C语言小项目--《三子棋》实战训练

写在开头：本案例代码采用win10系统下 Visual Studio 2019 编译器进行书写编译的。对于该编译器“scanf()”编译时无法通过，解决方案在每个需要该函数的文件的第一行加入如下代码：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

    首先建立主程序文件main.c，函数文件game.c，头文件game.h。其中函数文件用于存放对游戏中各个部分功能实现的函数代码；头文件用于进行函数声明。

    对于任何程序，都需要一个主体部分，在三子棋游戏中也不例外。对于一个游戏，基本包括游戏界面和游戏选项。游戏运行，首先进行游戏菜单打印，等待用户输入，根据用户输入内容进行下一步的操作。其中菜单部分可以使用menu()函数进行实现，用户输入则用scanf()函数来接收。规定：菜单打印两个选项，当用户键入1时，则开始进行游戏（游戏部分由game()函数实现）；当用户键入0时，则退出程序；若用户键入其他字符，则提示用户输入有误，需重新出入。因此可以使用switch()函数来实现此部分功能。具体实现代码如下：

int main(void)
{
int input;
srand((unsigned int)time(NULL));
printf("****三子棋游戏****\n");
printf("玩家执子：*；电脑执子：#\n");
do
{
menu();
printf("请选择：>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case 1:
game();
break;
case 0:
printf("游戏结束。\n");
break;
default:
printf("输入错误,请重新输入！！！\n\n");
break;
}
} while (input);
return 0;
}

其中menu()函数的代码如下：

//打印菜单
void menu(void)
{
printf("*************************\n");
printf("**1.play*********0.exit**\n");
printf("*************************\n");
}

    对于游戏部分，首先是要生成棋盘，每次进入游戏初始都要对棋盘内容进行初始化，然后对棋盘进行可视化。生成棋盘可以使用一个2维数组进行，只需对玩家和电脑每次输入的坐标进行存放。初始化棋盘使用InitBoard()函数进行，可视化用DisplayBoard()函数进行。

    其次是游戏的主要部分，生成棋盘后，玩家和电脑分别落子，当有一方赢或者平局则退出游戏。玩家落子使用PlayerMove()函数实现，电脑落子使用ComMove()函数实现，判断输赢则用Winner()函数实现。下边则对上述的各个函数功能的逻辑进行分析并实现。

棋盘部分

    为了保证程序的健壮性，即可以方便改变棋盘的大小，在头文件中定义三个常量来存放棋盘的大小和玩的大小（如可以玩4子棋，5子棋等）。注意定义常量时最后不要加“;”，否则后边代码会出错。

#define COL 5 //棋盘有5列
#define ROW 5 //棋盘有5行
#define COUNT 3 //三子棋

    创建棋盘：

//创建一个棋盘
char board[ROW][COL] = { 0 };

    对棋盘进行初始化：每开一次新的游戏后都需要对棋盘进行初始化。对棋盘进行初始化即遍历棋盘，把棋盘每个位置元素都置空。因此该函数需要能够接收棋盘并且知道棋盘的大小。其代码对应如下：

//初始化棋盘
void InitBoard(char board[ROW][COL],int  row, int col)
{
int i;
int j;
for (i = 0; i < row; i++)
{
for (j = 0; j < col; j++)
{
board[i][j] = ' ';
}
}
}

    棋盘可视化：在屏幕上打印棋盘；棋盘上应该包含位置坐标，以便于用户输入。棋盘如下图所示：

    可以看出，首先在屏幕上打印出横坐标（或者最后打印出来），然后每一行都可以看成是由以下两部分字符组成“(空格)(数组内容)(空格)|”,每一行的最后一列没有“|”，紧接着是“---|”,同理最后一列没有“|”。代码实现如下：

//显示棋盘
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
int i;
int j;
//首先打印出横坐标
printf("     ");
for (j = 0; j < col; j++)
{
printf("%2d  ",j+1);
}
printf("\n\n");

//打印棋盘
for (i = 0; i < row; i++)
{
        //棋盘的每一列开始打印纵坐标
printf("%3d  ",i+1);

//打印棋盘每一行的第一部分内容
for (j = 0; j < col; j++)
{
printf(" %c ",board[i][j]);
if (j < col - 1)
{
printf("|");
}
}
printf("\n     ");
//打印棋盘每一行得到第二部分的内容，最后一行没有第二部分的内容
if (i < row - 1)
{
for (j = 0; j < col; j++)
{
printf("---");
if (j < col - 1)
{
printf("|");
}
}
}
printf("\n");
}
}

    游戏部分

    生成棋盘后则玩家开始落子：

    玩家落子：要求函数可以接收玩家输入的坐标，并且每次对玩家输入的坐标进行判断，如果玩家输入的位置上已经有棋子，则提示玩家已经有棋子，并且重新输入，同理如果玩家输入的坐标范围超出了棋盘范围，应该提示玩家输入坐标不在棋盘范围内，重新输入坐标，此外，棋盘显示的坐标位置是从1开始，而二维数组下标是从0开始，函数内部还要对坐标进行转换。

    电脑落子：电脑使用随机数进行落子，同玩家落子一样，需要进行同样判断，但不需要进行提示。此外，电脑进行落子后，需要对其坐标进行记录并输出，提示玩家电脑落子的位置（如果棋盘过大，落子过多，不提示则不清楚电脑的落子位置），同理，函数也需对坐标进行转化。C语言中函数无法返回两个值，所以需要用一个长度为2的整型数组对坐标进行存放，以便后续屏幕输出和判断输赢使用。

    玩家落子函数代码如下：

//玩家落子，函数形参中arr用于接收落子坐标
void PlayerMove(char board[ROW][COL], int row, int col, int arr[])
{
int i;
int j;

printf("该玩家落子\n");
printf("请输入位置：");
printf("例如：1 1（该位置对应棋盘左上角第一格,输入完毕按enter键结束）\n");
while (1)
{
        //接收坐标
scanf("%d %d", &i, &j);

//将坐标转换为棋盘对应的数组下标并对输入坐标的合法性进行判断
//坐标范围判断
if ((i - 1) >= 0 && (i - 1) < row && (j - 1) >= 0 && (j - 1) < row )
{
    //输入坐标内容判断，如果没有棋子则落子
if (board[i - 1][j - 1] == ' ')
{
board[i - 1][j - 1] = '*';
arr[0] = i-1;      //存放落子横坐标对应的数组下标
arr[1] = j-1;      //存放落子纵坐标对应的数组下标
return arr;         //将下标进行返回
}
else
{
printf("该位置已有棋子，请重新输入！！\n");
}
}
else 
{
printf("输入坐标不在棋盘范围内，请重新输入！！\n");
}
}
}

    电脑落子代码如下：

//电脑落子
void ComMove(char board[ROW][COL], int row, int col,int arr[])
{
printf("该电脑落子：\n");
int i;
int j;
while (1)
{
i = rand() % row;  //在0-棋盘横向长度的范围内生成随机数
j = rand() % col;  //在0-棋盘纵向长度的范围内生成随机数
if (board[i][j ] == ' ')
{
board[i][j] = '#';
arr[0] = i;
arr[1] = j;
return arr; //将电脑该步的位置返回
}
}
}

输赢判断

    每次玩家或电脑进行落子后，都需要进行判断输赢。以三子棋（头文件中COUNT 设为3）为例，落子后以该子为起点，在其横向、纵向、斜向进行搜索，如果有三个连续相同的子，则提示本轮落子的获胜，同时退出游戏。如果棋盘最后一个位置落子后仍未有赢家，则提示平局，并退出游戏。

    由上边落子代码看出，落子时返回了落子时的坐标，该坐标在此处进行传参。

    以横向搜索为例：先向右进行搜索，使用一个计数器接收相同棋子的个数，如果碰到相同的棋子则计数器加一，碰到不同的棋子（棋盘为空也算不同的棋子）则直接退出搜索；然后向左进行同样的步骤。搜索时要注意不要超出棋盘范围，可以看出，横向搜索时只有横坐标发生变化，而纵坐标没有发生变化。

    其他三个方向搜索同理（斜向有两个）。总共有四个方向，所以使用一个长度为4的一维数组来接收四个方向的计数器值。

    如果任意一个方向的棋子数大于或者等于COUNT，则该函数返回落子位置对应的子（这里就是字符：*或#）。

    如果该次落子后还没有赢家，则判断棋盘是否下满，如果没有下满，则函数返回“C”（Continue，表示继续下一回合），如果棋盘下满，则函数返回“E”（End，表示游戏结束）。

    判断输赢代码如下：

//判断输赢
char Winner(char board[ROW][COL], int row, int col,int arr[])
{
int i;
int j;
int x = arr[0]; //落子横坐标对应棋盘数组的下标
int y = arr[1]; //落子纵坐标对应棋盘数组的下标
int count[4] = {1,1,1,1}; //用于接收四个方向连续子长度的数组

//向左检查
//纵坐标不变，横坐标增加
for (i = x+1; i < row; i++)
{
if (board[i][y] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[0])++;
}
else
{
break;
}
}
//向右检查
for (i = x-1; i >= 0; i--)
{
if (board[i][y] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[0])++;
}
else
{
break;
}
}

//向上检查
for (j = y+1; j < col; j++)
{
if (board[x][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[1])++;
}
else
{
break;
}
}

//向下检查
for (j = y-1; j >= 0; j--)
{
if (board[x][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[1])++;
}
else
{
break;
}
}

//向右上检查
i = x + 1;
j = y + 1;
while (i < row && j < col)
{
if (board[i][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[2])++;
i++;
j++;
}
else
{
break;
}
}
//向左下检查
i = x - 1;
j = y - 1;
while (i >= 0 && j >= 0)
{
if (board[i][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[2])++;
i--;
j--;
}
else
{
break;
}
}

//向左上检查
i = x - 1;
j = y + 1;
while (i >= 0 && j < col)
{
if (board[i][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[3])++;
i--;
j++;
}
else
{
break;
}
}

//向右下检查
i = x + 1;
j = y - 1;
while (i < row && j >= 0)
{
if (board[i][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[3])++;
i++;
j--;
}
else
{
break;
}
}
        
        //任意方向的计数器超过COUNT，就返回落子时对应的子
for (i = 0; i < 4; i++)
{
if (count[i] >= COUNT)
{
return board[x][y];
}
}

//判断棋盘是否下满
int ret = IsFull(board, ROW, COL);
if (ret)
{
return 'E';
}
return 'C';
}

    判断棋盘是否下满的函数：对棋盘进行遍历，如果每个位置都不为空，就返回1；否则返回0.

//判断棋盘是否落满子
int IsFull(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
int i;
int j;
for (i = 0; i < row; i++)
{
for (j = 0; j< row; j++)
{
if (board[i][j] == ' ')
{
return 0;
}
}
}
return 1;
}

game()实现

    上边对该游戏描述的每个功能都进行了实现，下边在game()函数里对这些函数进行组装

//游戏主体
void game(void)
{
char ret;

//用于接收落子坐标
int arr[2];

//游戏界面部分
//创建一个棋盘
char board[ROW][COL] = { 0 };
//初始化棋盘
InitBoard(board, ROW, COL);
//打印棋盘
DisplayBoard(board, ROW, COL);

//游戏功能部分
while (1)
{
//玩家落子
PlayerMove(board, ROW, COL,arr);
DisplayBoard(board, ROW, COL);
\\落子后进行判断，由Winner()函数返回值可以看出，只要返回值是C就继续进行游戏
ret = Winner(board, ROW, COL,arr);
if (ret !='C')
{
break;
}
//电脑落子
ComMove(board, ROW, COL,arr);
printf("电脑落子位置是:(%d,%d)\n",arr[0]+1,arr[1]+1);
DisplayBoard(board, ROW, COL,arr);
ret = Winner(board, ROW, COL,arr);
if (ret != 'C')
{
break;
}
}

if (ret == '*')
{
printf("恭喜你，胜利！\n");
}
else if (ret == '#')
{
printf("很遗憾，失败了！\n");
}
else
{
printf("旗鼓相当，打成平局\n");
}
}

总结

    main.c文件的代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1

#include "game.h"

int main(void)
{
int input;
srand((unsigned int)time(NULL));
printf("****三子棋游戏****\n");
printf("玩家执子：*；电脑执子：#\n");
do
{
menu();
printf("请选择：>");
scanf("%d", &input);
switch (input)
{
case 1:
game();
break;
case 0:
printf("游戏结束。\n");
break;
default:
printf("输入错误,请重新输入！！！\n\n");
break;
}
} while (input);
return 0;
}

    game.c文件的代码如下：

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1
#include "game.h"

//打印菜单
void menu(void)
{
printf("*************************\n");
printf("**1.play*********0.exit**\n");
printf("*************************\n");
}

//初始化棋盘
void InitBoard(char board[ROW][COL],int  row, int col)
{
int i;
int j;
for (i = 0; i < row; i++)
{
for (j = 0; j < col; j++)
{
board[i][j] = ' ';
}
}
}

//显示棋盘
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
int i;
int j;
printf("     ");
for (j = 0; j < col; j++)
{
printf("%2d  ",j+1);
}
printf("\n\n");
for (i = 0; i < row; i++)
{
printf("%3d  ",i+1);
for (j = 0; j < col; j++)
{
printf(" %c ",board[i][j]);
if (j < col - 1)
{
printf("|");
}
}
printf("\n     ");
if (i < row - 1)
{
for (j = 0; j < col; j++)
{
printf("---");
if (j < col - 1)
{
printf("|");
}
}
}
printf("\n");
}
}

//玩家落子
void PlayerMove(char board[ROW][COL], int row, int col, int arr[])
{
int i;
int j;

printf("该玩家落子\n");
printf("请输入位置：");
printf("例如：1 1（该位置对应棋盘左上角第一格,输入完毕按enter键结束）\n");
while (1)
{
scanf("%d %d", &i, &j);
if ((i - 1) >= 0 && (i - 1) < row && (j - 1) >= 0 && (j - 1) < row )
{
if (board[i - 1][j - 1] == ' ')
{
board[i - 1][j - 1] = '*';
arr[0] = i-1;
arr[1] = j-1;
return arr;
}
else
{
printf("该位置已有棋子，请重新输入！！\n");
}
}
else 
{
printf("输入坐标不在棋盘范围内，请重新输入！！\n");
}
}
}
//电脑落子
void ComMove(char board[ROW][COL], int row, int col,int arr[])
{
printf("该电脑落子：\n");
int i;
int j;
while (1)
{
i = rand() % row;
j = rand() % col;
if (board[i][j ] == ' ')
{
board[i][j] = '#';
arr[0] = i;
arr[1] = j;
return arr;
}
}
}

//判断输赢
char Winner(char board[ROW][COL], int row, int col,int arr[])
{
int i;
int j;
int x = arr[0];
int y = arr[1];
int count[4] = {1,1,1,1};

//向左检查
for (i = x+1; i < row; i++)
{
if (board[i][y] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[0])++;
}
else
{
break;
}
}
//向右检查
for (i = x-1; i >= 0; i--)
{
if (board[i][y] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[0])++;
}
else
{
break;
}
}

//向上检查
for (j = y+1; j < col; j++)
{
if (board[x][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[1])++;
}
else
{
break;
}
}

//向下检查
for (j = y-1; j >= 0; j--)
{
if (board[x][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[1])++;
}
else
{
break;
}
}

//向右上检查
i = x + 1;
j = y + 1;
while (i < row && j < col)
{
if (board[i][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[2])++;
i++;
j++;
}
else
{
break;
}
}
//向左下检查
i = x - 1;
j = y - 1;
while (i >= 0 && j >= 0)
{
if (board[i][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[2])++;
i--;
j--;
}
else
{
break;
}
}

//向左上检查
i = x - 1;
j = y + 1;
while (i >= 0 && j < col)
{
if (board[i][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[3])++;
i--;
j++;
}
else
{
break;
}
}

//向右下检查
i = x + 1;
j = y - 1;
while (i < row && j >= 0)
{
if (board[i][j] == board[x][y] && board[x][y] != ' ')
{
(count[3])++;
i++;
j--;
}
else
{
break;
}
}

for (i = 0; i < 4; i++)
{
if (count[i] >= COUNT)
{
return board[x][y];
}
}

//棋盘是否满？
int ret = IsFull(board, ROW, COL);
if (ret)
{
return 'E';
}
return 'C';
}

//判断棋盘是否落满子
int IsFull(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
int i;
int j;
for (i = 0; i < row; i++)
{
for (j = 0; j< row; j++)
{
if (board[i][j] == ' ')
{
return 0;
}
}
}
return 1;
}

//游戏主体
void game(void)
{
char ret;

//用于接收落子坐标
int arr[2];

//游戏界面部分
//创建一个棋盘
char board[ROW][COL] = { 0 };
//初始化棋盘
InitBoard(board, ROW, COL);
//打印棋盘
DisplayBoard(board, ROW, COL);

//游戏功能部分
while (1)
{
//玩家落子
PlayerMove(board, ROW, COL,arr);
DisplayBoard(board, ROW, COL);
ret = Winner(board, ROW, COL,arr);
if (ret !='C')
{
break;
}
//电脑落子
ComMove(board, ROW, COL,arr);
printf("电脑落子位置是:(%d,%d)\n",arr[0]+1,arr[1]+1);
DisplayBoard(board, ROW, COL,arr);
ret = Winner(board, ROW, COL,arr);
if (ret != 'C')
{
break;
}
}
if (ret == '*')
{
printf("恭喜你，胜利！\n");
}
else if (ret == '#')
{
printf("很遗憾，失败了！\n");
}
else
{
printf("旗鼓相当，打成平局\n");
}
}

    game.h头文件代码如下：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

#ifndef __GAME_H__
#define __GAME_H__

#define COL 5
#define ROW 5
#define COUNT 3

void menu(void);
void game(void);
void InitBoard(char board[ROW][COL], int row, int col);
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col);
void PlayerMove(char board[ROW][COL], int row, int col,int arr[]);
void ComMove(char board[ROW][COL], int row, int col,int arr[]);
char Winner(char board[ROW][COL], int row, int col,int arr[]);
int IsFull(char board[ROW][COL], int row, int col);
#endif