c语言五子棋人机对战设计思路_c++五子棋源代码

(28) 2024-09-25 19:01:01

1.项目分析

c语言五子棋人机对战设计思路_c++五子棋源代码 (https://mushiming.com/)  第1张

 

2.项目目标

  1. AI的基础应用
  2. 算法的设计和实现
  3. C语言的图形界面程序开发

3.项目准备

  1. VS/VC++(任意版本)
  2. easyx图形库(直接双击即可安装)
  3. 领取素材(图片、音效)传送门

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4.创建项目

  1. 创建空项目。
  2. 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

#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

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:

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黑色区域,透明背景的PNG图片显示不了。

解决方案:

  1. 导入工具库tools.h, tools.cpp
  2. 修改代码

#include "tools.h"

int main(void) {

init();

while (1) {

MOUSEMSG msg = GetMouseMsg();

if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN) {

//putimage(msg.x, msg.y, &chessBlackImg);

drawPNG(&chessBlackImg, msg.x, msg.y);

}

}

system("pause");

return 0;

}

效果:

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修改

drawPNG(&chessBlackImg, msg.x, msg.y);

drawPNG(&chessBlackImg, msg.x - 0.5 * BLOCK_SIZE, msg.y - 0.5 * BLOCK_SIZE);

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 看上去,很完美,但是有一个严重的BUG

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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

#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

#include "ChessData.h"

ChessData game;

初始化数据模型

ChessData.h

void initChessData(ChessData*); // 开始游戏

ChessData.cpp

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

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。

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在main.cpp中添加变量,存储有效点击的位置

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

const int POS_OFFSET = BLOCK_SIZE * 0.4; // 20 鼠标点击的模糊距离上限

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

int main(void) {

init();

while (1) {

MOUSEMSG msg = GetMouseMsg();

if (msg.uMsg == WM_LBUTTONDOWN && clickBoard(msg)) {

//putimage(msg.x, msg.y, &chessBlackImg);

//drawPNG(&chessBlackImg, msg.x - 0.5 * BLOCK_SIZE, msg.y - 0.5 * BLOCK_SIZE);

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:

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8.优化项目架构

  1. 封装画棋子的代码
  1. 在ChessData.h中添加棋子类型

typedef enum {

    CHESS_WHITE = -1,

    CHESS_BLACK = 1

} chess_kind_t;

  1. 在main.cpp封装“落子”代码

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);

}

}

 

  1. 落子

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

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:

void updateGameMap(ChessData* data, int row, int col);

在ChessData.cpp中添加实现。

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:

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

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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

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 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:

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如果黑棋走这个点

产生效果

评分

连2

10

死3

30

活3

40

死4

60

活4

200

连5

20000

如果白棋AI走这个点

产生效果

评分

连1(普通)

5

连2

10

死3

25

活3

50

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

void calculateScore(ChessData* data);

ChessData.cpp

#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

typedef struct point {

    int row;

    int col;

} point_t;

point_t actionByAI(ChessData* data); // 机器执行下棋

ChessData.cpp

#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

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。

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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

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 从当前棋子的左上角开始,向右下方数5个

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从当前棋子的左上第2个开始,向右下方数5个

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从当前棋子的左上第3个开始,向右下方数5个

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 从当前棋子的左上第4个开始,向右下方数5个

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ChessData.h

bool checkWin(ChessData* game, int row, int col); //row,col表示当前落子

ChessData.cpp

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。

c语言五子棋人机对战设计思路_c++五子棋源代码 (https://mushiming.com/)  第29张

 

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!

编程学习资料分享:

c语言五子棋人机对战设计思路_c++五子棋源代码 (https://mushiming.com/)  第30张c语言五子棋人机对战设计思路_c++五子棋源代码 (https://mushiming.com/)  第31张

THE END

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