22. 五子棋小游戏

1. 概要

🔊 JackQiao 对 米粒 说：“今天咱们玩个五子棋小游戏，电脑与你轮流在一个 n×n 的网格上放置棋子（X 或 O），网格由你输入的正整数n决定，谁先连成五个相同的棋子（横、竖或斜）即获胜。如果棋盘被填满且无人获胜，则游戏以平局结束”。 

😇 米粒想到：

✅ 让用户输入棋盘的大小。

✅ 创建并初始化棋盘。

✅ 开始游戏循环，交替让玩家和电脑下棋。

✅ 每次下完棋后检查是否有人赢了或者棋盘是否满了。

✅ 如果有玩家赢了或棋盘满了，则结束游戏。

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 2. 整体架构流程

2.1. 包含的库

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

📶 stdio.h：用于输入输出操作，比如打印信息和读取用户输入。

📶 stdlib.h：包含了一些有用的函数，比如随机数生成。

📶 time.h：用于获取当前时间，这里是为了设置随机数种子。 

2.2.  定义符号常量

#define EMPTY ' '
#define PLAYER1 'X'  // 黑棋
#define PLAYER2 'O'  // 白棋

 📶 EMPTY：表示空格，即没有棋子的地方。PLAYER1 和 PLAYER2：分别代表两个玩家的棋子，一个是 'X'，另一个是 'O'。

2.3. 初始化棋盘 

void init_board(char board[], int n) 
{for (int i = 0; i < n * n; i++){board[i] = EMPTY;}
}

 📶 这个函数用来初始化棋盘。它会把棋盘上的所有位置都设为空格（即没有棋子）。n 是棋盘的大小，比如如果 n=5，那么就是一个 5x5 的棋盘。

 2.4. 打印棋盘

void print_board(char board[], int n) 
{// 打印列号printf("   ");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%2d  ", i);}printf("\n");// 打印上边框printf("  +");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("---+");}printf("\n");// 打印棋盘内容及行号for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%2d|", i);for (int j = 0; j < n; j++) {printf(" %c |", board[i * n + j]);}printf("\n");// 打印行间的分隔线printf("  +");for (int j = 0; j < n; j++) {printf("---+");}printf("\n");}
}

✅ 效果如下 :

2.4.1. 打印列号

printf("   ");
for (int i = 0; i < n; i++) 
{printf("%2d  ", i);
}
printf("\n");

📶 printf(" ");：这行代码打印了三个空格，用于对齐后续的行号。

📶 for (int i = 0; i < n; i++) { ... }：这个循环遍历棋盘的每一列，并为每一列打印一个编号。📶 printf("%2d ", i);：这里使用了格式化字符串 %2d 来确保每个数字占用至少两个字符的空间（如果数字是一位数，则前面会补一个空格），并在其后加上两个空格以增加可读性。📶 printf("\n");：打印完所有列号后，换行以便开始打印棋盘的上边框。

2.4.2. 打印上边框

printf("  +");
for (int i = 0; i < n; i++)
{printf("---+");
}
printf("\n");

📶 printf(" +");：打印两个空格和一个加号（+），作为左边界的起点。

📶 for (int i = 0; i < n; i++) { ... }：这个循环遍历棋盘的每一列，并为每一列打印一个由三个连字符（---）组成的分隔线，最后用一个加号结束。

📶 printf("\n");：打印完上边框后换行，准备打印棋盘内容。

2.4.3. 打印棋盘内容及行号 

 

for (int i = 0; i < n; i++) 
{printf("%2d|", i);for (int j = 0; j < n; j++) 
{printf(" %c |", board[i * n + j]);}printf("\n");// 打印行间的分隔线printf("  +");for (int j = 0; j < n; j++) 
{printf("---+");}printf("\n");
}

📶 行号与棋盘内容

• for (int i = 0; i < n; i++) { ... }：这个外层循环遍历棋盘的每一行。
• printf("%2d|", i);：为当前行打印行号（同样使用 %2d 确保两位宽），然后打印竖线（|）表示该行的开始。
• 内层循环 for (int j = 0; j < n; j++) { ... } 遍历每一行中的每一个单元格：
• printf(" %c |", board[i * n + j]);：打印当前单元格的内容（即棋子或空格），并用竖线将其与其他单元格分隔开。

📶 行间分隔线

• 每一行内容打印完毕后，紧接着打印该行下方的分隔线。
• 这个部分与打印上边框的部分几乎相同，只是它位于每两行之间，而不是顶部。

 2.5. 检查位置是否为空

int is_valid_move(char board[], int n, int x, int y) 
{if (x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= n) return 0;return board[x * n + y] == EMPTY;
}

📶 这个函数检查给定的位置 (x, y) 是否在棋盘范围内并且是否为空。如果是的话，返回 1 表示可以下棋；否则返回 0。

2.6. 放置棋子 

void make_move(char board[], int n, int x, int y, char player) 
{board[x * n + y] = player;
}

📶 这个函数会在指定的位置 (x, y) 上放置玩家的棋子。

2.7. 检查是否有玩家获胜 

int check_win(char board[], int n, int x, int y, char player) 
{int directions[8][2] = { {0, 1}, {1, 0}, {1, 1}, {1, -1}, {0, -1}, {-1, 0}, {-1, -1}, {-1, 1} };for (int d = 0; d < 8; d++) {int count = 1;for (int i = 1; i < 5; i++) {int nx = x + directions[d][0] * i;int ny = y + directions[d][1] * i;if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) {count++;}else {break;}}for (int i = 1; i < 5; i++) {int nx = x - directions[d][0] * i;int ny = y - directions[d][1] * i;if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) {count++;}else {break;}}if (count >= 5) return 1;}return 0;
}

 2.7.1. 定义搜索方向

int directions[8][2] = { {0, 1}, {1, 0}, {1, 1}, {1, -1}, {0, -1}, {-1, 0}, {-1, -1}, {-1, 1} };

• 📶 directions 是一个二维数组，存储了八个方向的增量值。
• 📶 {0, 1} 表示向右移动（横向）。
• 📶 {1, 0} 表示向下移动（纵向）。
• 📶 {1, 1} 表示右下对角线。
• 📶 {1, -1} 表示左下对角线。
• 📶 {0, -1} 表示向左移动（横向）。
• 📶 {-1, 0} 表示向上移动（纵向）。
• 📶 {-1, -1} 表示左上对角线。
• 📶 {-1, 1} 表示右上对角线。

 

2.7.2. 检查方向 

for (int i = 1; i < 5; i++){int nx = x + directions[d][0] * i;int ny = y + directions[d][1] * i;if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) 
{count++;} else 
{break;}
}

• 内层第一个循环沿着当前方向的正方向（即增加方向）检查最多4个位置。
• nx 和 ny 计算了在当前位置 (x, y) 沿着当前方向移动 i 步后的新坐标。
• 如果新坐标在棋盘范围内，并且该位置的棋子与当前玩家相同，则增加计数器 count。
• 如果遇到边界或不同棋子，则停止检查该方向 

2.8. 电脑玩家随机移动 

void make_computer_move(char board[], int n, char player) 
{int x, y;do 
{x = rand() % n;y = rand() % n;} while (!is_valid_move(board, n, x, y));printf("电脑玩家 %c 下在 (%d, %d)\n", player, x, y);make_move(board, n, x, y, player);
}

 2.9. 主函数

int main() 
{int n;printf("请输入棋盘大小 n: ");scanf("%d", &n);char* board = (char*)malloc(n * n * sizeof(char));if (!board) {printf("内存分配失败\n");return 1;}srand(time(NULL));  // 初始化随机数种子init_board(board, n);char current_player = PLAYER1;int x, y;while (1) {print_board(board, n);if (current_player == PLAYER1) {printf("玩家 %c，请输入坐标 (x y): ", current_player);scanf("%d %d", &x, &y);if (!is_valid_move(board, n, x, y)) {printf("无效的移动，请重新输入。\n");continue;}make_move(board, n, x, y, current_player);}else {make_computer_move(board, n, current_player);}if (check_win(board, n, x, y, current_player)) {print_board(board, n);printf("玩家 %c 获胜！\n", current_player);free(board);return 0;}if (is_board_full(board, n)) {print_board(board, n);printf("平局！\n");free(board);return 0;}current_player = (current_player == PLAYER1) ? PLAYER2 : PLAYER1;}free(board);return 0;
}

2.10. 程序运行如下： 

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 3. 技术名词解释

🔔 directions 是一个二维数组，存储了八个方向的增量值。

• 📶 directions 是一个二维数组，存储了八个方向的增量值。
• 📶 {0, 1} 表示向右移动（横向）。
• 📶 {1, 0} 表示向下移动（纵向）。
• 📶 {1, 1} 表示右下对角线。
• 📶 {1, -1} 表示左下对角线。
• 📶 {0, -1} 表示向左移动（横向）。
• 📶 {-1, 0} 表示向上移动（纵向）。
• 📶 {-1, -1} 表示左上对角线。
• 📶 {-1, 1} 表示右上对角线。

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 4. 技术细节

• 检查相应方

for (int i = 1; i < 5; i++){int nx = x - directions[d][0] * i;int ny = y - directions[d][1] * i;if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player){count++;} else 
{break;}
}

 ✅ 整体代码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>#define EMPTY ' '
#define PLAYER1 'X'  // 黑棋
#define PLAYER2 'O'  // 白棋// 初始化棋盘
void init_board(char board[], int n) 
{for (int i = 0; i < n * n; i++){board[i] = EMPTY;}
}// 打印棋盘
void print_board(char board[], int n) 
{// 打印列号printf("   ");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%2d  ", i);}printf("\n");// 打印上边框printf("  +");for (int i = 0; i < n; i++) {printf("---+");}printf("\n");// 打印棋盘内容及行号for (int i = 0; i < n; i++) {printf("%2d|", i);for (int j = 0; j < n; j++) {printf(" %c |", board[i * n + j]);}printf("\n");// 打印行间的分隔线printf("  +");for (int j = 0; j < n; j++) {printf("---+");}printf("\n");}
}// 检查位置是否为空
int is_valid_move(char board[], int n, int x, int y) 
{if (x < 0 || x >= n || y < 0 || y >= n) return 0;return board[x * n + y] == EMPTY;
}// 放置棋子
void make_move(char board[], int n, int x, int y, char player) 
{board[x * n + y] = player;
}// 检查是否有玩家获胜
int check_win(char board[], int n, int x, int y, char player) 
{int directions[8][2] = { {0, 1}, {1, 0}, {1, 1}, {1, -1}, {0, -1}, {-1, 0}, {-1, -1}, {-1, 1} };for (int d = 0; d < 8; d++) {int count = 1;for (int i = 1; i < 5; i++) {int nx = x + directions[d][0] * i;int ny = y + directions[d][1] * i;if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) {count++;}else {break;}}for (int i = 1; i < 5; i++) {int nx = x - directions[d][0] * i;int ny = y - directions[d][1] * i;if (nx >= 0 && nx < n && ny >= 0 && ny < n && board[nx * n + ny] == player) {count++;}else {break;}}if (count >= 5) return 1;}return 0;
}// 检查棋盘是否已满
int is_board_full(char board[], int n) 
{for (int i = 0; i < n * n; i++) {if (board[i] == EMPTY) return 0;}return 1;
}// 电脑玩家随机移动
void make_computer_move(char board[], int n, char player) 
{int x, y;do {x = rand() % n;y = rand() % n;} while (!is_valid_move(board, n, x, y));printf("电脑玩家 %c 下在 (%d, %d)\n", player, x, y);make_move(board, n, x, y, player);
}int main() 
{int n;printf("请输入棋盘大小 n: ");scanf("%d", &n);char* board = (char*)malloc(n * n * sizeof(char));if (!board) {printf("内存分配失败\n");return 1;}srand(time(NULL));  // 初始化随机数种子init_board(board, n);char current_player = PLAYER1;int x, y;while (1) {print_board(board, n);if (current_player == PLAYER1) {printf("玩家 %c，请输入坐标 (x y): ", current_player);scanf("%d %d", &x, &y);if (!is_valid_move(board, n, x, y)) {printf("无效的移动，请重新输入。\n");continue;}make_move(board, n, x, y, current_player);}else {make_computer_move(board, n, current_player);}if (check_win(board, n, x, y, current_player)) {print_board(board, n);printf("玩家 %c 获胜！\n", current_player);free(board);return 0;}if (is_board_full(board, n)) {print_board(board, n);printf("平局！\n");free(board);return 0;}current_player = (current_player == PLAYER1) ? PLAYER2 : PLAYER1;}free(board);return 0;
}

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 5. 小结

✅ 针对该小游戏，米粒做出以下知识点总结：

🌷 数据结构：使用一维数组 char board[] 来表示二维棋盘，通过索引计算 [x * n + y] 来访问特定位置。

🌷 算法逻辑：通过遍历八个方向来检查每次落子后是否形成五子连珠，使用方向增量数组 directions[8][2] 来简化不同方向上的搜索。

🌷 用户交互：程序包含输入输出功能，如读取用户输入坐标、打印当前棋盘状态，并处理非法输入和游戏结束条件（胜利或平局）。