基于 Python 的五子棋对战游戏

温馨提示：代码下载见 B 站视频介绍~ 

1. 项目简介

        随着人工智能技术的不断发展，越来越多的传统游戏开始融入智能元素，提升用户体验。五子棋作为一种经典的策略棋类游戏，其简单易懂的规则和丰富的策略性使其成为研究和开发的热门对象。本文将详细介绍如何使用Python语言结合Pygame工具包开发一款包含人机对战和人人对战两种模式的五子棋游戏系统。

2. 环境搭建

        在开始开发之前，首先需要搭建开发环境。Python是一种广泛使用的编程语言，适合快速开发原型和小型项目。Pygame是一个专为游戏开发设计的Python库，提供了图形渲染、声音播放、事件处理等功能。

        安装Python

        确保计算机上已安装Python环境，可以从Python官网下载并安装。

        安装Pygame

        在命令行中输入以下命令以安装Pygame：

pip install pygame --upgrade

2. 游戏设计

五子棋游戏的设计主要包括以下几个部分：

• 游戏界面：使用Pygame创建游戏窗口，并绘制棋盘和棋子。
• 游戏逻辑：实现五子棋的基本规则，判断胜负条件。
• 玩家交互：处理玩家的鼠标点击事件，实现人人对战。
• 人工智能：开发AI算法，实现人机对战。

3. 实现细节

3.1 基本原理

游戏界面

使用Pygame的display.set_mode()函数创建游戏窗口，并通过绘图函数绘制棋盘和棋子。例如，创建一个670x670像素的窗口：

import pygame

pygame.init()
screen = pygame.display.set_mode((670, 670))

游戏逻辑

编写函数来判断棋盘上的落子是否合法，以及何时宣布游戏结束。这涉及到棋盘状态的存储和胜负条件的判断。

玩家交互

监听玩家的鼠标点击事件，并将点击位置转换为棋盘坐标，实现人人对战功能。

人工智能

开发AI算法，如最小化极大算法（Minimax）或蒙特卡洛树搜索（MCTS），使计算机能够进行有效的决策，实现人机对战。

 3.2 绘制棋盘

def _draw_checkerboard(screen):
    # 填充棋盘背景色
    screen.fill(Checkerboard_Color)
    # 画棋盘网格线外的边框
    pygame.draw.rect(screen, BLACK_COLOR, (Outer_Width, Outer_Width, Border_Length, Border_Length), Border_Width)
    # 画网格线
    for i in range(Line_Points):
        pygame.draw.line(screen, BLACK_COLOR,
                         (Start_Y, Start_Y + SIZE * i),
                         (Start_Y + SIZE * (Line_Points - 1), Start_Y + SIZE * i),
                         1)
    for j in range(Line_Points):
        pygame.draw.line(screen, BLACK_COLOR,
                         (Start_X + SIZE * j, Start_X),
                         (Start_X + SIZE * j, Start_X + SIZE * (Line_Points - 1)),
                         1)
    # 画星位和天元
    for i in (3, 9, 15):
        for j in (3, 9, 15):
            if i == j == 9:
                radius = 5
            else:
                radius = 3
            # pygame.draw.circle(screen, BLACK, (Start_X + SIZE * i, Start_Y + SIZE * j), radius)
            pygame.gfxdraw.aacircle(screen, Start_X + SIZE * i, Start_Y + SIZE * j, radius, BLACK_COLOR)
            pygame.gfxdraw.filled_circle(screen, Start_X + SIZE * i, Start_Y + SIZE * j, radius, BLACK_COLOR)

3.3 人工智能落子

def AI_drop(self):
        point = None
        score = 0
        for i in range(self._line_points):
            for j in range(self._line_points):
                if self._checkerboard[j][i] == 0:
                    _score = self._get_point_score(Point(i, j))
                    if _score > score:
                        score = _score
                        point = Point(i, j)
                    elif _score == score and _score > 0:
                        r = random.randint(0, 100)
                        if r % 2 == 0:
                            point = Point(i, j)
        self._checkerboard[point.Y][point.X] = self._my.Value
        return point

 3.4 计算落子得分

def _get_point_score(self, point):
        score = 0
        for os in offset:
            score += self._get_direction_score(point, os[0], os[1])
        return score

    def _get_direction_score(self, point, x_offset, y_offset):
        count = 0   # 落子处我方连续子数
        _count = 0  # 落子处对方连续子数
        space = None   # 我方连续子中有无空格
        _space = None  # 对方连续子中有无空格
        both = 0    # 我方连续子两端有无阻挡
        _both = 0   # 对方连续子两端有无阻挡

        # 如果是 1 表示是边上是我方子，2 表示敌方子
        flag = self._get_stone_color(point, x_offset, y_offset, True)
        if flag != 0:
            for step in range(1, 6):
                x = point.X + step * x_offset
                y = point.Y + step * y_offset
                if 0 <= x < self._line_points and 0 <= y < self._line_points:
                    if flag == 1:
                        if self._checkerboard[y][x] == self._my.Value:
                            count += 1
                            if space is False:
                                space = True
                        elif self._checkerboard[y][x] == self._opponent.Value:
                            _both += 1
                            break
                        else:
                            if space is None:
                                space = False
                            else:
                                break   # 遇到第二个空格退出
......

4. 演示效果

4.1 人机对战模式

        人机对照模式，核心是 AI 的自动落子策略，其演示效果如下：

4.2 人人对战模式

        人人对战模式中，采用交替落子模式，其演示效果如下：

5. 结论

        通过以上步骤，我们可以开发出一个基本的五子棋游戏系统，包含人机对战和人人对战两种模式。后续可以根据需要对游戏界面进行美化，优化AI算法，提高游戏的趣味性和挑战性。Python和Pygame的结合为游戏开发提供了一个高效且易于学习的平台，使得即使是初学者也能够快速上手并创作出自己的游戏作品。

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