【文章內(nèi)容簡介】 另一玩家與對手（真實(shí)的人）按五子棋規(guī)則下棋。玩家可以提出悔棋請求，而計(jì)算機(jī)必須無條件同意。網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)功能網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)對戰(zhàn)是本程序的又一重頭戲。身處異地的兩個(gè)不同玩家在建立了網(wǎng)絡(luò)連接的前提下，使用本程序透過此功能，可以實(shí)現(xiàn)五子棋對弈。其中的任一玩家都可以提出“和棋”（或“悔棋”）請求，不過須經(jīng)對手同意后，方可“和棋”（或“悔棋”）。另外玩家也可以提出“認(rèn)輸”請求，而無需對手同意。兩玩家在下棋的同時(shí)，還可以交談聊天。二、一般性描述系統(tǒng)User Case圖用例圖（User Case）定義了系統(tǒng)的功能需求，它完全是從系統(tǒng)的外部觀看系統(tǒng)功能，并不描述系統(tǒng)內(nèi)部的具體實(shí)現(xiàn)。在用例圖中，角色代表觸發(fā)系統(tǒng)功能的用戶或其他系統(tǒng)，用例代表具體的功能描述。① 初始頁面用例圖，： 初始界面用例圖② 人機(jī)對戰(zhàn)用例圖，： 人機(jī)對戰(zhàn)用例圖③ 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)對戰(zhàn)用例圖，： 網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)對戰(zhàn)用例圖用例流程分析在用例建模的過程中，一般用活動圖（activity diagram）來闡明用例實(shí)現(xiàn)的工作流程，用例工作流程說明了實(shí)現(xiàn)用例所必須完成的工作。① 人機(jī)對戰(zhàn)用例活動圖（）：其展示的是在玩家和計(jì)算機(jī)對弈這一過程中所產(chǎn)生的一系列動作。 人機(jī)對戰(zhàn)活動圖② 網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)活動圖：清楚地表達(dá)了在網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)模式下，處于網(wǎng)絡(luò)中的兩玩家，從建立或加入游戲開始直至退出系統(tǒng)，所經(jīng)歷的一系列動作。 網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)活動圖三、目標(biāo)系統(tǒng)其它需求界面需求：考慮到游戲的娛樂性，要求界面美觀、和諧、人性化等。運(yùn)行環(huán)境：Intel174。 Pentium174。 4及以上處理器，128M以上內(nèi)存，2G以上硬盤；Microsoft174。 Windows? XP以上操作系統(tǒng)；800*600或以上的屏幕分辨率。第三節(jié) 本章小結(jié)本章主要討論了此五子棋游戲程序所要實(shí)現(xiàn)的功能，并對其進(jìn)行了詳細(xì)描述。第二章 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是根據(jù)軟件需求分析階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)域和功能域之需求，采用某種設(shè)計(jì)方法進(jìn)行概要設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)，生成所要構(gòu)造的實(shí)體過程，是軟件工程的技術(shù)核心。經(jīng)過前面章節(jié)的討論和分析，我們對“小小五子棋”游戲軟件要“做什么”已經(jīng)有了具體和明確的概念，現(xiàn)在就應(yīng)該著手解決“如何做”的問題。第一節(jié) 概要設(shè)計(jì)概括地說，概要設(shè)計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)/數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)和系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。其只是描繪出軟件的總體框架，根據(jù)功能、性能需求和數(shù)據(jù)需求導(dǎo)出軟件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。一、設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想① 模塊化模塊是構(gòu)成程序的基本構(gòu)件，模塊化就是把程序劃分成獨(dú)立命名且可獨(dú)立訪問的模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)子功能，把這些模塊集成起來就構(gòu)成了一個(gè)整體，可以完成指定的功能，以滿助于用戶需求。采用模塊化原理可以使軟件結(jié)構(gòu)清晰，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性，使系統(tǒng)容易設(shè)計(jì)、容易修改，而且其推動了系統(tǒng)各部分的并行開發(fā)，提高了軟件的生產(chǎn)效率。本小小五子棋游戲程序的設(shè)計(jì)正是采用了模塊化原理，通過把系統(tǒng)劃分為不同的模塊，使得整個(gè)設(shè)計(jì)開發(fā)過程顯得相對容易。② 抽象化在對軟件系統(tǒng)進(jìn)行模塊設(shè)計(jì)時(shí)，可以有不同的抽象層次，系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的每一步都是對軟件問題解法的又一次更高級抽象?？尚行匝芯渴菍φ麄€(gè)系統(tǒng)的抽象，需求分析則是對此五子棋游戲程序所要實(shí)現(xiàn)功能的抽象。③ 信息隱蔽信息隱蔽指的是，每個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)對于其他的模塊來說是隱蔽的。在此五子棋程序設(shè)計(jì)中，模塊A所包含的信息絕不允許其他不需要此模塊A信息的模塊訪問使用。④ 另外，為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)開發(fā)質(zhì)量，在設(shè)計(jì)開發(fā)過程中還特地遵循如下原則：較強(qiáng)的可玩性：開發(fā)任意一款游戲，都必須考慮其可玩性。在本程序的人機(jī)對戰(zhàn)模塊中，為了提高其可玩性，就必須尋求高效優(yōu)秀的算法，以提高程序的智能化水平。娛樂性：娛樂玩家身心，是每一款游戲的根本目標(biāo)。因此，設(shè)計(jì)過程中必須考慮優(yōu)美、和諧、人性化的界面設(shè)計(jì)。另外，要盡可能地?cái)U(kuò)展其他功能，比如此程序中玩家在對弈的同時(shí)，不僅可以享受自己喜歡的音樂，如果他們處于網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)模式下，還可以聊天交流。源程序可讀性原則：為了方便其他的設(shè)計(jì)以及對程序的二次開發(fā)，以及維護(hù)人員能夠方便的讀懂代碼和修改代碼，軟件升級等工作，需要對代碼進(jìn)行規(guī)范化書寫以及注釋。優(yōu)化原則：為了達(dá)到優(yōu)化的目的，合理地運(yùn)用窗口、菜單以及對象等的繼承，自定義用戶的對象、事件、函數(shù)，減少不必要的重復(fù)代碼，使程序簡單明了，也方便將來的維護(hù)。二、小小五子棋游戲軟件結(jié)構(gòu)圖使用上節(jié)所提到的模塊化等設(shè)計(jì)思想，把游戲劃分為初始登陸模塊、游戲界面模塊、人機(jī)對戰(zhàn)模塊、網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)模塊、網(wǎng)絡(luò)聊天模塊，一一對其分項(xiàng)設(shè)計(jì)開發(fā)。下面是整個(gè)程序的結(jié)構(gòu)圖。 程序結(jié)構(gòu)圖三、數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)程序?qū)⒉捎妹嫦驅(qū)ο蟮乃枷耄苯永肕FC生成基于對話框的文檔視圖，只需添加必要的類就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)五子棋游戲功能。通過需求分析對問題域的理解和分析，我們抽象出本程序中所需的類。 小小五子棋程序中的類明細(xì)表類 名說 明CChessboard棋盤類，整個(gè)架構(gòu)的核心部分，封裝了棋盤各種可能的功能CGame游戲模式抽象類，用于管理單機(jī)游戲類和網(wǎng)絡(luò)游戲類CSingleGame單機(jī)游戲類，封裝了人機(jī)對戰(zhàn)的所有算法和功能COnlineGame網(wǎng)絡(luò)游戲類，封裝網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)的相關(guān)功能CLogDLG初始界面類，為進(jìn)入游戲提供接口，完成游戲初始化CGoBangSocket套接字類，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的連接以及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的發(fā)送接收CGoBangDlg程序的主窗口類CBlackDlg為先手（黑棋）建立游戲提供接口CWhiteDlg為后手（白棋）加入游戲提供接口CMyStatusBar狀態(tài)欄類CxShadeButton個(gè)性化的Button類，可以美化按鈕對于各個(gè)類的說明理解，將在后續(xù)章節(jié)中一一介紹。第二節(jié) 詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)通過以上對小小五子棋游戲軟件的分析和設(shè)計(jì)，確定了其基本的軟件結(jié)構(gòu)，并抽象出其中的類，接下來所要做的事情就是進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。詳細(xì)設(shè)計(jì)就是根據(jù)概要設(shè)計(jì)所提供的結(jié)果，對每一個(gè)模塊進(jìn)行細(xì)化，確定算法及其詳細(xì)數(shù)據(jù)。一、初始登陸界面設(shè)計(jì)初始登陸界面是使用MFC的對話框，并在其上添加控件，用于實(shí)現(xiàn)登陸界面與程序之間的交互。另外，加入背景圖片，以美化界面。： 初始登陸界面設(shè)計(jì)圖按以上設(shè)計(jì)圖設(shè)計(jì)好整個(gè)登陸界面的布局，在利用ClassWizard生成CLogDlg類，并添加OnInitDialog()、OnPaint()等函數(shù)，用于實(shí)現(xiàn)初始登陸界面。： 系統(tǒng)初始登陸界面二、程序主窗口設(shè)計(jì)當(dāng)玩家從初始登陸界面確定進(jìn)入游戲后，即進(jìn)入了程序的主窗口。同樣地，這一窗口是利用MFC生成的Dialog，把它分為棋盤顯示區(qū)、聊天及其內(nèi)容顯示區(qū)、戰(zhàn)況顯示區(qū)、頭像顯示區(qū)、菜單、狀態(tài)欄等部分。 程序主窗口布局設(shè)計(jì)圖因?yàn)槌绦蚴腔趯υ捒蛟O(shè)計(jì)的，因此主對話框?qū)?yīng)的類CGoBangDlg是自動生成的，只需添加適當(dāng)變量，并在函數(shù)OnInitDialog()、OnPaint()中添加適當(dāng)代碼，以實(shí)現(xiàn)主對話框的顯示。需要說明的是，為了提高界面的美化程度，引入繼承了CButton類的特殊按鈕類CxShadeButton類，并把和棋、悔棋、認(rèn)輸?shù)裙δ馨粹o定義為CxShadeButton變量，調(diào)用相關(guān)的函數(shù)，提高按鈕的美感，是整個(gè)界面更和諧。另外，定義狀態(tài)欄的類為CMyStatusBar。三、人機(jī)對戰(zhàn)模塊設(shè)計(jì)人機(jī)對戰(zhàn)模塊是此程序的重點(diǎn)部分，亦是難點(diǎn)部分，它要求計(jì)算機(jī)模擬現(xiàn)實(shí)人與真實(shí)的玩家進(jìn)行對弈。我認(rèn)為在設(shè)計(jì)過程中，既要考慮如何提高計(jì)算機(jī)的智能程度（即讓計(jì)算機(jī)多贏），又要適時(shí)適當(dāng)?shù)刈屨鎸?shí)玩家能夠贏棋，以免使其失去繼續(xù)玩下去的興趣。因此，設(shè)計(jì)合適合理的算法及決策策略就顯得格外重要了?！岸肆愫汀⑷畔?、非偶然”博弈“二人零和、全信息、非偶然”博弈是眾多博弈形式中最簡單的一種，其含義是：① 對壘雙方A、B輪流采取行動，博弈的結(jié)果只有三種情況：A方勝，B方敗；B方勝，A方??；雙方戰(zhàn)成平局。② 在對壘過程中，任何一方都了解當(dāng)前的格局及過去的歷史。③ 任何一方在采取行動前都要根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況，進(jìn)行得失分析，選取對自己最為有利而對對方最為不利的對策，不存在“碰運(yùn)氣”的偶然因素。即雙方都是很理智地決定自己的行動。本程序中所涉及的五子棋游戲就是一種“二人零和、全信息、非偶然”的博弈游戲。策略型人工智能策略型人工智能可以說是所有AI中比較復(fù)雜的一種，最常見的運(yùn)用策略型AI的游戲就是棋盤類游戲，本論文中所討論的五子棋游戲就是運(yùn)用策略型AI的典范。對于這類游戲，對弈時(shí)計(jì)算機(jī)必須根據(jù)當(dāng)前棋局分析判斷所有可以走的棋步和可能的獲勝情況，并計(jì)算玩家的可走棋步和致勝幾率，最后選擇最佳的走棋步法。小小五子棋程序中的計(jì)算機(jī)決策方式（1）、計(jì)算所有的獲勝組合在此五子棋游戲中，要求計(jì)算機(jī)知道所有的獲勝組合，因?yàn)檫@是進(jìn)行勝負(fù)判斷等決策的依據(jù)。下面就來計(jì)算在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的1515的五子棋盤中所有獲勝的組合數(shù)，： 計(jì)算棋盤獲勝組合數(shù)、紅、藍(lán)三種不同的顏色描述了在橫“—”、豎“|”、反斜“/”三個(gè)方向的獲勝組合計(jì)算方法，對于正斜“\”方向與反斜“/”方向相同。需要特別說明的是，在下棋過程中只有黑白兩種棋色。① 橫“—”向獲勝組合數(shù)：如黑棋示，11種/行，共15行，所以水平方法的獲勝組合總數(shù)為：11種/行15行=165種。② 豎“|”向獲勝組合數(shù)：如紅棋示，11種/列，共15列，所有垂直方向的獲勝組合總數(shù)為：11種/列15列=165種。③ 反斜“/”向獲勝組合數(shù)：如藍(lán)棋示，11+（10+9+8+7+6+5+4+3+2+1）2=121種。④ 正斜“\”向獲勝組合數(shù)：與反斜“/”向相同，121種。所以，在1515的五子棋盤中所有獲勝的組合數(shù)為：165+165+121+121=572種。（2）、建立與使用獲勝表前面已經(jīng)計(jì)算出在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的1515的五子棋盤中應(yīng)有572種獲勝組合，那么接下來要做的事情就是設(shè)計(jì)建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，使其與當(dāng)前棋局相關(guān)聯(lián)起來。對此我們在類CSingleGame（人機(jī)對戰(zhàn)模式對應(yīng)的類，在后續(xù)章節(jié)詳細(xì)介紹）中添加如下數(shù)組： bool m_Computer[15][15][572]。 // 電腦獲勝組合，其每一顆棋子是否在各個(gè)獲勝組合中 bool m_Player[15][15][572]。 // 玩家獲勝組合，其每一顆棋子是否在各個(gè)獲勝組合中 int m_Win[2][572]。 // 各個(gè)獲勝組合中填入的棋子數(shù)BOOL數(shù)組m_Computer和m_Player是用來代表某一個(gè)位置上的棋子是否在某一個(gè)獲勝組合中，： m_Computer(m_Player)數(shù)組示例，假若圖中排列的獲勝組合為572種中的第293種，因此在初始化時(shí)，m_Computer或m_Player數(shù)組中的元素設(shè)置為：m_Computer[5][8][293] = TRUE。m_Computer[6][7][ 293] = TRUE。m_Computer[7][6][ 293] = TRUE。m_Computer[8][5][ 293] = TRUE。m_Computer[9][4][ 293] = TRUE。//其余的初始為FALSE.初始化時(shí)，數(shù)組m_Player與m_Computer的值相同，但如果游戲過程中玩家占據(jù)了位置（7,6），那么數(shù)組m_Computer[7][6][ 293]就設(shè)置為FALSE。數(shù)組m_Win[2][572]用來記錄玩家或計(jì)算機(jī)在各個(gè)獲勝組合中所填入的棋子數(shù)目，其中m_Win[0][572]表示玩家，m_Win[1][572]對應(yīng)于計(jì)算機(jī)。若m_Win[1][293] = 4，就說明計(jì)算機(jī)已在第293種組合中填入了4顆棋子，只需再填入一顆計(jì)算機(jī)就能取得勝利。（3）、空點(diǎn)評分與攻守策略在采用策略型AI的棋類游戲中，估價(jià)函數(shù)是一個(gè)很重要的概念。不同的算法和設(shè)計(jì)思想，所采用的估價(jià)方法也不一樣，有的采用通過給整個(gè)棋局打分，以尋求下一棋步的最佳走法。在此程序中，采用的是給當(dāng)前棋局的每一個(gè)空點(diǎn)打分，選擇其中分?jǐn)?shù)最高的空點(diǎn)作為下一棋步。評分方法為：遍歷該空點(diǎn)所在的每一種獲勝組合，根據(jù)這個(gè)組合中已經(jīng)擁有的己方棋子數(shù)0到4分別加不同分?jǐn)?shù)，最后將這些所有的獲勝組合所得出的分?jǐn)?shù)相加就是該空點(diǎn)的分?jǐn)?shù)。 空點(diǎn)評分示例下面就對以上所述評分方法簡要舉例說明。，當(dāng)前棋局只有（7,7）位置上著棋，并且只考慮第7列上各點(diǎn)在豎直方向的獲勝組合，水平方向和斜向可以依此類推。另外，還要假設(shè)各點(diǎn)所在的獲勝組合中已填入的棋子數(shù)為0（加5分）。所以基于以上的方法和假設(shè)。圖中空點(diǎn)（7,0）與棋子所達(dá)成的組合數(shù)只有一種，因此只有5分，而空點(diǎn)（7,6）與其他棋子所達(dá)成連線的組合數(shù)為7，因此得分為57=35分。運(yùn)用以上的評分方法，計(jì)算機(jī)在走步時(shí)，都會根據(jù)當(dāng)前棋局計(jì)算每個(gè)空點(diǎn)的得分，把棋子著落在分?jǐn)?shù)最高的位置上，這就是進(jìn)攻策略。同樣地，為了進(jìn)行防守，計(jì)算機(jī)也必須知道當(dāng)前玩家的狀態(tài)，并計(jì)算玩家目前所有空點(diǎn)的分?jǐn)?shù)。一般地，分?jǐn)?shù)最高的空點(diǎn)也就是玩家下一步的棋步。如果玩家最佳攻擊位置上的分?jǐn)?shù)大于計(jì)算機(jī)最佳攻擊位置上的分?jǐn)?shù)，那么計(jì)算機(jī)就把下一步棋子落在玩家的最佳攻擊位置上，以防止玩家攻擊，從而進(jìn)行防守；否則，便將棋子下于自己的最佳攻擊位置進(jìn)行進(jìn)攻。具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（1）、人機(jī)對戰(zhàn)總體設(shè)計(jì)思路： 人機(jī)對戰(zhàn)模塊總統(tǒng)設(shè)計(jì)思路從上圖可以看出，人機(jī)對戰(zhàn)就是玩家和計(jì)算機(jī)輪流落子對弈的過程，因此可以把整個(gè)對弈過程分為計(jì)算機(jī)下棋和玩家下棋，其中計(jì)算機(jī)下棋就是這個(gè)五子棋游戲的主要AI部分。（2）、CGame類與CSingleGame類、COnlineGame類的關(guān)系通過分析可知，不管是人機(jī)對戰(zhàn)還是網(wǎng)絡(luò)對戰(zhàn)的整個(gè)下棋過程，一般都包括己方落子、等待對方落子、對方落子、更新棋盤數(shù)據(jù)這一系列過程。因此，利用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的相關(guān)方法原理，