python实现五子棋人机对战游戏

本文代码基于 python3.6 和 pygame1.9.4。

五子棋比起我之前写的几款游戏来说，难度提高了不少。如果是人与人对战，那么，电脑只需要判断是否赢了就可以。如果是人机对战，那你还得让电脑知道怎么下。

我们先从简单的问题来看。

开端

画棋盘

首先肯定是要画出棋盘来，用 pygame 画出一个 19 × 19 或 15 × 15 的棋盘并不是什么难事，这在之前的文章中已经多次用到，就不赘述了。

画棋子

需要说一下的是画棋子，因为没找到什么合适的棋子图片，所以只要自己来画棋子。
我们用 pygame.draw.circle 画出来的圆形是这样的：

锯齿状十分明显，pygame.draw 中有画抗锯齿直线的函数 aaline，但是并没有 aacircle 这样的函数来画一个抗锯齿的圆。

这里就需要用到 pygame.gfxdraw 啦。pygame.gfxdraw 目前还仅是实验版本，这意味着这个 API 可能会在以后的 pygame 版本中发生变化或消失。

要绘制抗锯齿和填充形状，请首先使用函数的aa *版本，然后使用填充版本。例如：

col = (255, 0, 0)
surf.fill((255, 255, 255))
pygame.gfxdraw.aacircle(surf, x, y, 30, col)
pygame.gfxdraw.filled_circle(surf, x, y, 30, col)

我们用这个方法在棋盘上画一个棋子试试看。

可以看到效果已明显改善。

落子

落子需要判断鼠标事件，当鼠标左键点击，获取鼠标点击的位置，然后根据棋盘的位置，计算出棋子落在棋盘的位置。

while True:
 for event in pygame.event.get():
 if event.type == QUIT:
 sys.exit()
 elif event.type == MOUSEBUTTONDOWN:
 pressed_array = pygame.mouse.get_pressed()
 if pressed_array[0]: # 鼠标左键点击
  mouse_pos = pygame.mouse.get_pos()
  click_point = _get_clickpoint(mouse_pos)

胜利判定

当一子落下，如何判定是否胜利？

可以肯定的是，当某一子落下的时候，如果出现了 5 连，那么落下的这颗子必定在这条 5 连线上。那么这个问题就可以简化了，我们无需全盘扫描，只需要在落子位置上横竖撇捺扫描一下，判断是否出现 5 连即可。

我们定义一个棋盘类，类中实例化一个 19 × 19 的二维数组，初始值皆为 0，表示空，用 1 表示黑子，2 表示白子。这个类对外提供一个落子方法 drop，接收参数落子方和落子坐标，如果落子后胜利，则返回胜利者，否则返回 None。

Chessman = namedtuple('Chessman', 'Name Value Color')
Point = namedtuple('Point', 'X Y')
 
BLACK_CHESSMAN = Chessman('黑子', 1, (45, 45, 45))
WHITE_CHESSMAN = Chessman('白子', 2, (219, 219, 219))
 
offset = [(1, 0), (0, 1), (1, 1), (1, -1)]
 
 
class Checkerboard:
 def __init__(self, line_points):
 self._line_points = line_points
 self._checkerboard = [[0] * line_points for _ in range(line_points)]
 
 def _get_checkerboard(self):
 return self._checkerboard
 
 checkerboard = property(_get_checkerboard)
 
 # 判断是否可落子
 def can_drop(self, point):
 return self._checkerboard[point.Y][point.X] == 0
 
 def drop(self, chessman, point):
 """
 落子
 :param chessman: 黑子/白子
 :param point:落子位置
 :return:若该子落下之后即可获胜，则返回获胜方，否则返回 None
 """
 print(f'{chessman.Name} ({point.X}, {point.Y})')
 self._checkerboard[point.Y][point.X] = chessman.Value
 
 if self._win(point):
 print(f'{chessman.Name}获胜')
 return chessman
 
 # 判断是否赢了
 def _win(self, point):
 cur_value = self._checkerboard[point.Y][point.X]
 for os in offset:
 if self._get_count_on_direction(point, cur_value, os[0], os[1]):
 return True
 
 def _get_count_on_direction(self, point, value, x_offset, y_offset):
 count = 1
 for step in range(1, 5):
 x = point.X + step * x_offset
 y = point.Y + step * y_offset
 if 0 <= x < self._line_points and 0 <= y < self._line_points and self._checkerboard[y][x] == value:
 count += 1
 else:
 break
 for step in range(1, 5):
 x = point.X - step * x_offset
 y = point.Y - step * y_offset
 if 0 <= x < self._line_points and 0 <= y < self._line_points and self._checkerboard[y][x] == value:
 count += 1
 else:
 break
 
 return count >= 5

这里我定义了一个偏移量，我们一共要计算横竖撇捺 4 条线，任意一条线出现 5 连就算获胜。计算方法实际上是一样的，只是方向不同，所以定义一个偏移量数组，不同的偏移量表示不同的方向，这样就可以利用循环来实现了，节省了很多代码。

电脑落子