javaGUI实现五子棋游戏设计与实现毕业论文Word格式.docx

1、五子棋起源于古代中国，发展于日本，风靡于欧洲。对于它与围棋的关系有两种说法，一说早于围棋，早在 “ 尧造围棋 ” 之前，民间就已有五子棋游戏；一说源于围棋，是围棋发展的一个分支。在中国的文化里，倍受人们的青睐。本世纪初五子棋传入欧洲并迅速风靡全欧。通过一系列的变化，使五子棋这一简单的游戏复杂化、规范化，而最终成为今天的职业连珠五子棋，同时也成为一种国际比赛棋。Java语言是当今最为流行的程序设计语言之一 作为一门非常优秀和极为健壮的编程语言，它同时具有的面向对象，与平台无关，分布式应用，安全，稳定和多线程等优良的特征，使用Java语言，不仅可以开发出功能强大的大型应用程序，而且Java语言本身

2、突出的跨平台的特性也使得它特别适合于Internet上的应用开发，可以这样说，Java的出现使得所开发的应用程序“一次编写，处处可用”的实现成为了可能。 1.2 本课题研究的意义近来随着计算机的快速发展，各种各样的电脑游戏层出不穷，使得我们能有更多的娱乐项目，而棋类游戏能起到锻炼人的思维和修身养性的作用，而且棋类游戏水平颇高，大有与人脑分庭抗礼之势。其中战胜过国际象棋世界冠军-卡斯帕罗夫的“深蓝”便是最具说服力的代表；其它像围棋的“手淡”、象棋的“将族”等也以其优秀的人工智能深受棋迷喜爱。越来越多的具有智能的机器进入了人类的生活，人工智能的重要性如今显而易见。自己对人工智能比较感兴趣，而五子棋

3、游戏程序的开发实现这个课题，正好提供给我这样一个研究的机会，通过对人工智能中博弈方面的研究（人机对弈），让我在简单的人机对弈全局设计，以及具体到相关算法上有了深入的了解。人工智能属于计算机科学的领域，它以计算机技术为基础，近几十年来，它的理论和技术已经日益成熟，应用领域也正在不断扩大，显示出强大的生命力。人工智能大致可以分成几个学科，它们每一个都是独特的，但是它们常常又互相结合起来完成设计任务，这时，这些学科之间的差别就变的很模糊。人工智能在专家系统，自然语言理解，自动定理证明，自动程序设计，人工智能在机器人学、模式识别、物景分析、数据库的智能检索、机器下棋（实质上是博弈论问题）和家用电器智能

4、化等领域都有广泛的应用。而这个课题就是和人工智能中的博弈论领域紧密相关的。这个题目核心是人工智能和Socekt编程。并且人工智能中的博弈部分，由于采用了大量的搜索算法，其中很多被利用到各方面。它的概念、方法和技术，正在各行各业广泛渗透。智能已经成为当今各种新产品、新装备的发展方向。所以，趁着这个机会，对人工智能中比较容易实现的人机博弈进行了解研究学习，也是很实用且很有必要的。1.3 本课题的研究方法 在进行游戏设计之前，首先决定的第一个问题就是，使用什么开发环境来编写环境? 自己虽然比较熟悉Java语言，但是实际开发项目经验很少，所以决定用Jcreator,其拥有高亮语法编辑、使用向导以及完全

5、定制的用户界面，最主要的是能够自动查找文件于 Main 方法或 Html 文件以支持Java 小应用程序，然后启动相应的工具。其次确定整个程序的结构框架。由于Applet运行速度较慢，如果在加上算法搜索时间，显然不符合程序的设计要求，决定用Java应用程序开发.整个程序的功能实现流程是这样的：网络对战涉及算法较少，所以先实现网络部分，实现基本的棋盘和棋子的类，添加判断胜负条件，这部是基础，也是很重要的，电脑AI也在这些基础上添加上来的。这个题目的2个功能包括2个重要算法，电脑AI和胜负条件，胜负条件运算量不大，有固定的模式。难点是人工智能，可以这样说，人工智能的好坏决定了这个题目的完成深度。所

6、以，大部份时间花在AI算法的研究和改进上，对于算法我掌握的不多，研究了一些国内的五子棋算法，参考了一些游戏设计算法，详细比较各种算法的优缺点，而且参考了现代五子棋比赛的各种规则和技巧，尽量联系实际，努力提高电脑AI。2 课题相关基础2.1 五子棋2.1.1 棋盘和棋子。 图2.1 棋盘五子棋的棋子和围棋相同，分黑白2种颜色，通常为散圆形，有一面凸起或二面凸起等形状，一副棋子总数为225枚，其中黑子113枚，白子112枚。关于计时，正规比赛按不同级别设置了不同的时间限制，一般的玩家都没有这个限制。2.1.2 规则及解释1：黑棋先行，白棋随后。从天元开始相互顺序落子。2：最先在棋盘的横向、竖向、斜

7、向形成连续的相同色五个棋子的一方为胜利。3：黑棋禁手判负、白棋无禁手。黑棋禁手包括“三、三”；“四、四”；“长连”。黑方只能用“四、三”去取胜。4：如分不出胜负，则定位平局。5：对局中拔子、中途退场均判为负6：五连与禁手同时形成，先五为胜。7：黑方禁手形成时，白方应立即指出。若白方未发现或发现后不立即指正，反而继续落子，则不能判黑方负。五子棋是由两个人在一盘棋上进行对抗的竞技运动。在对局开始时，先由执黑棋的一方将一枚棋子的落在“天元”上，然后由执白棋的一方在黑棋周围的交叉点上落子。如此轮流落子直到某一方首先在棋盘的直线 横线或斜线上形成连续的五子或五子以上，则该方就算获胜。但是五子棋的特点是先

8、行的一方优势很大。因此，在职业比赛种对黑方做了种种限制，以利公平竞争。黑白双方的胜负结果必须按照职业五子棋的规则要求来决定。2.1.3 五子棋常用术语 二：二是五子棋的一切进攻的基础；又分为活二和死二。活二：即再下一子可形成活三的二，见图2.2。死二：即再下一子可形成死三的二，见图2.3。 图2.2 活二 图2.3 死二三：三是五子棋最常见的攻击手段。三分为活三、死三、眠三。活三：为再下一子即可变成活四的三（活四介绍见后）。或三分为连三、跳三。见图2.4。我们通常所说的“三”。就是指活三而言。如果是死三，将特别指出。死三：即对方有棋子在同一条线相邻交叉点防守的三；死三分为三种。见图2.5。眠三

9、：是死三的一种特性，它看上去相邻点没有对方棋子防守，很像活三，但由于受空间限制，不论如何发展都不可能称为活四，故称为“眠三“。 图2.4 活三 图2.5 死三“三”的形状，而是指再阻止对方进攻的同时使自己称为一道活三的反攻，称为反三。四：四的形状有三种，它分为：活四，冲四、跳冲四。活四：在同一条线上相连的四个同色棋子成为“连五”，如图2.6所示。图2.6 活四冲四：在同一条线上相连的相同颜色的四个棋子，它与活四不同的是，其中的一端有对方的棋子进行阻挡，它只有再在另一端下一手棋才可形成“连五”。跳冲四：它的形状在“四”中是比较特殊的，一般分为两种，它的特点是同一条线上的同色的四个棋子，有一个或两

10、个棋子与另外三个或两个棋子之间有一个交叉点的间隔，它的下一手棋只有下在间隔的交叉点上才能形成“连五”，因此，对方的棋子防守时，也只能阻挡在间隔的交叉点上，见图2.7。 图2.7 跳冲四 图2.8 反冲四如图2.8，黑棋在1点进攻，形成一子双杀，这时白棋的妙手是在a位活三，它同时阻挡了黑棋的两种取胜方法。当黑棋仍在c位跳冲四活三时，白棋即在b位阻断黑棋冲四并形成反冲四，是黑棋的进攻功亏一篑。一子双杀：指用同一手棋同时形成两个胜点的着法。追下取胜：是指白棋逼迫黑棋形成禁手而取胜的方法。自由获胜：除了追下取胜以外的获胜方法，称之为自由取胜。禁手（Forbidden）：指黑方一子落下同时形成两个或两个

11、以上的活三、冲四或形成长连的棋形，是对局中对黑棋禁止使用的战术或被判为负的行棋手段。白棋无禁手，如果黑子在落下的关键的第五子即形成五连的同时，又形成禁手。此时，因黑方已成连五，故禁手失效，黑方胜利。之所以这么规定也是为了规范比赛，其实我们业余的棋手，黑白棋子谁先下都不限制，只是先落子会有比较大的优势，另一方始终处于防守的被动状态。所以那一方先下子，他就有禁手，这是为了保持公平的一种手段。但是职业连珠五子棋虽然对黑棋采取了种限制，但是先行的一方优势依然很大。在高段位的比赛中还添加了一些规定，由于很少用到，就不必详细叙述了。A B C D E F 图2.9 禁手A、B、C 中的 x 点为三、三禁手

12、。D、E 中的 X 点为四、四禁手。F中的 X 点为长连禁手。长连：相同颜色的连续六子或六子以上。2.1.4 五子棋攻防五子棋是一项对抗性很强的运动，在开局进入五手两打后，就开始进入了白刃战，相互争夺先手，任何一方都不能掉以轻心，要尽可能少犯错误，甚至不犯错误，否则将会导致速败。众所周知，连珠五子，连五为胜。有四才能有五，有三才有四，以此类推。所以，在五子棋的对局众进攻和防守都是从“二”和“三”的争夺开始的。“好的开始是成功的一半”，这条格言用在五子棋里再合适不过了。五子棋的点的选择十分关键。五子棋实际上是通过选择最佳的落点，加上正确的落子次序，一步一步地占领各个要点，最终获得胜利。对局的早期

13、，选点的着眼点主要是使本方的棋子保持联系，为以后创造尽可能多的成三、成四的机会，同时尽量限制对方成为好形。由于在五子棋对弈过程中，通过行棋落点来控制对方的落点是可能的，比如活三 冲四的应点是可以预知的，完全有可能通过不断走出这样的先手来控制对方的着点直至胜利。所以，在对局的后期，就要在精确计算的前提下，尽早发动攻势，以取得棋局的控制权，否则一旦贻误战机，被对方抢先发动攻势，就会成为被控制的一方。当有多个攻击点可供选择时，要选择后续手段多，又不会被对方反先的着点。如果是黑方，还特别要注意进攻终被对方反击时出现的各种禁手点的可能性。进攻分为单攻棋和双攻棋，单攻棋指单线即单行或单向的攻棋子，包括三子

14、攻棋（活三、填四）和四子攻棋（冲四、填五）。而双攻棋指双向或双行的攻棋。包括三、三攻棋（双活三、双填四、填四活三）；四、三攻棋（冲四活三、冲四填四、填五活三、填五填四）；四四攻棋（双冲四、双填五、填五冲四）。五子棋的取胜思路是由一个子开始，目标是运用各种方法在棋盘上发展出五连乃至长连而取胜。在这个发展过程中必然要经过由一子到两子 两子到三子 三子到四子的过程。因此说，把各种形状和各个方面上的二 三 四等子力结构烂熟于胸，做到举一反三，是学习五子棋的基本功，更是能灵活运用五种取胜技巧的基础。3 Java3.1 Java简介 Java是美国Sun公司开发的语言，它使用解释器执行代码，因此，无需对源

15、代码进行任何更改即可在不同计算机上运行，是真正跨平台的编程开发语言。Java有以下主要特点：简单（Simple）制定Java的原则之一，是要建立一种结构简单而且使用容易的系统，可以让用户不必接受很深的训练就可以开始设计程序，所以Java的语法尽可能与在当前许多程序设计师都采用的C及C语言相似。并且，Java删除了C及C+许多极少使用、不易理解或常被混淆的功能，多多重继承、指针等。面向对象（Object-Oriented）面向对象是近年来信息界广为使用的概念和技术。它有许多良好的特性。对象的封装性可以使对象的接口定义明确；继承性可以增加软件的可重用性，有助于分类及模版设计等。实现面向对象的概念及

16、其各种良好的特性是Java的设计理念之一。分布式（Distributed）计算机网络的发展使得信息应用朝着分布式的环境发展，所以现代的信息开发语言及环境要有配合分布式的特性及功能。Java具有一个网络功能的程序库，其中包含与如HTTP和FTP等TCP/IP网络通信协议整合的能力。强壮性（Robust）由Java所编写的程序要能在各种情况下运行，而且必须具有高的稳定性。Java在制定时即加入了能防止存储器被覆写和数据损坏的相关处理机制。安全性（Secure）Java是被设计用于网络及分布式环境中的，所以安全性是一个很重要的考虑。Java拥有数个从简单到复杂的安全保护措施，能有效地防止病毒的侵入和

17、破坏行为的发生。结构中立性（Architecture Neutral）在网络上存在许多不同类型的计算机，从中央处理器到操作系统的机构均有很高的差异性。因此要使应用程序在每一种机器上均能运行是相当困难的。针对这个目的，Java的编译器可以产生一种结构中立的目标码文件格式字节码（Byte Code）。这种字节码可以在许多种不同的计算机上运行。多线程（Multithreaded）多线程是开发复杂和功能强大的程序所必须的手段之一，Java同样支持这个重要功能。一个Java程序的开发过程如图3.1所示。图3.1 Java程序的开发过程源文件：使用一个文本编辑器，如Edit或记事本来编写源文件。不可使用W

18、ord编辑器，因为它含有不可见字符。将编好的源文件保存起来，源文件的扩展名必须是Java。编译器：源文件要经过编译器（Javac.exe）的编译生成可扩展名为.Class的字节码文件。字节码文件是由与平台无关的二进制码组成的，执行时由解释器解释成本地机器码。运行Java程序：Java程序分为两大类Java应用程序（Application）和Java小应用程序（Applet）。Java应用程序必须通过Java解释器（java.exe）来解释执行其字节码文件；Java小应用程序可通过支持Java标准的浏览器来解释执行。3.2 Java开发环境使用Jcreator开发环境必须安装JDK,我安装的版本

19、是1.5.0，在环境变量里新建名为Path的变量名，变量值为D:软件JAVAbin（根据JDK的安装目录而定）。在命令提示窗口输入Java -version如果能正确显示版本号，则表示环境配置成功。如图3.2所示。图3.2 环境变量Jcreator的安装很简单，这里不在详细叙述，把路径配置好就可以了。如图3.3。 图3.3 Jcreator IDE 4 课题详细研究方法4.1 程序结构说明既然是Java Application,要实现网络对战，故采用C/S模式编写，程序包含7个独立的类文件ChessWZQ.java、Group.java、BoardPanel.java。其中BoardPanel

20、.java主要负责棋盘的初始化，鼠标事件的处理，以及判断胜负条件。ChessWZQ.java定义了面板上的其他元素，包括玩家列表，标题栏等。也包括了事件处理和人工智能。ServerOneClient.java则负责网络对战的处理。其他的类都是又这3个主类延伸出去的。在具体实现的时候再介绍其作用。见图4.1。4.2 棋盘及棋子的类 4.2.1 棋盘棋盘如图2.1，具体代码如下：String line = a b c d e f g h i j k l m n o;char rowNum1 = 1,23456789;char rowNum2=0这部分为棋盘的边界标识符，是必须要有的。用字符数组存储

21、，最后确定位置放上去即可。棋盘的绘制：private static int xp; / 棋子 X坐标 private static int yp; / 棋子Y坐标public void paint（Graphics gc） super.paint（gc）; /this.setBackground（Color.gray）; /this.invalidate（）; gc.setColor（Color.blue）; /gc.setColor（new Color（255, 255, 240）; /画横向标识符 gc.drawString（line,25,15）; / 画竖向标识符 for（int i=

22、0;i9;i+） gc.drawChars（rowNum1,i,1,10,35+i*30）; for（int i=9,j=0;15;i+,j+=2） gc.drawChars（rowNum2,j,2,10,35+i*30）; / 画棋盘 for （int i = 0; i 15; i+） gc.drawLine（30, 30 + i * 30, 450, 30 + i * 30）; /行 gc.drawLine（30 + i * 30, 30, 30 + i * 30, 450）; /列 gc.drawLine（25, 25, 455, 25）; gc.drawLine（25, 25, 25,

23、 455）; gc.drawLine（25, 455, 455, 455）; gc.drawLine（455, 25, 455, 455）; /面板初始化 for （int j = 0; j j+） xp=16+i*30; yp=16+j*30; if （boardij = 1） gc.setColor（Color.black）; gc.fillOval（xp,yp,28,28）; /gc.drawImage（black, 16 + i * 30, 16 + j * 30, this）; if （boardij = 2） gc.setColor（Color.white）; /gc.drawIm

24、age（white, 16 + i * 30, 16 + j * 30, this）;4.2.2 棋子确定下子的坐标（xp,yp）画特定大小的椭圆，这里的坐标指棋子相对棋盘的绝对坐标。private static int yp; if（col=1） g.setColor（Color.black）; else g.setColor（Color.white）; g.fillOval（xp,yp,10,28,28）;4.3 胜负判断条件要判断四个方向，横向、竖向、以及2个斜向。思想还是比较简单，相同颜色连成五子即胜利，网上有些网友评论说完整的判断胜负条件包括连五和活四，我觉得完全没必要，活四还要检查两边的棋子，虽然运算量不大，但五子棋的标准就是连五即胜，一步之差，我们既要遵守规则，也要简化代码实现尽完整的功能。我们要事先建立一个盘面数组board ,即棋型表，