以将连续的落子数量作为评判的标准，如果黑棋或者白棋在这个位置落子，那么在这个位置的八个方向的某个方向上，一共有多少个连续的黑棋或白棋就是我们评判的标准，如果连续的黑棋或者白棋数量越多，那么在此位置落子的价值就越大

既然要根据连续的黑棋或者白棋数量进行价值的评判，所以我们应该对五子棋中常见的棋形有一个基本的了解，这样有助于我们对不同的情况进行价值的评判。五子棋中的常见棋形如下所示：

连二：

活三：

死三：

活四

死四

连五（获胜）

对于每种不同的落子情况导致的不同棋形，我们要给予对应评分，方便AI做出判断，从而选取最优落子点落子。不同棋色以及不同棋形的评分标准如下图所示，此评分标准可能不是最优的，但是根据此评分标准设计的AI下五子棋的水平已经超过了大部分棋手的水平，如果需要挑战更难度的五子棋棋手水平，后续可以进行迭代优化。另外需要注意，在我们的游戏中，棋手执黑棋，AI执白棋：

有了以上对AI下棋原理的分析，下面我们就要根据分析的结果进行代码编写了，首先我们要定义一个函数，用来处理AI在下棋过程中落子点的价值评分计算，那么我们在AI.h中加入如下函数：

在AI.cpp中加入如下代码：

当每个可能的落子点各个方向的价值评分计算完成后，就可以让AI进行“思考”，选出价值评分最高的点进行落子。首先在AI.h中加入如下代码：

然后在Chess.h中加入如下代码：

然后在AI.cpp中加入如下代码：

然后在AI.cpp中加入如下代码：

将Chess.cpp中的Chess::getGradeSize函数和两个Chess::getChessData函数进行如下修改：

然后测试一下，发现可以正常下棋了，而且智力还不错。读者可以根据自己的经验调整价值评分的赋值，从而让AI有更高的智力：

首先在Chess.h中加入如下函数，目的是检查当前谁嬴谁输，然后根据检查结果来进行胜负后的处理：

在Chess.cpp中加入如下头文件

将Chess.cpp中的Chess::checkOver函数修改为如下内容：

上面对胜负进行处理的过程是我们胜负判定实现的一个基本框架，其核心部分是checkWin函数，也就是我们如何判断当然谁赢谁输。我们可以这样想：对于某一个落子位置，我们要判断其八个方向是否连成五子，但是每次判断我们都可以同时根据偏移的落子位置，将其反方向是否连成五子进行判断，所以只需要判断四个大方向，八个小方向即可。假设我们首先判断水平方向，如下图所示：

可以看到，对于某一落子位置，我们首先判断从此位置向右的连续五个位置是否是相同颜色，然后将起始落子点分别向左偏移一、二、三、四、五个位置再判断是否有连续的五个相同颜色的棋子，如果满足，就获胜，否则就没获胜。这样我们就可以在一个大方向的判断上同时判断两个小方向，就完成了我们的胜负判断，其余方向的胜负判断同理

有了以上的原理分析后，我们就可以写代码了。首先在Chess.h中加入某一落子点位置的数据成员：

然后在Chess.cpp中的Chess::updateGameMap函数中加入如下代码：

然后在Chess.cpp中加入如下代码：

写完之后我们可以测试一下：

可以看到，不管是黑棋（棋手）胜，还是白棋（AI）胜，都可以正常显示胜负的判定了。而且按回车（Enter）键还可以自动开启下一局

  以上就是基于C++的AI五子棋游戏项目开发教程的全部内容了，可以看到我们已经实现了目标，但是后续仍旧可以进行一些优化，比如AI对于落子的价值评分的优化、悔棋功能、主界面菜单等等，后续如果我有时间仍会更新此博客，如果读者自己爱钻研、感兴趣也可以自己完成优化的部分，因为整体的思路都比较清晰，而且逻辑也没有什么太大变化，所以优化起来也比较简单。那这篇博客就暂时告一段落了，我们下篇博客见！