控制台五子棋--学习笔记

实践出真知，为了学习JAVA编程，笔者购买了《疯狂JAVA实战演义》一书，打算从这本书开始学习，选择它的原因是书中介绍了15个Java项目，主要是一些游戏和工具。兴趣是最好的老师，这些项目很吸引我，学习过程也快乐了许多。

于是打算把我读书和实践的过程记录下来，也算是一种积累，一种纪念。

从遇到的第一个项目说起，“控制台五子棋”。该项目的目的是帮助读者掌握和理解Java编程的一些基本知识，为了能更好的突出这一学习目的，这个项目没有实现漂亮的界面和方便易用的人机交互功能，也没有过多地考虑程序的扩展以及设计模式的使用。

作者在总结一节中写得很清楚：读者朋友，从这个项目里你可以学到数组、枚举类的使用方法，获取键盘输入的方法，分支流程、循环流程，当然还有获得满足感和快乐感。

我问自己，我想从这个项目中得到什么？

我想要解决一个问题，那就是：我要编程，我该从哪里开始，如何下手？

第一步：理解五子棋的游戏规则

中国象棋、国际象棋、围棋也好，五子棋也好，在编程之前，要知道它们的游戏规则，五子棋我玩过，我将其游戏规则描述为“把自己的棋子连成五个就算赢了”。我看完了书作者的描述，一方面我有一种坐享其成的感觉，一方面我觉得自己的描述实在是太草率了。“把自己的棋子连成五个就算赢了”这种描述对编程实在是没有什么太大的作用！

现在让我再重新思考一下五子棋的游戏规则：

玩五子棋之前的准备工作：两个人，一个棋盘，两盒棋子（可能一盒是黑色的，另一盒是白色的）。

棋盘有多大，棋子有多少呢？

两个人必须都很清楚游戏规则，也就是棋子下在哪里，谁先下，何种情况下算赢？

首先在横或竖或斜的方向上形成五个子相连的一方为赢。

第二步：从现实世界到计算机世界，考虑程序输入与输出。

为了简单起见，两人对弈改为人与“电脑”对弈。棋盘用一个二维字符串数组存储，玩家以（x,y）的方式从键盘输入棋子落在棋盘上的坐标，棋盘和棋子打印在控制台，黑棋子用形如黑色圆点的特殊字符表示，白棋子用形如白色圆点的特殊字符表示，棋盘的格子用十字表示，真是太有才了！棋子落在棋盘上就是用表示棋子的字符代替十字。

第三步：绘制游戏流程

所谓一图胜千言，注意图中这几类点：开始点、结束点、判定点。

从这张图中，可以看出几个我们在编程过程中要解决的明显的问题：

1.如何从键盘输入x，y坐标？

2.如何判断玩家或是“电脑”赢了？

3.如何实现“电脑”自动下棋？

4.胜出后，如何开始一轮新的游戏？

5.胜出后，如何退出游戏？

还有一些不明显的问题：

1.如何验证玩家的输入是否合法有效？

2.如何实现玩家与“电脑”的轮流下棋？

第四步：用面向对象的思想设计类

棋盘类（Chessboard）、棋子类（Chessman）两个类很容易想出来，但是光有这两个类还不够，有些操作这两个类处理不了，比如玩家输入x，y坐标，放在棋盘类和棋子类中都不合适，于是我有一次坐享其成了，作者搞了个游戏类(GobangGame)出来，完成一系列的操作，比如游戏的开始与结束、玩家坐标输入及验证、判断游戏是否胜出、电脑下棋。游戏类(GobangGame)是最主要的一个类，它的方法最多，能改进的地方也最多，下面展示了五子棋类图。

第五步：实现类，搭积木

棋盘类（Chessboard）的核心功能就是用来维护棋盘，在“第二步：从现实世界到计算机世界，考虑程序输入与输出”中已经提到，棋盘在计算机世界里是用一个二维字符串数组存储的，所以维护棋盘，就是创建、初始化、修改、获取这个二维字符串数组的过程，为什么选用数组，至少有两点，其一，棋盘的大小是固定的，没有人会去偷走棋盘上的格子对吗？其二，二维数组的下标正好表示了棋盘的位置（x，y），数组元素的值正好可以存储棋盘的状态：黑子、白子、无子。其三，可以通过数组的下标很容易的找到数组元素。

棋子类（Chessman）真是让我着了下急，作者是用枚举类实现的，枚举类我不熟啊，很少用，但这种困难是对知识点不熟造成的，不能算作难点。作者考虑用枚举类来实现的原因思考了下，因为棋子在计算机中使用固定的两个字符串对象表示的，如何每次下一个棋子，都要重新创建一个字符串对象，是不是太浪费了，黑子和黑子在计算机里没有差别的。

之前两个类讲到了两个在Java编程中很基本也很重要的知识点：数组和字符串。下面看一看游戏类（GobangGame）。

对于游戏类（GobangGame）的实现感觉有点面向过程，关键是要理顺游戏的流程。

使用while语句、continue、break来达到循环接收玩家输入、跳出本次循环、跳出整个循环。使用标志变量isOver来标示本次游戏是否胜出。

游戏类（GobangGame）在实现过程中值得注意的有：

1.利用BufferedReader、InputStreamReader、System.in、readLine()获取键盘的输入；

2.凡是涉及玩家输入的部分，一定要对输入的内容进行验证；

3.判断玩家或“电脑”是否赢了，需要一个胜出算法；

4.如果游戏胜出，提示哪一方赢了，并提示玩家是否开始下一轮游戏或退出整个游程序；

5.在合适的时机重新初始化棋盘。

对于获取键盘的输入还有对输入的内容进行验证是固定的套路，没有什么可多说的。

关键是胜出算法，可以说在这里算是一个难点，需要动一动脑筋。我一直以来对算法都是一种逃避的态度，总觉得那不是一般人能想出来的。这一次我也是皱起了眉头。

如果让我下棋，我可以判断是否胜出，但是让计算机也能判断胜出，我就不会了。

我尽力去回忆自己的大脑是如何判断的，遍历每一个方向并计数，每次把当前棋子作为五子中的一员，使它的位置不停地发生变换，这就是我的大脑判断的过程。

开始计数后，若遇到相同的棋子，计数器就加1;若遇到不同的棋子，就将计数器归零。每次计数后都检查计数器是否为五，若计数器计数值为五，说明找到了连续的五个相同的棋子（五连子），直接返回即可。

public boolean isWon(String chessman){int startX=0;int startY=0;int endX=ChessBoard.Board_Size-1;int endY=ChessBoard.Board_Size-1;//     最小横坐标中间值int minTmpX=posX-WIN_COUNT+1;//       最小纵坐标中间值int minTmpY=posY-WIN_COUNT+1;//       最大横坐标中间值int maxTmpX=posX+WIN_COUNT-1;//       最大纵坐标中间值int maxTmpY=posY+WIN_COUNT-1;//直线上最小横坐标int minX=minTmpX>0?minTmpX:0;//直线上最小纵坐标int minY=minTmpY>0?minTmpY:0;//直线上最大横坐标int maxX=maxTmpX<endX?maxTmpX:endX;//直线上最小纵坐标int maxY=maxTmpY<endY?maxTmpY:endY;//1.在横线方向上检查是否胜出,胜出返回trueint sameCount=0;for(int i=minY;i<=maxY;i++){String[][]brd = chessboard.getboard();//若棋子不同则计数归零if(!(brd[posX][i].equals(chessman)))sameCount=0;//若棋子相同则累加else sameCount++;if(sameCount==WIN_COUNT)return true;}//2.在纵线方向上检查是否胜出,胜出返回true，与横线方向上相似for(int i=minX;i<=maxX;i++){String[][]brd = chessboard.getboard();//若棋子不同则计数归零if(!(brd[i][posY].equals(chessman)))sameCount=0;//若棋子相同则累加else sameCount++;if(sameCount==WIN_COUNT)return true;}//3.在左上右下斜线方向上检查是否胜出,胜出返回truefor(int i=minX,j=minY;(i<=maxX&&j<=maxY);i++,j++){String[][]brd = chessboard.getboard();//若棋子不同则计数归零if(!(brd[i][j].equals(chessman)))sameCount=0;//若棋子相同则累加else sameCount++;if(sameCount==WIN_COUNT)return true;}//4.在右下左上斜线方向上检查是否胜出,胜出返回truefor(int i=maxX,j=minY;(i>=minX&&j<=maxY);i--,j++){String[][]brd = chessboard.getboard();//若棋子不同则计数归零if(!(brd[i][j].equals(chessman)))sameCount=0;//若棋子相同则累加else sameCount++;if(sameCount==WIN_COUNT)return true;}return false;}

贴出这段算法的代码，请读者检验，如果您有更好的算法，或者我的算法哪里写的有误，也欢迎学习交流。

该算法主要有三个关键点，第一点是求最大横坐标、最小横坐标、最大纵坐标、最小纵坐标，第二点是求在横向、纵向、左上右下、右上左下是否有五连子，第三点是在斜向上，当遇到棋盘的四条边时（除四个角上的位置），如何处理遍历的开始点和结束点。

虽然简单实现了控制台五子棋的功能，但作为一个游戏来讲，它有很多局限性，甚至还有错误，笔者尝试着提供和实现一些解决办法。

局限性一：

这里玩家的对手“电脑”下棋是随机的，它每次下棋的位置是没有一个算法来支撑的，而是靠随机函数Math.random()，所以游戏的的可玩性很差，玩家很容易就取胜。

局限性二：

在“电脑”下棋时，每随机生成一个棋子的（x，y）坐标，都要检查该位置是否已经被其它棋子占用，如果占用需要重新生成一个棋子的（x，y）坐标，程序中使用了while循环，如果棋盘上所有的位置都被占满了，程序就会陷入死循环。

解决办法:

定义一个数组保存每个位置的状态，定义一个计数器保存被占用的位置的个数，每次都检验计数器的数字是否达到上限，如果达到最大个数，说明棋盘已被占满，可提示玩家和棋，然后重新开始游戏。

局限性三：

在控制台中，使用字符串表示棋子，如果使用Swing来开发图形界面的话，可以建立棋子接口，提供黑棋和白棋的实现类，棋盘二维数组中存放的不在是字符串对象，而是接口，如果有新种类的棋子时，就不需要修改棋盘类了。

在编写程序的过程中还发现了自己对一个知识点的混淆：

在“电脑”生成新坐标时，使用了这样一段代码：

while(board[pos[0]][pos[1]]!="十"){pos[0] = (int)(Math.random()*(ChessBoard.Board_Size));pos[1] = (int)(Math.random()*(ChessBoard.Board_Size));
}

再看下board的定义：

public void initBoard(){for(int i=0;i<Board_Size;i++){for(int j=0;j<Board_Size;j++)board[i][j] = new String("十");}
}

这个while语句总是为真，程序进入了死循环。

== 是关系运算符，用于判断两个简单变量的值是否相等，或两个引用变量的引用地址是否相等。

board[pos[0]][pos[1]]的值是引用地址，所以它总是不等于“十”。

equals()是用于判断引用变量引用地址指向的存储内容是否相等。

修改后的代码：

while(!board[pos[0]][pos[1]].equals("十")){pos[0] = (int)(Math.random()*(ChessBoard.Board_Size));pos[1] = (int)(Math.random()*(ChessBoard.Board_Size));}

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