基于Java的五子棋游戏的设计.doc

1、 基于 Java 的五子棋游戏的设计 摘 要 五子棋作为 一个棋类竞技运动，在民间十分流行， 为了熟悉五子棋规则及技巧，以及研究简单的人工智能，决定用 Java 开发 五子棋游戏。主要完成了人机对战和玩家之间联网对战 2 个功能 。 网络连接部分为 Socket 编程应用， 客户端和服务器端的交互 用 Cla ss Message 定义，有很好的可扩展性 ， 客户端负责界面维护和收集用户输入的信息，及错误处理。 服务器维护 在线用户的基本信息和任意两个对战用户的棋盘信息，动态维护用户列 表 。 在 人机对弈中 通过深度搜索和估值模块， 来提高电脑棋手的智能 。 分析 估值模块中的影响精准性的几

2、个要素，以及提出若干提高精准性的办法 ，以及对它们搜索的节点数进行比较，在这些算法的基础上分析一些提高 电脑 AI 方案，如 递归算法 、电脑学习等。 算法的研究有助于理解程序结构，增强逻辑思维能力，在其他人工智能方面也有 很大的 参考作用。 关键词 ： 深度搜索 ； 估值 ； 电脑 AI； 五 子棋 ； 算法 目 录 论文总页数： 23页 1 引言 . 1 1.1 课题背景 . 1 1.2 本课题研究的意义 . 1 1.3 本课题的研究方法 . 2 2 课题相关基础 . 2 2.1 五子棋 . 2 2.1.1 棋盘和棋子 . 2 2.1.2 规则及解 释 . 3 2.1.3 五子棋常用术语

3、. 4 2.1.4 五子棋攻防 . 7 3 JAVA. 8 3.1 JAVA简介 . 8 3.2 JAVA开发环境 . 9 4 课题详细研究方法 . 10 4.1 程序结构说明 . 10 4.2 棋盘及棋子的类 .11 4.2.1 棋盘 . 11 4.2.2 棋子 . 12 4.3 胜负判断条件 . 12 4.4 网络对战 . 14 4.5 电脑 AI . 16 结 论 . 20 参考文献 . 20 致 谢 . 错误 !未定义书签。 声 明 . 错误 !未定义书签。 商业源代码，全套计算机毕业设计免费下载 http:/ 更多全套设计联系 QQ:1042897696 最新设计大全 http:/

4、第 1 页 共 23 页 1 引言 1.1 课题背景 五子棋是起源于中国古代的传统黑白棋种之一。现代五子棋日文称之为连珠，英译为 Renju，英文称之为 Gobang 或 FIR(Five in a Row 的缩写 )， 亦有连五子、五子连 、 串珠、五目、五目碰、五格 等多种称谓 。 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

5、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

6、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 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

7、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第 2 页 共 23 页 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

8、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

9、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

10、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 现代五子棋棋盘，经过国际棋联的多次修改，最终定为 15 X 15 路，即棋盘由横竖各 15 条平行线交叉组成，共有 225 个交叉点；棋盘上共 有五个星位，中间的星位称为天元， 周围四点为小星， 与围棋盘略有不同。见图 1 。 第 3 页 共 23 页 图 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

11、 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

12、局开始时，先由执第 4 页 共 23 页 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。 死二：即再下一子可形成死三的二，见图 3。 商业源代码，全套计算机毕业设计免费下载 http:/ 更多全

13、套设计联系 QQ:1042897696 最新设计大全 http:/ 图 2 活二 图 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 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5。 眠三：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“。 见图 5。 第 5 页 共 23 页 图 4 活三 图 5 死三 反三：反三不是

14、指一种“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 6所示。 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，

15、见图 7。 图 6 活四 第 6 页 共 23 页 图 7 跳冲四 图 8 反冲四 如图 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 ，见图 15

16、。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 第 7 页 共 23 页 E F 图 9 禁手 见图 9。 A、 B、 C 中的 x 点为三、三禁手 。 D、 E 中的

17、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

18、早期，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

19、即单行或单向的攻棋子，包括三子攻棋（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 。第 8 页 共 23 页 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 Java 3.1 Java简介 J

20、ava 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 ： 1：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。 2：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

21、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其各种良好的特性是 Java 的设计理念之一。 3：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。 4：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。 5：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破坏行为 的发生。 6：结构中立性 (Architecture Neutral)