Python實現(xiàn)黑白棋

• 題目要求
• • 電腦的策略
  • 游戲結(jié)束的條件
• 解題思路
• • 關(guān)鍵邏輯
• 關(guān)鍵函數(shù)
• • Init_board：
  • printBoard：
  • computer_move：
  • human_move：
  • check_board：
  • check_legal_move：
  • gameover：
  • saveinfo：
  • main
• 后記
• • 程序可能的優(yōu)化方向

題目要求

電腦的策略

對每個可能的落子位置，都進行嘗試，計算該位置的“分值” （可以翻轉(zhuǎn)的對手棋子數(shù)量），分值越高則在該位置落子越有利。計算每個可能位置的分值，選擇最大值位置落子。可能有2個或多個棋盤格有相同的分值。這種情況下，選擇行字母最小的棋盤格。如果兩個棋盤格分值相同且在同一行，則選擇列字母較小的棋盤格

游戲結(jié)束的條件

1）整個棋盤滿了；
2）一方的棋子已經(jīng)被對方吃光；
3）兩名玩家都 沒有可以落子的棋盤格；
4）一方落子在非法位置。
前 3 種情況以棋子數(shù)目來計算勝負(fù)，棋子多的一方獲 勝；第 4 種情況判定對方獲勝。

解題思路

關(guān)鍵邏輯

1）不論是電腦下棋還是人類下棋，都需要先判斷是否有字可落
2）人類下棋之前，要判斷落子是否合法
3）在判斷落子是否合法的時候，要注意棋盤的邊界
因為python的列表存在下標(biāo)為-1的情況，故要注意下標(biāo)的下界，另一方面，因為黑白棋要考慮盡頭那個棋子是否為同色的情況，所以要注意當(dāng)前搜索棋子和同方向的下一個棋子（潛在的同色可能性）是否越界。
舉例：4*4棋盤的“黑 白 白 白” ，如果不考慮下一個棋子的越界情況的話，會出現(xiàn)從黑開始繞一個圈回來又查找到黑從而把三個白棋翻轉(zhuǎn)的錯誤情況
4）其實翻轉(zhuǎn)、檢測落子是否合法，計算落子的分值用的都是同一套循環(huán)邏輯，所以只寫一個然后基本復(fù)制黏貼就好了
5）用多次sort進行不同權(quán)重的比較
6）游戲結(jié)束的幾種情況要分情況討論

關(guān)鍵函數(shù)

Init_board：

讀入棋盤大小 n（n 為偶數(shù)，且 4≤n≤26），按照要求初始化棋盤。程序使用如下字 符表示每個棋盤格的狀態(tài)：
. – 未被占用 X – 被黑棋占用 O – 被白棋占用

def Init_board():global boardboard = [[0] * l for row in range(l)] #用列表生成式生成棋盤board[int(l / 2 - 1)][int(l / 2 - 1)] = -1board[int(l / 2 - 1)][int(l / 2)] = 1board[int(l / 2)][int(l / 2 - 1)] = 1board[int(l / 2)][int(l / 2)] = -1 #四個初始棋子的擺放return board#在這個處理中我們用0代表未落子，1代表黑棋，-1代表白棋

printBoard：

輸出棋盤。例如：4×4 棋盤的初始狀態(tài)如下：
a b c d
a . . . .
b . O X .
c . X O .
d . . . .

def printBoard():l = len(board)print(' ', end = ' ')for i in range(l):print(chr(ord('a') + i), end = ' ')print()for i in range(l):print(chr(ord('a') + i), end = ' ')for j in range(l):if (board[i][j] == 0):print('.', end = ' ')elif (board[i][j] == 1):print('X', end = ' ')else:print('O', end = ' ')print()

computer_move：

計算機下棋。落子位置表示為“行列字母”的格式，如：“ba”代表棋子 落在行 b 列 a。

def computer_move(row, col, color): #電腦行棋和棋子翻轉(zhuǎn)global boardif (check != 0): #check中存儲的是該棋子的價值（翻轉(zhuǎn)的棋子數(shù)），不為0則合法board[row][col] = color #向規(guī)定地點放上棋子direction = ((-1, -1), (-1, 0), (-1, 1), (0, -1), (0, 1), (1, -1), (1, 0), (1, 1))for i in range(8):z = 1 #對8個方向進行搜索while (0<= row + (z+1) * direction[i][0] < l) and (0<= col + (z+1) * direction[i][1] < l) and (board[row + z * direction[i][0]][col + z * direction[i][1]] == -color):#搜索進行的條件，搜索的下一個位置沒有超過系統(tǒng)邊界（因為盡頭是一個相同的棋子所以要多查找一步），當(dāng)前位置的棋子是一個異色的棋子。z += 1 #這里涉及到一個問題就是python列表值是存在-1值的，所以要規(guī)定列表搜索的下界只能到0，不然本質(zhì)上會查找到列表最后一個（下標(biāo)為-1）的值if board[row + z * direction[i][0]][col + z * direction[i][1]] == color: #如果查找到了盡頭的那個同色棋子for j in range(z):board[row + j * direction[i][0]][col + j * direction[i][1]] = color #那就把中間的棋子全部置為同色并退出這次搜索break

human_move：

用戶下棋

def human_move(row, col, color): #人類行棋和棋子翻轉(zhuǎn)，與電腦行棋類似global boardif (check != 0):board[row][col] = colordirection = ((-1, -1), (-1, 0), (-1, 1), (0, -1), (0, 1), (1, -1), (1, 0), (1, 1))for i in range(8):z = 1while (0<=row + (z+1) * direction[i][0] < l) and (0 <= col + (z+1) * direction[i][1] < l) and (board[row + z * direction[i][0]][col + z * direction[i][1]] == -color):z += 1if board[row + z * direction[i][0]][col + z * direction[i][1]] == color:for j in range(z):board[row + j * direction[i][0]][col + j * direction[i][1]] = colorbreak

check_board：

檢測游戲是否結(jié)束

def check_board(): #檢測本局游戲是否結(jié)束a1 = 1 #用來標(biāo)記棋盤是否下滿a21 = 1 #檢測棋盤中是否還有黑棋a22 = 1 #檢測棋盤中是否還有白棋a4 = 0 #檢測當(dāng)前落子位置是否合法for i in range(l):for j in range(l): #遍歷整個棋盤if (board[i][j] == 0): #如果存在空位a1 = 0elif (board[i][j] == 1): #如果存在黑棋a21 = 0else: #如果存在白棋a22 = 0if not (check): # check為0則不存在翻轉(zhuǎn)，落子合法a4 = 1if (a1 or (a21 and a22) or (not (xp or op)) or a4):if (a1 or (a21 and a22) or (not (xp or op))): # xp和op代表了雙方是否存在落子位置if (not (xp or op)): #如雙雙置0，則證明雙方都無落子位置print("Both player have no vaild move!")gameover('score') #這些都是積分計算勝負(fù)關(guān)系else: #如果a4出現(xiàn)了，則落子非法，計算勝負(fù)關(guān)系gameover('illegal')

check_legal_move：

檢測顏色為 color 的棋子落在棋盤格(row, col) 上是否合法

def check_legal_move(row, col, color): #檢測落子位置是否合法direction = ((-1, -1), (-1, 0), (-1, 1), (0, -1), (0, 1), (1, -1), (1, 0), (1, 1))score = 0for i in range(8): #思路與落子的思路類似，但不同的是這里當(dāng)搜索到最后的同色棋子時，進行加和操作而非翻面操作 zscore = 1while (0 <= (row + (zscore+1) * direction[i][0]) < l) and (0 <= (col + (zscore+1) * direction[i][1]) < l) and ((board[row + zscore * direction[i][0]][col + zscore * direction[i][1]]) == -color):if (board[row + (zscore + 1) * direction[i][0]][col + (zscore + 1) * direction[i][1]] == color):score += zscorebreakzscore += 1return score

gameover：

游戲結(jié)束，統(tǒng)計得分，輸出結(jié)果

def gameover(s): #游戲結(jié)束判定global s1global conditionglobal blackglobal whitecondition = 0 #將游戲標(biāo)記置為 0，游戲停止if s == 'score': #如果是分?jǐn)?shù)過程，則計算黑白棋的個數(shù)print('Game Over!')black = 0white = 0for i in range(l):for j in range(l):if board[i][j] == 1:black += 1if board[i][j] == -1:white += 1if (black > white):print('X : O =', black, ':', white)print('X player wins!')elif (black < white):print('O player wins!')print('X : O =', black, ':', white)else:print('Draw!')s1 = str(black) + 'to' + str(white) # s1 中存儲的是要輸進文件去的文本return s1if s == 'illegal':print('Invaild move!')s1 = 'Invaild move!'if s == 'gg':print('Human gave up!')s1 = 'Human gave up!'print('Game Over!')if (color == 1): #這里是非法輸入和gg投子的輸出設(shè)置，color在主程序中更改print('O player wins.')else:print('X player wins.')return s1

saveinfo：

把每次人機對弈的信息作為一行寫入文件reversi.csv中，這些信息包括：游戲 開始的時間、單次游戲使用的時間、棋盤大小、黑棋玩家、白棋玩家、游戲比分，信息之間使用逗號字 符分隔。

def saveinfo(): #文件存儲time3 = time.time() #游戲結(jié)束時間long = time3-time2 #游戲持續(xù)時長f = open('Reversi.csv', 'a+')s = str(time1) + ',' + str(long) + ',' + str(l) + '*' + str(l) + ',' + Xplayer + ',' + Oplayer + ',' + s1f.write(s) #向文件中輸入f.write('\n')f.close()

main

import datetime import time time1 = datetime.datetime.now().strftime('%Y-%m-%d %T') #保存游戲時間 time2 = time.time() #游戲開始時間 l = int(input('Enter the board dimension：')) # l 中保存了棋盤的長度 board = Init_board() #初始化棋盤 x1 = input('Computer plays (X/O):') # x1中保存電腦的棋子顏色 if (x1 == 'X'): # 電腦執(zhí)黑 hcolor = -1Xplayer = 'computer'Oplayer = 'human' #這個是要輸進文件里的東西condition = 1 #游戲標(biāo)記置1，游戲進行printBoard() #打印 、while condition: #如果游戲標(biāo)志為1（沒進gameover），則可以繼續(xù)運行legal = []for i in range(l):for j in range(l):if (board[i][j] == 0):if (check_legal_move(i, j, 1) != 0):legal.append([i, j, check_legal_move(i, j, 1)]) #將所有可下位置存進legal列表中legal.sort(key=lambda x: x[1], reverse=False)legal.sort(key=lambda x: x[0], reverse=False)legal.sort(key=lambda x: x[2], reverse=True) #對列表進行先值，再行，再列的排序if (legal != []): #如果存在合法輸入row = legal[0][0]col = legal[0][1]color = 1check = check_legal_move(row, col, color)xp = 1 #證明X仍可下op = 1 #證明O仍可下computer_move(row, col, 1) #將分值存進check里，進行落子print('Computer places X at', chr(ord('a') + row), chr(ord('a') + col), '.')else:xp = 0 #如果不存在落子位置print('X player has no vaild move.') #不進行落子printBoard() #進行棋盤打印check_board() #進行檢測棋局是否結(jié)束if (condition != 0): #如果棋局沒有結(jié)束的話進行人類行棋legal = [] for i in range(l):for j in range(l):if board[i][j] == 0:if (check_legal_move(i, j, -1) != 0) and (board[i][j] == 0):legal.append([i, j, check_legal_move(i, j, -1)]) #檢測是否有行棋位置if (legal != []):inter = input('Enter move for O (Rowcol):')if inter == 'gg': #貼心的投降設(shè)置gameover('gg')breakrow = ord(inter[0]) - 97 #把輸入的字母通過ASCII碼變成輸出col = ord(inter[1]) - 97color = -1if (row>=l) or (col>=l) or (row<0) or (col <0): #如果輸入超過邊界，則為非法輸入gameover('illegal')breakcheck = check_legal_move(row, col, color) #檢測落子是否存在翻轉(zhuǎn)xp = 1op = 1human_move(ord(inter[0]) - 97, ord(inter[1]) - 97, -1) #人類落子check_board() #檢測當(dāng)前棋盤是否滿足結(jié)束條件if check:printBoard() #如果通過，則進行打印else:op = 0 #白棋無棋可下 print("O player has no vaild move.")saveinfo() #游戲結(jié)束之后進行游戲記錄的保存else: #之后為電腦執(zhí)白棋的情況，與上文黑棋的情況類似hcolor = 1Oplayer = 'computer'Xplayer = 'human'condition = 1printBoard()while condition:legal = []for i in range(l):for j in range(l):if (board[i][j] == 0):if (check_legal_move(i, j, 1) != 0):legal.append([i, j, check_legal_move(i, j, 1)])if (legal != [])：inter = input('Enter move for X (Rowcol):')if inter == 'gg':gameover('gg')breakrow = ord(inter[0]) - 97col = ord(inter[1]) - 97color = 1if (row>=l) or (col>=l) or (row<0) or (col <0):gameover('illegal')breakcheck = check_legal_move(row, col, color)xp = 1op = 1human_move(ord(inter[0]) - 97, ord(inter[1]) - 97, 1)check_board()if check:printBoard()else:op = 0print("O player has no vaild move.")if condition:legal = []for i in range(l):for j in range(l):if (board[i][j] == 0):if (check_legal_move(i, j, -1) != 0):legal.append([i, j, check_legal_move(i, j, -1)])legal.sort(key=lambda x: x[1], reverse=False) legal.sort(key=lambda x: x[0], reverse=False)legal.sort(key=lambda x: x[2], reverse=True)if (legal != []):xp = 1op = 1row = legal[0][0]col = legal[0][1]color = -1check = check_legal_move(row, col, color)computer_move(row, col, -1)else:xp = 0print("X player has no vaild move.")check_board()printBoard()print('Computer places O at', chr(ord('a') + row), chr(ord('a') + col), '.')saveinfo()

后記

程序可能的優(yōu)化方向

程序可能出現(xiàn)的錯誤！存在一種情況就是一方本來無棋可下，另一方行棋之后突然有棋可下了！所以需要重置“是否有棋可下”的條件碼，這里等到大作業(yè)截止之后再做修改
1）將電腦執(zhí)黑或執(zhí)白的情況分開來討論太麻煩了（相當(dāng)于代碼量*2），能用一個函數(shù)解決它嗎？
2）其實判斷落子位置，分值和是否合法用的也是同一套函數(shù)，可以使用函數(shù)進行代碼的復(fù)用，就不用寫那么多了。
3）因為后面基本就是用pycharm來做逐步debug了，所以一些判斷和list語句可能寫的沒那么好看
4）程序的穩(wěn)定性有待檢驗（實在是懶得跟電腦下那么多盤棋）
5）gameover的函數(shù)多入口情況是否可以優(yōu)化？

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Python 实现黑白棋的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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