本文为大家分享了C++五子棋的设计思路和设计实现，供大家参考，具体内容如下
算法思路：
在结束了对C++的学习之后，准备自己编制一些简单的练习程序。目前初步设想是编制一个人机对战的简易五子棋软件。 以下为个人设计思考的过程。
首先，进行问题分析与设计。计划实现的功能为，开局选择人机或双人对战，确定之后比赛开始。比赛结束后初始化棋盘，询问是否继续比赛或退出。后续可加入复盘、悔棋等功能。整个过程中，涉及到了棋子和棋盘两种对象，同时要加上人机对弈时的AI对象，即涉及到三个对象。
棋盘类的设计。
数据存储：五子棋棋盘为15*15的网格结构，即一共有225个节点，每个节点有横竖坐标各一，同时每个节点状态有3种，黑，白，或者为空。可考虑采用二维数组来存储。每个节点三种状态，适合采用枚举(enum)类型。 -* 实现功能*：1. 棋盘对象应负责实时更新棋盘状态并对外显示，因此需要接收棋子对象的输入，同时需要对外输出。而棋盘对象不需要对棋子对象发送信息，所以可以设计棋盘类中更新棋盘状态的函数接收棋子对象作为形参。2. 同时，在每次走棋之后，棋盘对象都要及时更新棋盘信息，即输出棋盘状态。3. 而且，每次走棋之后更新输出之前，应该对棋子走棋是否符合规则以及输赢进行判定。若将规则判定单独封装为一个对象，则不方便调用棋盘信息，故将规则判定设计为棋盘类的成员函数，接收两个形参，一个是棋盘当前的状态，一个是即将走的下一步棋，即一个棋子对象。
设计棋子对象。棋子对象应包含两种信息。一是棋子颜色，二是当前要走的棋子的位置坐标，并保留对外输出的接口。
接下来细化规则判定函数。
首先进行走棋规则判定。接收当前棋子位置信息后，判定该位置是否越界或为空，若非空或者越界，则判定违规，抛掷异常，交付上级调用处理。 然后进行输赢判定。按照一定顺序对当前落子位置的相邻元素进行同色判定并计数。当发现某条直线上同色棋子超过四枚，则判定当前走棋方获胜 。判定过程中同样需要注意是否越界。若均未构成五星连珠，则进入平局判定。 平局判定，遍历棋盘，统计空位，若空位为0，即棋盘已满，判定为平局。
接下来设计下棋AI。设计为一个棋子类型的函数，即接收当前棋盘状态和对方最后一次落棋，返回棋子对象类型。
对弈算法设计。
首先进行先后手判定：若棋盘为空则直接落子(8,8)，正中开局。 然后进行防守判定：针对对方上次落棋进行活棋检测，在横、竖、左斜、右斜四条直线上依次进行检测。在任意方向检测到四或活三，即可进行 封堵操作，给出所有可行的封堵位置。若未检测到四或活三，则统计活二并给出所有可能的封堵位置。然后针对所有可能的封堵位置进行评分，选取分数最高的位置进行落子。若上述检测均未找到防守点，则转入进攻算法。 进攻算法：采用枚举，即暴力破解的方法。遍历整个棋盘的所有空位，并给出每个空位的评分，选取最高分进行落子。 活棋检测算法：给定参照棋子，在四个方向上分别检测。以横向检测为例，设参照棋子坐标为(x,y)，设定同色计数器count=1（计算同色棋子数目），设定封锁端统计量lock=0，设定已判断的方向统计judge=0。对x-1，判断节点状态，若同色计数器加1，继续判断x-2；若异色，则lock+1，judge+1，若judge=2，终止判断，若judge<2，反向判断x+1；若空白，judge+1，若judge=2，终止判断，若judge<2，反向判断。最后得到被封堵的端口数lock和同色数count。若lock=0，count=3或2，判定为活3或活2。若lock=1，count=4，判定为4，若lock=1，count=3，判定为半3。但是在这种算法中，关于空白的判定存在着一些问题。用0代表空白，用+代表同色，-代表异色，则当出现下列情况时：-0++0-，-+++0-，事实上是死棋，而+0++0，+0+++-，实际上相当于活3或半4。为此，需要对活2和半3的情况进行进一步筛选，即空白端应保证连续两个空白。在活棋检测过程中，如果遇到活3或者半4，则立即终止检测，返回落子的可能位置。若没有则记录活2半3的防守位置，换方向检测。最后返回一个棋子类的数组，包含所有建议的落子位置。若均无，则遍历棋盘，统计所有空白位置，返回。 落子位置评分算法：对活棋检测返回数组中的每个位置进行评分，即以该点为己方参照点，进行活棋检测，若有count=5，直接返回该落子位置。有活三或者半4，分数加20，有活2，分数加5，对角线有相邻同色，分数+2，有异色，分数-2，横竖有同色，分数+1，有异色，分数-1。最后排序，取最高分对应的落子，返回该落子。
接下来则是数据结构和对象设计及主函数调用实现：
类及类的实现
#define RENJU_H#include <iostream>#include <windows.h>#include <string>#define hor 7#define ver 4using namespace std;//用于记录坐标struct position{ int x; int y; position() { x = 0; y = 0; } position(int a,int b) { x = a; y = b; }};//用于记录棋子颜色和节点状态enum state{ blank=0,black=1,white=2};//用于存储棋局分析信息:未完赛，犯规，平局，黑方胜，白方胜enum result{ go_on,error,draw,black_win,white_win};// 设置光标void setpos(COORD a) { HANDLE out = GetStdHandle(STD_OUTPUT_HANDLE); SetConsoleCursorPosition(out, a);}// 设置光标void setpos(int i, int j){ COORD pos = { i, j }; setpos(pos);}//绘图函数，用于在指定坐标输出指定字符inline void gps(int x,int y,char c){ setpos(y,x); cout<<c;}//绘图函数，用于在指定坐标输出整数inline void gps(int x,int y,int i){ setpos(y,x); if(i>=10) cout<<i; else cout<<0<<i;}//绘图函数，用于在指定坐标输出字符串inline void gps(int x,int y,string s){ setpos(y,x); cout<<s;}//绘图函数，用于在给定坐标打印棋盘中的一格void tab(int x,int y,state str){ string s; switch (str) { case blank: s=" "; break; case black: s="黑"; break; case white: s="白"; break; default: break; } setpos(y,x); cout<<" ------ "; setpos(y,x+1); cout<<"| |"; setpos(y,x+2); cout<<"| "<<s<<" |"; setpos(y,x+3); cout<<"| |"; setpos(y,x+4); cout<<" ------ ";}//查找最大值int MAX(const int *a,int n){ int max = a[0]; for(int i =1; i < n ;i++) { if(a[i] > max) max = a[i]; } return max;}//检测是否符合胜利条件//棋子类class chess{public: inline chess(int x=0,int y=0,state c=blank) { point.x=x,point.y=y; color=c; }; inline chess(chess &ch) { point=ch.drop_point(); color=ch.get_color(); } ~chess(){}; struct position drop_point()const;//用于向外部提供棋子位置 inline state get_color() const { return color;}//提供棋子颜色信息 void set_point();//用于从外部获取棋子位置 void set_point(int x,int y){ point.x=x,point.y=y;} void set_point(position p){ point.x=p.x,point.y=p.y;} void set_color(state c){ color=c;}//设置棋子颜色private: position point; enum state color; };position chess::drop_point()const{ return point; } void chess::set_point(){ if(color==black) { setpos(110,1); cout<<"请黑方输入落子列数和行数，空格隔开："; cin>>point.x>>point.y; while(point.x<1||point.x>15) { setpos(110,1); cout<<"列数输入超出范围，请重新输入1~15之间数字 "; cin>>point.x; } while(point.y<1||point.y>15) { setpos(110,2); cout<<"行数输入超出范围，请重新输入1~15之间数字 "; cin>>point.y; } } else if(color==white) { setpos(110,1); cout<<"请白方输入落子列数和行数，空格隔开："; cin>>point.x>>point.y; while(point.x<1||point.x>15) { setpos(110,1); cout<<"列数输入超出范围，请重新输入1~15之间数字 "; cin>>point.x; } while(point.y<1||point.y>15) { setpos(110,2); cout<<"行数输入超出范围，请重新输入1~15之间数字 "; cin>>point.y; } } point.x--; point.y--;}//棋盘类class chessboard{public: chessboard() { for(int i=0;i<15;i++) for(int j=0;j<15;j++) { square[i][j]=blank; } } chessboard(chessboard *cb) { for(int i=0;i<15;i++) for(int j=0;j<15;j++) { square[i][j]=cb->viewboard(i,j); } } inline state viewboard(position p_c) const;//接收坐标，返回该位置的状态 inline state viewboard(int x,int y) const;//接收整数坐标，返回该位置的状态 void update(chess ch);//接收新棋子，更新棋盘状态 void display()const;//向外输出棋盘状态 result judge(chess ch)const;//规则函数，判断走棋是否犯规和输赢 void clear()//清空棋盘 { for(int i=0;i<15;i++) for(int j=0;j<15;j++) { square[i][j]=blank; } }private: state square[15][15];};int check_five(chessboard bd,chess ch){ position ori=ch.drop_point(); int count=1;//计数器，统计同色个数 int sum[4]={0}; bool locked=0;//逻辑标记量，用来标记是否遇到了非同色节点 //水平方向检测 for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x-i)>=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件：同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点 if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y)) count++; else if(i!=0) locked=1; //sum[0]=count-1; for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x+i)<=14)&&(!locked);i++)//终止循环条件：同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点 if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x+i,ori.y)) count++; else if(i!=0) locked=1; //sum[1]=count-sum[0]-2; sum[0]=count; if(count>=5) return count; //竖直方向检测 count=1; for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y-i)>=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件：同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点 if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x,ori.y-i)) count++; else if(i!=0) locked=1; //sum[2]=count-1; for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y+i)<=14)&&(!locked);i++)//终止循环条件：同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点 if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x,ori.y+i)) count++; else if(i!=0) locked=1; //sum[3]=count-sum[2]-2; sum[1]=count; if(count>=5) return count; //左上到右下斜向检测 count=1; for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y-i)>=0)&&((ori.x-i)>=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件：同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点 if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y-i)) count++; else if(i!=0) locked=1; //sum[4]=count-1; for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x+i)<=14)&&((ori.y+i)<=14)&&(!locked);i++)//终止循环条件：同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点 if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x+i,ori.y+i)) count++; else if(i!=0) locked=1; //sum[5]=count-sum[4]-2; sum[2]=count; if(count>=5) return count; //左下到右上斜向检测 count=1; for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.y+i)<=14)&&((ori.x-i)>=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件：同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点 if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x-i,ori.y+i)) count++; else if(i!=0) locked=1; //sum[6]=count-1; for(int i=0,locked=0;i<5&&((ori.x+i)<=14)&&((ori.y-i)>=0)&&(!locked);i++)//终止循环条件：同色超过4个或触碰到棋盘边界或遇到非同色节点 if(ch.get_color()==bd.viewboard(ori.x+i,ori.y-i)) count++; else if(i!=0) locked=1; //sum[7]=count-sum[6]-2; sum[3]=count; if(count>=5) return count; return MAX(sum,4);}state chessboard::viewboard(position p_c) const{ return square[p_c.x][p_c.y];}state chessboard::viewboard(int x,int y) const{ return square[x][y];}void chessboard::update(chess ch){ position pos=ch.drop_point(); square[pos.x][pos.y]=ch.get_color();}void chessboard::display()const{ system("cls"); for(int i=0;i<15;i++)//打印列坐标说明 { gps(0,6+i*hor,i+1); } for(int i=0;i<15;i++)//打印列坐标说明 { gps(16*ver,6+i*hor,i+1); } for(int i=0;i<15;i++)//打印行坐标说明 { gps(3+i*ver,1,i+1); } for(int i=0;i<15;i++)//打印行坐标说明 { gps(3+i*ver,1+16*hor,i+1); } for(int i=0,j=0;i<15;i++) { for(j=0;j<15;j++) tab(1+i*ver,3+hor*j,square[j][i]); } cout<<endl;}result chessboard::judge(chess set)const{ bool full=1; if(viewboard(set.drop_point())!=blank) { return error; } if(check_five(*this,set)>=5&&(set.get_color()==black)) return black_win; if(check_five(*this,set)>=5&&(set.get_color()==white)) return white_win; for(int i=0;i<15;i++) for(int j=0;j<15;j++) { if(square[i][j]==blank) full=0; } if(full==1) return draw; else return go_on;}#endif
主函数，应该再定义game类进行优化，不过设计的时候没有考虑周全，还是按照C的思想写了。
#include "ai.h"#include <stdlib.h>int main(){ system("mode con cols=150 lines=150 "); system("color 27"); chessboard bd; chess now; result final; int mode; gps(5,40,"==============欢迎使用简易五子棋！=============="); gps(10,50,">>>>输入1或2进行模式选择<<<<"); gps(11,50," <1> 双人对战 "); gps(12,50," <2> 人机对战 "); do{ cout<<endl<<" input mode:"; cin>>mode; }while(mode != 1 && mode != 2); //双人对战 if (mode==1) {loop1: now.set_color(black);//执黑先行 bd.clear(); bd.display(); //初始化棋盘 setpos(110,0); cout<<"对局开始，黑旗先行"; //循环判断上一次落子结果，收集下一次输入，直到棋局出结果 do{ now.set_point();//输入 final=bd.judge(now); //判断是否违规 while(final==error)//犯规输入则重新输入 { system("cls"); bd.display(); setpos(110,10); cout<<"犯规(输入坐标已有棋子)!"; now.set_point(); final=bd.judge(now); } //正确落子后更新棋盘 bd.update(now); bd.display(); //反转下一步走棋的颜色 if(now.get_color()==black) now.set_color(white); else now.set_color(black); }while(final==go_on); switch (final) { case go_on: break; case error: break; case draw: setpos(110,10); cout<<"平局:游戏结束"; break; case black_win: setpos(110,10); cout<<"黑旗获胜:游戏结束"; break; case white_win: setpos(110,10); cout<<"白旗获胜:游戏结束"; break; default: break; } setpos(110,11); cout<<"是否继续下一局？Y/N"; char flag; cin>>flag; if(flag == 'Y') goto loop1; } if(mode == 2) { chess ai_ch; system("cls"); gps(5,40,"==============欢迎使用简易五子棋！=============="); gps(10,50,">>>>输入1或2进行模式选择<<<<"); gps(11,50," <1> 执黑先行 "); gps(12,50," <2> 执白后行 "); do{ cout<<endl<<" input mode:"; cin>>mode; }while(mode != 1 && mode != 2); if(mode == 1) {loop2: now.set_color(black);//执黑先行 bd.clear(); bd.display(); //初始化棋盘 Ai afago(bd,white); setpos(110,0); cout<<"对局开始，请您落子"; now.set_point(); bd.update(now); ai_ch.set_color(white); ai_ch.set_point(left(now.drop_point(),false)); bd.update(ai_ch); bd.display(); //循环判断上一次落子结果，收集下一次输入，直到棋局出结果 do{ now.set_point();//输入 final=bd.judge(now); //判断是否违规 while(final==error)//犯规输入则重新输入 { system("cls"); bd.display(); setpos(110,10); cout<<"犯规(输入坐标已有棋子)!"; now.set_point(); final=bd.judge(now); } //正确落子后更新棋盘 bd.update(now); if(final != black_win) { ai_ch=afago.set_chess(); final=bd.judge(ai_ch); bd.update(ai_ch); bd.display(); }else{bd.display();} }while(final==go_on); switch (final) { case go_on: break; case error: break; case draw: setpos(110,10); cout<<"平局:游戏结束"; break; case black_win: setpos(110,10); cout<<"恭喜您棋艺高超，战胜了AI:游戏结束"; break; case white_win: setpos(110,10); cout<<"电脑获胜，请继续努力提高自己:游戏结束"; break; default: break; } setpos(110,11); cout<<"是否继续下一局？Y/N"; char flag; cin>>flag; if(flag=='Y') goto loop2; } if(mode == 2) {loop3: ai_ch.set_color(black);//AI执黑先行 now.set_color(white); bd.clear(); //初始化棋盘 Ai afago(bd,black); ai_ch.set_point(7,7); bd.update(ai_ch); bd.display(); setpos(110,0); cout<<"对局开始，请您落子"; //循环判断上一次落子结果，收集下一次输入，直到棋局出结果 do{ now.set_point();//输入 final=bd.judge(now); //判断是否违规 while(final==error)//犯规输入则重新输入 { system("cls"); bd.display(); setpos(110,10); cout<<"犯规(输入坐标已有棋子)!"; now.set_point(); final=bd.judge(now); } //正确落子后更新棋盘 bd.update(now); if(final != white_win) { ai_ch=afago.set_chess(); final=bd.judge(ai_ch); bd.update(ai_ch); bd.display(); }else{bd.display();} }while(final==go_on); switch (final) { case go_on: break; case error: break; case draw: setpos(110,10); cout<<"平局:游戏结束"; break; case white_win: setpos(110,10); cout<<"恭喜您棋艺高超，战胜了AI:游戏结束"; break; case black_win: setpos(110,10); cout<<"电脑获胜，请继续努力提高自己:游戏结束"; break; default: break; } setpos(110,11); cout<<"是否继续下一局？Y/N"; char flag; cin>>flag; if(flag=='Y') goto loop3; } } return 0; }
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