类设计方法：以五子棋为例

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）2024-09-073.五子棋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

收起

概述

本篇将讨论一下如何进行面向对象编程（OOP），并将其分为了提取对象、描述对象行为、定义字段和方法、设计函数句柄等多个步骤。

什么是面向对象（OOP）？

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面向过程编程（POP）

• 基本思想：将程序视为一系列的操作步骤，重点在于如何解决问题，按顺序执行这些操作。
• 结构：程序由函数（或过程）和数据组成，函数通过操作数据来实现功能。
• 特点：
  1. 顺序性：按步骤执行，从上到下逐行执行代码。
  2. 模块化：通过函数或过程将功能模块化，易于复用和维护。
  3. 数据与函数分离：数据和操作数据的函数是分开的。

面向对象编程（OOP）

• 基本思想：将程序视为一组对象的集合，每个对象都是类的实例，封装了数据和操作这些数据的方法。
• 结构：程序由类和对象组成，类定义了对象的属性和方法，对象是类的具体实例。
• 特点：
  1. 封装：将数据和操作数据的方法封装在对象中，提供公共接口，隐藏内部实现细节。
  2. 继承：类可以继承其他类的属性和方法，实现代码重用和扩展。
  3. 多态：不同对象可以以相同的方式响应相同的消息，提高代码的灵活性和可扩展性。

类设计流程

提取对象 & 描述对象行为

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在五子棋对局中，主要的对象包括玩家、裁判和棋盘，每个对象的行为可以简洁地描述如下：

• 玩家 Agent：分析棋盘上的棋局，制定策略，并在棋盘上选择最佳位置落子。考虑对手的可能走法，并进行相应的防守或进攻。

• 裁判 Judge：监督整个对局过程，确保所有玩家遵守游戏规则。同时裁判需确保棋局状态的透明度，

• 棋盘 Chessboard：记录和维护棋子的位置数据，支持玩家进行棋局分析。棋盘需要持续更新棋子的状态，并判断是否出现了五子连珠。

这三个类并不是同级的类，很明显能看出来，裁判Judge应当是层级更高的类，它在落子过程中负责监督数据的传递，确保棋局信息的透明，通知玩家当前回合，并监督玩家的落子行为等。简单来说，玩家Agent和棋盘Chessboard都是由裁判Judge进行管理的。

数据在类之间的传递过程为：

1. 裁判从棋盘获得棋局信息，并向玩家提供信息。
2. 玩家作出决策后，将决策信息反馈给裁判。
3. 裁判对玩家的决策进行审查，若合法，则将决策传递给 棋盘。
4. 棋盘执行玩家的决策，并更新棋局状态，将新的棋局信息返回给 裁判。
5. 裁判根据更新的棋局信息，重复第一步，直至比赛结束。

棋盘 Chessboard

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棋盘类主要提供落子、以及访问数据的功能。

Field

1. board：棋盘数据
2. currentPlayer：当前玩家
3. isGameEnded：游戏状态
4. winner：胜利玩家

Method

1. getChessboard()：获取棋盘数据
2. getCurrentplayer()：获取当前玩家
3. getGameStatus()：获取游戏状态
4. makeMove()：落子
5. reset()：重置棋盘

字段（Field）：指类或对象中的变量，存储数据的地方。也称为属性（Property）或成员变量（Member Variable）。
方法（Method）：指类或对象中定义的函数，用于操作字段或实现特定功能。也称为函数（Function）或成员函数（Member Function）。

Agent 智能体类

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Field

1. ROI：感兴趣区域
2. player：玩家阵营

Method

1. decision()：决策
2. #updateROI()：更新感兴趣区域
3. #calReward()：获取游戏状态
4. #chooseDecision()：选择决策

带'#'的表示私有函数

Judge裁判类

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Field

1. chessboard：棋盘数据
2. agentB：玩家1（执黑）
3. agentW：玩家2（执白）

Method

1. game()：创建一局游戏
2. step()：执行一次落子
3. #end()：结束游戏