五子棋AI 任务1：实现棋盘类

合集 - 五子棋AI：遗传算法(4)

1.五子棋AI：实现逻辑与相关背景探讨（上）2024-09-072.五子棋AI：实现逻辑与相关背景探讨（下）2024-09-07

3.五子棋AI 任务1：实现棋盘类2024-09-07

4.类设计方法：以五子棋为例2024-09-16

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绪论

本篇将引导读者如何构建一个五子棋棋盘类，并且在结尾给出了已经写好关键接口的类定义，使得读者将注意力聚焦在功能的实现上。

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任务要求详解

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对于需要填写的部分，用#define语句定义宏进行了替代，以保证通过编译，在编写代码时删掉即可。

#define QUEST_BOOL true
#define QUEST_VAL Player::NONE
#define QUEST_CODE int q = 0;

1.行动函数

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该函数从外部接受落子位置的行row、列col信息，并执行以下操作：

1. 判断落子位置是否合法：主要考虑是否出界，该位置是否为空。【任务点】
2. 更新棋盘数据
3. 判断游戏是否结束：参考类成员变量，思考当游戏结束时应当更改哪些数值【任务点】
4. 更换落子玩家：实现功能【任务点】

/**
 * Makes a move on the chessboard.
 * @param row The row index of the move.
 * @param col The column index of the move.
 * @return True if the move is valid and made successfully, false otherwise.
 */
bool ChessBoard::makeMove(int row, int col) {
    // Determine if the move is legal. 
    if (QUEST_BOOL) {
        return false; // Invalid move
    }
    board[row][col] = currentPlayer;
    // check if the game is ended
    if (checkGameEnd(row, col)) {
        QUEST_CODE
    }
    currentPlayer = QUEST_VAL; // Switch players
    return true;
}

2.检查游戏是否结束

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要求：调用四次，分别判断竖直、水平、主对角线和副对角线四个方向。

难点：根据线检查函数checkLine的定义和功能，进行四次调用，并传入合适的参数

/**
 * Checks if the game has ended after making a move at the specified position.
 * @param row The row index of the move.
 * @param col The column index of the move.
 * @return True if the game has ended, false otherwise.
 */
bool ChessBoard::checkGameEnd(int row, int col) {
    // Check horizontal, vertical, and both diagonals for a winning line
    if (QUEST_BOOL) {
        return true;
    }
    return false;
}

2.检查游戏是否结束

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要求：调用四次，分别判断竖直、水平、主对角线和副对角线四个方向。

难点：根据线检查函数checkLine的定义和功能，进行四次调用，并传入合适的参数

/**
 * Checks if the game has ended after making a move at the specified position.
 * @param row The row index of the move.
 * @param col The column index of the move.
 * @return True if the game has ended, false otherwise.
 */
bool ChessBoard::checkGameEnd(int row, int col) {
    // Check horizontal, vertical, and both diagonals for a winning line
    if (QUEST_BOOL) {
        return true;
    }
    return false;
}

3.线检查函数

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直线的解析式可以表示为

$$x_0+k\cdot \mathrm{\Delta }x=0$$

其中$x_0$表示之险的起点，$\mathrm{\Delta }x$为直线的方向向量，$k$为实数。

在线检查函数checkLine中，将起点坐标和方向向量分别作为参数传入函数。

你需要实现的功能是：分别在正、负两个方向上查找，查找规则如下：

1. 每个方向至多查找4个格子，
2. 查找到己方棋子时计数器+1，
3. 查找到敌方棋子或空格时停止。

/**
 * Checks if there is a winning line starting from a specific position in a given direction.
 * @param startRow The row index of the starting position.
 * @param startCol The column index of the starting position.
 * @param deltaRow The vertical direction of the line (positive for down, negative for up).
 * @param deltaCol The horizontal direction of the line (positive for right, negative for left).
 * @return True if there is a winning line in the specified direction, false otherwise.
 */
bool ChessBoard::checkLine(int startRow, int startCol, int deltaRow, int deltaCol) {
    Player player = board[startRow][startCol];
 
    int count = 1;
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        QUEST_CODE
    }
 
    for (int i = 1; i < 5; ++i) {
        QUEST_CODE
    }
 
    return count >= 5; // A winning line must have at least 5 consecutive pieces of the same type.
}

4.重置棋盘

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参考类的构造函数ChessBoard(int size)，完善对其它成员的重置。

/**
* Reset game and chessboard
* @return True if reset successfully, false otherwise.
*/
bool ChessBoard::reset() {
    // resset chessBoard
    for (auto& row : board) {
        for (auto& cell : row) {
            cell = Player::NONE;
        }
    }
    // reset other segment
    QUEST_CODE
    return true;
}

注意实项

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在实现函数的过程中，可以多从流程图角度出发思考，为什么这么设计类，以及这些函数分别应当实现什么功能。