基于計(jì)算機(jī)角度談五子棋設(shè)計(jì)思路

殷豪 周治宏 田海鵬

摘要：隨著計(jì)算機(jī)的普及，游戲設(shè)計(jì)變得越來(lái)越流行，并已成為當(dāng)今社會(huì)的熱門行業(yè)。因此，為了緩解每個(gè)人的壓力，讓每個(gè)人在工作和學(xué)習(xí)后都有樂(lè)趣，激活大腦，提高工作和學(xué)習(xí)的效率，益智游戲越來(lái)越受到關(guān)注。五子棋作為益智游戲之一，深受人們喜愛。它的規(guī)則簡(jiǎn)單易變。它只能由兩個(gè)人演奏。它非常有趣和有趣。因此，五子棋的發(fā)展也備受關(guān)注。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī);五子棋;游戲設(shè)計(jì)

一、問(wèn)題的提出

隨著社會(huì)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的普及，五子棋不僅可以提高思維能力和智力，還可以豐富哲理，有利于修身養(yǎng)性。它是中西文化的交流點(diǎn)，是古今哲學(xué)的結(jié)晶。因此，五子棋無(wú)疑成為了一款令人難忘的游戲。

二、任務(wù)與分析

（一）主界面的設(shè)計(jì)與分析

主界面作為程序的交互界面，是整個(gè)程序中相當(dāng)重要的，因此需要注意主界面的美觀性和簡(jiǎn)潔性。這個(gè)程序的運(yùn)行界面提供標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的15×15棋盤，黑白棋子由程序繪制。

（二）人機(jī)對(duì)弈的設(shè)計(jì)與分析

（1）設(shè)置選擇游戲模式，程序允許玩家先走或計(jì)算機(jī)先走，計(jì)算機(jī)落子由程序控制，玩家點(diǎn)擊棋盤上的交叉點(diǎn)，程序根據(jù)點(diǎn)擊位置確定落子點(diǎn)。雙方輪流行棋，自由開局。

（2）勝負(fù)或和棋完全交由程序判斷。

（3）設(shè)定一個(gè)悔棋功能，為了降低悔棋邏輯的復(fù)雜度，悔棋步數(shù)應(yīng)該有一定的限制。

（4）為了使游戲更加具有生動(dòng)性，需要設(shè)置玩家贏得比賽和輸?shù)舯荣惖囊魳?lè)伴奏，還有落子的音效。

（三）人人對(duì)弈的設(shè)計(jì)與分析

（1）悔棋方式與人機(jī)對(duì)戰(zhàn)不同。需要征得對(duì)方同意才行，如果對(duì)方不同意，則不能悔棋。

（2）玩家的一方可以提出和棋要求，如果另一方玩家表示同意，則和棋，否則，不能和棋，需要繼續(xù)玩下去。

（3）玩家的一方可以提前認(rèn)輸，本棋局結(jié)束。

（4）一局棋結(jié)束后，玩家的一方可以提議再開一局，如果另一方接受，則新棋局開始，否則，不能再次開局，只好等待新的玩家加入。

（5）玩家可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聊天，互發(fā)文字信息進(jìn)行溝通交流。

三、博弈規(guī)則及公平定義

（一）博弈規(guī)則

二十世紀(jì)初的時(shí)候，五子棋從日本傳到世界各地。五子棋運(yùn)動(dòng)在發(fā)展的過(guò)程中，由于五子棋本身的特點(diǎn)以及其它種種原因，其博弈規(guī)則并不統(tǒng)一，導(dǎo)致目前五子棋博弈有各種不同的規(guī)則。這些規(guī)則的差別總的來(lái)說(shuō)分為三類：

1、職業(yè)比賽和業(yè)余比賽的差別。

2、十五路棋盤和十九路棋盤的差別。

3、先手有禁和無(wú)禁的差別。

目前，五子棋博弈可分為以下五種規(guī)則。這些規(guī)則主要是針對(duì)先手方制定的，因?yàn)楹推渌孱惒煌遄悠宓南仁址接芯薮蟮膬?yōu)勢(shì)。

1、五子棋傳統(tǒng)上使用十九路棋盤，與現(xiàn)在的十五路棋盤相比，十九路的棋給予先手方更多的優(yōu)勢(shì)。

2、禁止"長(zhǎng)連"。在一個(gè)棋局中，如果有超過(guò)五個(gè)的同色相鄰棋子在橫向、縱向或者對(duì)角線方向連接成一條線，稱作"長(zhǎng)連"。禁止"長(zhǎng)連"指的是在博弈過(guò)程中，形成"長(zhǎng)連"并不算獲勝。

3、黑子必須從中央（天元）處走出第一子，白棋第二子必須接著黑棋走。黑方第二子必須落在天元附近。此規(guī)則目的仍是減少黑方優(yōu)勢(shì)，但還不夠充分。

4、黑棋在達(dá)到五連以前禁止"三三"、"四四"、以及"長(zhǎng)連"。如果犯規(guī)即判負(fù)。

5、為了進(jìn)一步削弱黑方優(yōu)勢(shì)，又引入三手交換以及五手兩打：三手交換指的是黑棋第二步下完之后（也就是總的第三步），白方可以選擇是否和黑棋交換，這個(gè)是為了避免黑棋先手下出黑棋必勝或者大優(yōu)的棋形。

五手兩打指的是黑白各下兩手后，黑棋第三手（總第五手）要下兩個(gè)地方，由白棋選揮留下一個(gè)，另外一個(gè)就拿走了，這也是為了減少黑棋優(yōu)勢(shì)過(guò)大而設(shè)置的。上五種規(guī)則其實(shí)都在于限制先手方的優(yōu)勢(shì)，這是由五子棋博弈的特點(diǎn)決定的。

（二）公平的定義

定義一：明確的公平性。若已證明出一方必勝，則此游戲可稱為明確不公平。

例如：不帶禁手、黑方無(wú)任何限制的五子棋普通規(guī)則就是明確不公平的。

定義二：?jiǎn)握{(diào)不公平性。若已經(jīng)證明出一方必然不會(huì)必勝，但尚無(wú)法證明另一方必然不會(huì)必勝，則此游戲可稱為單調(diào)不公平。

定義三：經(jīng)驗(yàn)不公平性。若大多數(shù)棋手尤其是專業(yè)棋手經(jīng)過(guò)大量的實(shí)際下棋經(jīng)驗(yàn)認(rèn)定一方必勝或者有極高的勝率，則此游戲可稱為經(jīng)驗(yàn)上不公平。例如早期無(wú)禁手和其它限制黑方優(yōu)勢(shì)的五子棋，基本可認(rèn)定是黑方必勝。

定義四：潛在的不公平性。若該游戲尚未被證明出以上三種不公平性，則可稱為潛在公平。當(dāng)然，一個(gè)游戲當(dāng)前是潛在公平的，不代表它就是公平游戲。如果這個(gè)游戲的潛在公平性保持得越長(zhǎng)，可認(rèn)為它越公平。

（三）模塊功能

1、人人對(duì)弈

人人對(duì)弈即是雙人對(duì)戰(zhàn)模式。在本系統(tǒng)中，人人對(duì)弈模式下每次只能一方進(jìn)行，完畢后，才能另一方進(jìn)行。不容許一方兩次下棋，這是游戲規(guī)則所不容許的。對(duì)局雙方各執(zhí)一色棋子?？掌灞P開局。執(zhí)黑先、白后，交替下子，每次只能下一子。棋子下在棋盤的空白點(diǎn)上，棋子下定后，不得向其它點(diǎn)移動(dòng)，不得從棋盤上拿掉或拿起另落別處。黑方的第一枚棋子可下在棋盤任意交叉點(diǎn)上。

2、人機(jī)對(duì)弈

人機(jī)對(duì)弈即計(jì)算機(jī)與玩家進(jìn)行對(duì)戰(zhàn)。在游戲開始時(shí)由玩家選擇誰(shuí)是先手，選擇好后開始游戲。游戲進(jìn)行時(shí)黑白雙方交替落子，一次只能落一子。棋子下在棋盤的空白點(diǎn)上，棋子下定后，不得向其它點(diǎn)移動(dòng)，不得從棋盤上拿掉或拿起另落別處。第一枚棋子可下在棋盤任意交叉點(diǎn)上。

3、下棋過(guò)程

計(jì)算機(jī)下棋與人腦下棋在原理上是一致的。一方面，他在輪詢等待棋局信息，類似于等待裁判指令，如對(duì)方下子、悔棋、對(duì)方認(rèn)輸、結(jié)束比賽等;同時(shí)，它在不斷地思考計(jì)算下一步的最佳策略。因此，需要有兩個(gè)線程處理這兩個(gè)同時(shí)進(jìn)行的任務(wù)，線程同步及互斥需要內(nèi)核對(duì)象來(lái)協(xié)調(diào)。

4、悔棋流程

悔棋是博弈類游戲中一個(gè)常見的功能。如果對(duì)弈一方發(fā)出悔棋請(qǐng)求，此時(shí)首先應(yīng)暫停計(jì)時(shí)器，進(jìn)行回滾操作。如果AI正在工作狀態(tài)，則馬上向其發(fā)出停止信號(hào)。接下來(lái)把棋局狀態(tài)回滾到前一步。如果整個(gè)棋局的落子不超過(guò)二，則退出游戲。否則，重新繪制屏幕，返回到前一步的屏幕狀態(tài)。接下來(lái)更新棋局的實(shí)時(shí)信息。

參考文獻(xiàn)

[1]譚浩強(qiáng).C++程序設(shè)計(jì)（第三版）[M].清華大學(xué)出版社.2004.6.

[2]王小春.PC游戲編程（人機(jī)博弈）.重慶：重慶大學(xué)出版社，2002.

作者簡(jiǎn)介：殷豪（1999-），男，漢族，山東青島，本科，研究方向：數(shù)字媒體

周治宏（1999-），男，漢族，四川涼山，本科，研究方向：移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)

田海鵬（2000-），男，漢，四川達(dá)州市，本科，研究方向：數(shù)字媒體