c语言五子棋人机对战设计思路_c++五子棋源代码
1.项目分析
2.项目目标
- AI的基础应用
- 算法的设计和实现
- C语言的图形界面程序开发
3.项目准备
- VS/VC++（任意版本）
- easyx图形库（直接双击即可安装）
- 领取素材（图片、音效）传送门
4.创建项目
- 创建空项目。
- 把素材拷贝到项目目录下
5.画棋盘
画棋盘，播放开局提示、播放背景音乐
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#include <graphics.h> //easyx图像库的头文件 #include <windows.h> #include <mmsystem.h> //播放音乐的头文件 #pragma comment(lib, "winmm.lib")
void init() { initgraph(897, 895); loadimage(0, "res/棋盘.jpg");
mciSendString("play res/start.wav", 0, 0, 0); mciSendString("play res/bg.mp3 repeat", 0, 0, 0); }
int main(void) { init();
system("pause"); return 0; } |
6.画棋子
鼠标点击后，在点击位置画棋子
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IMAGE chessBlackImg; IMAGE chessWhiteImg; const float BLOCK_SIZE = 67.4; // 格子的大小
void init() { ......
loadimage(&chessBlackImg, "res/black.png", BLOCK_SIZE, BLOCK_SIZE, true); loadimage(&chessWhiteImg, "res/white.png", BLOCK_SIZE, BLOCK_SIZE, true); }
int main(void) { init();
while (1) { MOUSEMSG msg = GetMouseMsg(); if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN) { putimage(msg.x, msg.y, &chessBlackImg); } }
system("pause"); return 0; } |
效果：
黑色区域，透明背景的PNG图片显示不了。
解决方案：
- 导入工具库tools.h, tools.cpp
- 修改代码
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#include "tools.h"
int main(void) { init();
while (1) { MOUSEMSG msg = GetMouseMsg(); if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN) {
drawPNG(&chessBlackImg, msg.x, msg.y); } }
system("pause"); return 0; } |
效果：
修改
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drawPNG(&chessBlackImg, msg.x - 0.5 * BLOCK_SIZE, msg.y - 0.5 * BLOCK_SIZE); |
看上去，很完美，但是有一个严重的BUG
当不在交叉点准确点击时，就会出现以上情况。
解决方案：
需要判断这个点击是否是合法未知的点击，并允许一定的偏差
7.判断有效的点击
定义数据模型
因为点击时，要判断是否在已经有棋子的位置上点击（不能在已经落子的位置点击）
所以需要定义一个数据模型，来表示当前的所有棋子数据。
【模块化开发思想】
创建ChessData.h, 并把main.cpp中的与围棋相关的全局数据，剪贴到ChessData.h中
ChessData.h
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#pragma once
const float BLOCK_SIZE = 67.4; // 格子的大小 const int BOARD_GRAD_SIZE = 13; //13x13棋盘大小 const int POS_OFFSET = BLOCK_SIZE * 0.4; // 20 鼠标点击的模糊距离上限
struct ChessData { // 存储当前游戏棋盘和棋子的情况,空白为0，黑子1，白子-1 int chessMap[BOARD_GRAD_SIZE][BOARD_GRAD_SIZE];
// 存储各个点位的评分情况，作为AI下棋依据 int scoreMap[BOARD_GRAD_SIZE][BOARD_GRAD_SIZE];
// 标示下棋方, true:黑棋方 false: AI 白棋方（AI方） bool playerFlag; }; |
在main.cpp中添加围棋数据变量game
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#include "ChessData.h"
ChessData game; |
初始化数据模型
ChessData.h
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void initChessData(ChessData*); // 开始游戏 |
ChessData.cpp
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void initChessData(ChessData *data) { if (!data)return; memset(data->chessMap, 0, sizeof(data->chessMap)); memset(data->scoreMap, 0, sizeof(data->scoreMap)); data->playerFlag = true; } |
main.cpp
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void init() { ...... // 初始化游戏模型 initChessData(&game); } |
判断有效点击
判断原理
先计算出绿点，然后分别计算出3个黑点位置，计算当前位置离4个点的位置。
如果小于阈值（POS_OFFSET），就认为选择了哪个点。
在main.cpp中添加变量，存储有效点击的位置
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int clickPosRow, clickPosCol; // 存储点击的位置 |
判断是否是有效点击，如果是有效点击，返回true并把结果保存到全局变量clickPosRow、 clickPosCol;
ChessData.h
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const int POS_OFFSET = BLOCK_SIZE * 0.4; // 20 鼠标点击的模糊距离上限 |
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bool clickBoard(MOUSEMSG msg) { int x = msg.x; int y = msg.y;
int col = (x - margin_x) / BLOCK_SIZE; int row = (y - margin_y) / BLOCK_SIZE;
int leftTopPosX = margin_x + BLOCK_SIZE * col; int leftTopPosY = margin_y + BLOCK_SIZE * row;
int len; int selectPos = false;
do { len = sqrt((x - leftTopPosX) * (x - leftTopPosX) + (y - leftTopPosY) * (y - leftTopPosY)); if (len < POS_OFFSET) { clickPosRow = row; clickPosCol = col; if (game.chessMap[clickPosRow][clickPosCol] == 0) { selectPos = true; } break; }
// 距离右上角的距离 len = sqrt((x - leftTopPosX - BLOCK_SIZE) * (x - leftTopPosX - BLOCK_SIZE) + (y - leftTopPosY) * (y - leftTopPosY)); if (len < POS_OFFSET) { clickPosRow = row; clickPosCol = col + 1; if (game.chessMap[clickPosRow][clickPosCol] == 0) { selectPos = true; } break; }
// 距离左下角的距离 len = sqrt((x - leftTopPosX) * (x - leftTopPosX) + (y - leftTopPosY - BLOCK_SIZE) * (y - leftTopPosY - BLOCK_SIZE)); if (len < POS_OFFSET) { clickPosRow = row + 1; clickPosCol = col; if (game.chessMap[clickPosRow][clickPosCol] == 0) { selectPos = true; } break; }
// 距离右下角的距离 len = sqrt((x - leftTopPosX - BLOCK_SIZE) * (x - leftTopPosX - BLOCK_SIZE) + (y - leftTopPosY - BLOCK_SIZE) * (y - leftTopPosY - BLOCK_SIZE)); if (len < POS_OFFSET) { clickPosRow = row + 1; clickPosCol = col + 1;
if (game.chessMap[clickPosRow][clickPosCol] == 0) { selectPos = true; } break; } } while (0);
return selectPos; } |
实现有效点击
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int main(void) { init();
while (1) { MOUSEMSG msg = GetMouseMsg(); if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN && clickBoard(msg)) {
int x = margin_x + clickPosCol * BLOCK_SIZE - 0.5 * BLOCK_SIZE; int y = margin_y + clickPosRow * BLOCK_SIZE - 0.5 * BLOCK_SIZE; drawPNG(&chessBlackImg, x, y); } }
system("pause"); return 0; } |
测试效果：
8.优化项目架构
- 封装画棋子的代码
- 在ChessData.h中添加棋子类型
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typedef enum { CHESS_WHITE = -1, CHESS_BLACK = 1 } chess_kind_t; |
- 在main.cpp封装“落子”代码
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void chessDown(int row, int col, chess_kind_t kind) { mciSendString("play res/down7.WAV", 0, 0, 0);
int x = margin_x + col * BLOCK_SIZE - 0.5 * BLOCK_SIZE; int y = margin_y + row * BLOCK_SIZE - 0.5 * BLOCK_SIZE;
if (kind == CHESS_WHITE) { drawPNG(&chessWhiteImg, x, y); } else { drawPNG(&chessBlackImg, x, y); } } |
- 落子
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int main(void) { init();
while (1) { MOUSEMSG msg = GetMouseMsg(); if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN && clickBoard(msg)) { chessDown(clickPosRow, clickPosCol, CHESS_BLACK); } }
system("pause"); return 0; } |
2.优化项目架构
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bool checkOver() { // 检查游戏是否结束 return false; }
void AI_GO() { //AI走棋
}
void manGo() { // 玩家走棋 chessDown(clickPosRow, clickPosCol, CHESS_BLACK); }
int main(void) { init();
while (1) { MOUSEMSG msg = GetMouseMsg(); if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN) { manGo(); if (checkOver()) { init(); continue; }
AI_GO(); if (checkOver()) { init(); continue; } } }
closegraph(); return 0; } |
9.更新游戏数据
人（黑方）落子后，还没有修改底层的游戏数据。
在ChessDatat.h添加接口：
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void updateGameMap(ChessData* data, int row, int col); |
在ChessData.cpp中添加实现。
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void updateGameMap(ChessData* data, int row, int col) { if (!data)return; if (data->playerFlag) data->chessMap[row][col] = 1; else data->chessMap[row][col] = -1;
data->playerFlag = !data->playerFlag; // 换手 } |
应用更新：
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void manGo() { // 玩家走棋 chessDown(clickPosRow, clickPosCol, CHESS_BLACK); updateGameMap(&game, clickPosRow, clickPosCol); } |
10.实现AI走棋
五子棋入门
连2
活3
死3
活4
死4
连5（赢）
AI走棋原理
计算每个合法的落子点的“权值”，然后再权值最大的点落子
以后，可以在这个基础之上，实现多个层次的计算.
对于每个空白点，分别计算周围的八个方向
因为在计算某个方向时，正向和反向需同时考虑，所以实际上只需计算4个方向即可：
如果黑棋走这个点
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产生效果 |
评分 |
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连2 |
10 |
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死3 |
30 |
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活3 |
40 |
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死4 |
60 |
|
活4 |
200 |
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连5 |
20000 |
如果白棋AI走这个点
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产生效果 |
评分 |
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连1（普通） |
5 |
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连2 |
10 |
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死3 |
25 |
|
活3 |
50 |
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死4 |
55 |
|
活4 |
300 |
|
连5 |
30000 |
计算各点的“权值”
权值的计算，放在ChessData模块中。
ChessData.h
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void calculateScore(ChessData* data); |
ChessData.cpp
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#include <string.h> //memset函数
// 最关键的计算评分函数 void calculateScore(ChessData* data) { if (!data) return;
// 统计玩家或者电脑连成的子 int personNum = 0; // 玩家连成子的个数 int botNum = 0; // AI连成子的个数 int emptyNum = 0; // 各方向空白位的个数
// 清空评分数组 memset(data->scoreMap, 0, sizeof(data->scoreMap)); for (int row = 0; row < BOARD_GRAD_SIZE; row++) for (int col = 0; col < BOARD_GRAD_SIZE; col++) { // 空白点就算 if (row >= 0 && col >= 0 && data->chessMap[row][col] == 0) { // 遍历周围4个方向，分别计算正反两个方向 int directs[4][2] = { {1,0}, {1,1}, {0,1}, {-1,1 } }; for (int k = 0; k < 4; k++) { int x = directs[k][0]; int y = directs[k][1];
// 重置 personNum = 0; botNum = 0; emptyNum = 0;
// 对黑棋评分(正向） for (int i = 1; i <= 4; i++) { if (row + i * y >= 0 && row + i * y < BOARD_GRAD_SIZE && col + i * x >= 0 && col + i * x < BOARD_GRAD_SIZE && data->chessMap[row + i * y][col + i * x] == 1) { // 真人玩家的子 personNum++; } else if (row + i * y >= 0 && row + i * y < BOARD_GRAD_SIZE && col + i * x >= 0 && col + i * x < BOARD_GRAD_SIZE && data->chessMap[row + i * y][col + i * x] == 0) { // 空白位 emptyNum++; break; // 遇到空白位置，停止该方向的搜索 } else // 出边界，或者遇到白棋，就停止该方向的搜索 break; }
// 对黑棋评分(反向） for (int i = 1; i <= 4; i++) { if (row - i * y >= 0 && row - i * y < BOARD_GRAD_SIZE && col - i * x >= 0 && col - i * x < BOARD_GRAD_SIZE && data->chessMap[row - i * y][col - i * x] == 1) { // 玩家的子 personNum++; } else if (row - i * y >= 0 && row - i * y < BOARD_GRAD_SIZE && col - i * x >= 0 && col - i * x < BOARD_GRAD_SIZE && data->chessMap[row - i * y][col - i * x] == 0) { // 空白位 emptyNum++; break; } else // 出边界，或者有AI自己的棋子 break; }
if (personNum == 1) // 杀二 data->scoreMap[row][col] += 10; else if (personNum == 2) { // 杀三 if (emptyNum == 1) // 死三 data->scoreMap[row][col] += 30; else if (emptyNum == 2) // 活三 data->scoreMap[row][col] += 40; } else if (personNum == 3) { // 杀四 if (emptyNum == 1) //死四 data->scoreMap[row][col] += 60; else if (emptyNum == 2) //活四 data->scoreMap[row][col] += 200; } else if (personNum == 4) // 杀五 data->scoreMap[row][col] += 20000;
// 进行一次清空 emptyNum = 0;
// 对白棋评分(正向） for (int i = 1; i <= 4; i++) { if (row + i * y > 0 && row + i * y < BOARD_GRAD_SIZE && col + i * x > 0 && col + i * x < BOARD_GRAD_SIZE && data->chessMap[row + i * y][col + i * x] == -1) { // 玩家的子 botNum++; } else if (row + i * y > 0 && row + i * y < BOARD_GRAD_SIZE && col + i * x > 0 && col + i * x < BOARD_GRAD_SIZE && data->chessMap[row + i * y][col + i * x] == 0) { // 空白位 emptyNum++; break; } else break; }
// 对白棋评分(反向） for (int i = 1; i <= 4; i++) { if (row - i * y > 0 && row - i * y < BOARD_GRAD_SIZE && col - i * x > 0 && col - i * x < BOARD_GRAD_SIZE && data->chessMap[row - i * y][col - i * x] == -1) { // AI的子 botNum++; } else if (row - i * y > 0 && row - i * y < BOARD_GRAD_SIZE && col - i * x > 0 && col - i * x < BOARD_GRAD_SIZE && data->chessMap[row - i * y][col - i * x] == 0) { // 空白位 emptyNum++; break; } else // 出边界 break; }
if (botNum == 0) // 普通下子 data->scoreMap[row][col] += 5; else if (botNum == 1) // 活二 data->scoreMap[row][col] += 10; else if (botNum == 2) { if (emptyNum == 1) // 死三 data->scoreMap[row][col] += 25; else if (emptyNum == 2) data->scoreMap[row][col] += 50; // 活三 } else if (botNum == 3) { if (emptyNum == 1) // 死四 data->scoreMap[row][col] += 55; else if (emptyNum == 2) data->scoreMap[row][col] += 300; // 活四 } else if (botNum >= 4) data->scoreMap[row][col] += 30000; // 活五，应该具有最高优先级
} } } } |
AI思考落子点
在各落子点，找到分值最大的点。如果有多个分值相同的点，直接在其中取一个随机点。
在ChesssData模块实现。
ChessData.h
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typedef struct point { int row; int col; } point_t;
point_t actionByAI(ChessData* data); // 机器执行下棋 |
ChessData.cpp
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#include <time.h> #include <stdlib.h>
point_t actionByAI(ChessData *data) { // 计算评分 calculateScore(data);
// 从评分中找出最大分数的位置 int maxScore = 0; //std::vector<std::pair<int, int>> maxPoints; point_t maxPoints[BOARD_GRAD_SIZE * BOARD_GRAD_SIZE] = { 0, }; int k=0;
for (int row = 0; row < BOARD_GRAD_SIZE; row++) for (int col = 0; col < BOARD_GRAD_SIZE; col++) { // 前提是这个坐标是空的 if (data->chessMap[row][col] == 0) { if (data->scoreMap[row][col] > maxScore) // 找最大的数和坐标 { //maxPoints.clear(); memset(maxPoints, 0, sizeof(maxPoints)); k = 0; maxScore = data->scoreMap[row][col]; //maxPoints.push_back(std::make_pair(row, col)); maxPoints[k].row = row; maxPoints[k].col = col; k++; } else if (data->scoreMap[row][col] == maxScore) { // 如果有多个最大的数，都存起来 //maxPoints.push_back(std::make_pair(row, col)); maxPoints[k].row = row; maxPoints[k].col = col; k++; } } }
// 随机落子，如果有多个点的话 srand((unsigned)time(0)); int index = rand() % k; return maxPoints[index]; } |
实现AI落子
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void AI_GO() { //AI走棋 point_t point = actionByAI(&game); clickPosRow = point.row; clickPosCol = point.col;
Sleep(1000); //AI计算的太快，此处以假装思考 chessDown(clickPosRow, clickPosCol, CHESS_WHITE); updateGameMap(&game, clickPosRow, clickPosCol); } |
11判断棋局是否结束
在ChessData模块定义判断输赢的接口
原理分析：
在4个方向上搜索。
以右下方向为例：（黑色棋子表示刚下的棋子）
从当前棋子开始，向右下方数5个
从当前棋子的左上角开始，向右下方数5个
从当前棋子的左上第2个开始，向右下方数5个
从当前棋子的左上第3个开始，向右下方数5个
从当前棋子的左上第4个开始，向右下方数5个
ChessData.h
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bool checkWin(ChessData* game, int row, int col); //row,col表示当前落子 |
ChessData.cpp
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bool checkWin(ChessData* game, int row, int col) { // 横竖斜四种大情况，每种情况都根据当前落子往后遍历5个棋子，有一种符合就算赢 // 水平方向 for (int i = 0; i < 5; i++) { // 往左5个，往右匹配4个子，20种情况 if (col - i >= 0 && col - i + 4 < BOARD_GRAD_SIZE && game->chessMap[row][col - i] == game->chessMap[row][col - i + 1] && game->chessMap[row][col - i] == game->chessMap[row][col - i + 2] && game->chessMap[row][col - i] == game->chessMap[row][col - i + 3] && game->chessMap[row][col - i] == game->chessMap[row][col - i + 4]) return true; }
// 竖直方向(上下延伸4个) for (int i = 0; i < 5; i++) { if (row - i >= 0 && row - i + 4 < BOARD_GRAD_SIZE && game->chessMap[row - i][col] == game->chessMap[row - i + 1][col] && game->chessMap[row - i][col] == game->chessMap[row - i + 2][col] && game->chessMap[row - i][col] == game->chessMap[row - i + 3][col] && game->chessMap[row - i][col] == game->chessMap[row - i + 4][col]) return true; }
// “/"方向 for (int i = 0; i < 5; i++) { if (row + i < BOARD_GRAD_SIZE && row + i - 4 >= 0 && col - i >= 0 && col - i + 4 < BOARD_GRAD_SIZE && // 第[row+i]行，第[col-i]的棋子，与右上方连续4个棋子都相同 game->chessMap[row + i][col - i] == game->chessMap[row + i - 1][col - i + 1] && game->chessMap[row + i][col - i] == game->chessMap[row + i - 2][col - i + 2] && game->chessMap[row + i][col - i] == game->chessMap[row + i - 3][col - i + 3] && game->chessMap[row + i][col - i] == game->chessMap[row + i - 4][col - i + 4]) return true; }
// “\“ 方向 for (int i = 0; i < 5; i++) { // 第[row+i]行，第[col-i]的棋子，与右下方连续4个棋子都相同 if (row - i >= 0 && row - i + 4 < BOARD_GRAD_SIZE && col - i >= 0 && col - i + 4 < BOARD_GRAD_SIZE && game->chessMap[row - i][col - i] == game->chessMap[row - i + 1][col - i + 1] && game->chessMap[row - i][col - i] == game->chessMap[row - i + 2][col - i + 2] && game->chessMap[row - i][col - i] == game->chessMap[row - i + 3][col - i + 3] && game->chessMap[row - i][col - i] == game->chessMap[row - i + 4][col - i + 4]) return true; }
return false; } |
调用AI接口
main.cpp
|
#include <stdio.h>
bool checkOver() { if (checkWin(&game, clickPosRow, clickPosCol)) { Sleep(1500); if (game.playerFlag == false) { //黑棋赢（玩家赢）,此时标记已经反转，轮到白棋落子 mciSendString("play res/不错.mp3", 0, 0, 0); loadimage(0, "res/胜利.jpg"); } else { mciSendString("play res/失败.mp3", 0, 0, 0); loadimage(0, "res/失败.jpg"); }
getch(); return true; } return false; } |
显示分数
在胜利窗口，或者失败窗口中，显示分数。
main.cpp
|
#define INIT_SCORE 1000 int score; // 当前分数
void initScore() { // 显示分数的字体设置 settextcolor(WHITE); settextstyle(50, 0, "微软雅黑");
FILE *fp = fopen("score.data", "rb"); if (fp == NULL) { score = INIT_SCORE; } else { fread(&score, sizeof(score), 1, fp); } if (fp)fclose(fp); }
void init() { ......
initScore(); } |
更新分数
ChessData.cpp
|
bool checkOver() { if (checkWin(&game, clickPosRow, clickPosCol)) { Sleep(1500); if (game.playerFlag == false) { //黑棋赢（玩家赢）,此时标记已经反转，轮到白棋落子 mciSendString("play res/不错.mp3", 0, 0, 0); loadimage(0, "res/胜利.jpg"); score += 100; } else { mciSendString("play res/失败.mp3", 0, 0, 0); loadimage(0, "res/失败.jpg"); score -= 100; }
// 显示分数 char scoreText[64]; sprintf(scoreText, "当前分数 ：%d", score); outtextxy(310, 800, scoreText);
// 记录分数 FILE* fp = fopen("score.data", "wb"); fwrite(&score, sizeof(score), 1, fp); fclose(fp);
getch(); return true; } return false; } |
12.项目迭代
服务器端业务开发。
3.AI迭代
使用搜索树，提高算度。
C语言C++编程学习交流圈子，：【】
整理分享（多年学习的源码、项目实战视频、项目笔记，基础入门教程）
欢迎转行和学习编程的伙伴，利用更多的资料学习成长比自己琢磨更快哦！
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