姓名学号： 黄浩
学 院：理学院
专业年级：2013级信息与计算科学1班
课程：软件工程
设计题目：井字棋游戏
2015年 12 月
本科课程设计说明书
目 录
1 引言 ……………………………………………………………………………… 1 2 软件开发可行性分析 …………………………………………………………… 1
2.1 可行性分析 …………………………………………………………………… 1
2.2 软件开发进度安排 …………………………………………………………… 1 3 软件需求分析 …………………………………………………………………… 2 4 软件设计 ………………………………………………………………………… 2
4.1 概要设计 ……………………………………………………………………… 2
4.2 详细设计 ……………………………………………………………………… 4 5 编程实现 ………………………………………………………………………… 5
5.1 软件开发环境介绍 …………………………………………………………… 5
5.2 相关工具的选取 ……………………………………………………………… 5
5.3 软件所需的硬件设备 ………………………………………………………… 5
5.4 系统运行环境 ………………………………………………………………… 5
5.5 软件实现 ……………………………………………………………………… 5 6 测试 ……………………………………………………………………………… 14 总结 …………………………………………………………………………………… 15
本科课程设计说明书 第1页 共3页
1引 言
在课程设计项目中，井字棋游戏设计作为初学者的我们来说，是个比较适合和有研究意义的题目。 “井字棋”游戏（又叫“三子棋”），或是一字棋，是一款十分经典的益智小游戏，想必很多玩家都有玩过。“井字棋”的棋盘很简单，是一个3×3的格子，很像中国文字中的“井”字，所以得名“井字棋”。“井字棋”游戏的规则与“五子棋”十分类似，“五子棋”的规则是一方首先五子连成一线就胜利；“井字棋”是一方首先三子连成一线就胜利。虽然这只是个很简单的小游戏，但作为初学者的我们认识项目设计的技巧与结构及其概念的理解，封装性、继承派生、多肽的理解及实现，是比较好的课题。对我们以后的大型程序的设计奠定了基础。所以作为我们这次的课程设计项目来说，我们认为是个很好的、有可研究性的设计项目。
井字棋，英文名叫Tic-Tac-Toe，是一种在3*3格子上进行的连珠游戏，和五子棋比较类似，由于棋盘一般不画边框，格线排成井字故得名。游戏需要的工具仅为纸和笔，然后由分别代表O和X的两个游戏者轮流在格子里留下标记（一般来说先手者为X）
2 软件开发可行性分析 2．1 可行性分析
该游戏具有较高的可行性，具体分析如下：
1.该游戏的开发语言是C#，其凭着高效的开发速度、安全、便捷，使系统开发变得更加容易。
2.游戏运行的硬件环境要求低，一般配置的计算机硬件就可以运行游戏，游戏上手容易，操作简洁。
2．2 软件开发进度安排
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3 软件需求分析
1.玩家按下按键后可以选择开始游戏。
2.开始游戏时可以选择O\X子。
3.玩家可以随时退出游戏。
4.玩家可以重新开始。
4软件设计
井字棋游戏初始化开始界面会提示玩家选择是否先下。选择是则先下则为x,否则为o,游戏有3×3的棋盘，分别由两人执O和X轮流下棋，类似五子棋的玩法,到一方三子连珠的时候，该玩家为胜者.通过计分板计算比分!
4.1概要设计
井字棋中，假设使用“X”的是人，使用“O”的是计算机。“X”方先走，设定X方的最大利益为正无穷（程序使用常量+INFINITY表示），O方的最大利益为负无穷（程序中使用-INFINITY表示），即X方和O方走的每步棋都要力图使自己的利益最大化，而使对方的利益最小化。这样我们称X方为MAX（因为他总是追求更大的值），
本科课程设计说明书 第3页 共5页
O方为MIN（它总是追求更小的值），各自都为争取自己的最大获益而努力。现在举例说明，比如图4所示的棋局树：
图1棋局形成的树
X方先走，有三种选择，如图4中第二层所示。假设X方选择最左边的走法，那么O方接下来将有5种走法，O方会选择最小化的走法，即值为-1的走法，因为它的最大利益是负无穷；同理，X方的另外两种走法会分别得到O方的最小值1和-2。这样，对于X方来说，三种走法会导致O方最小化值分别为-1、1、-2，X方的最佳策略则是选择其中最大的，即第二层中间的走法，因为它的最大利益是正无穷，这就是极小极大算法的体现——X方的选择总是极大化，O方的选择总是极小化。
对于其中那些值的是如何计算的，我们举例说明，比如对于第三层最左边的棋局，在这种状态下，如果把棋局空白处都填上X，则X共有6中3连子情况，即获胜情况；如果把空白处都填上O，则O共有5种3连子情况，所以结果是二者相减等于1。
在具体走起过程中，MAX面对MIN最大获利中的最小值时，会选择其中最大的，比如图4第二层小括号内的值都是第三层中能使MIN最大获利的最小值，这时候MAX选择其中最大的，这对MAX最为有利，所以MAX方选择图4第二层中间的走法最好。同样道理，MIN也会一样，选择对自己最有利的，即MAX有可能获得的最大值。这时候，MIN在走棋时会考虑MAX方占据哪个位置对MAX最有利，然后MIN把这个位置先占了。有点难理解，其实就是抢先把对对手有利的位置抢占了。
简单说，X方或者MAX方的走棋时由人来控制的，我们不仔细说了。对于O方或者MIN方，它走棋时要考虑哪个位置对X方最有利，然后把该位置占据，即O的最佳走棋就是X的最佳走棋。所以O在走棋之前，先站在X的角度寻找最佳走棋位置。后文中minimax方法就是站在X角度来考虑极小极大算法，找到X的最佳走棋位置，然后由O方来占据该位置。
2、极小极大算法
整个算法包括如下几个部分：
首先要有一个评估方法gameState，对每走一步棋后的棋局进行评估，估值为WIN常量说明X方，即MAX方获胜；估值为LOSE则O方，即MIN方获胜；估值DRAW为平局；估值为INPROGRESS，说明棋未走完；估值为DOUBLE_LINK，说明棋局中有两连子情况
然后用一个minimax方法寻找在当前棋局状态下X方的最佳位置， X方的最佳位置就是当X走该位置后，O方所有走法中最小值里的最大值，比如图4中第二层X 的
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位置选择。当找到该位置后，由O方来抢先占据该位置。
最后用两个递归方法min和max来遍历所有的棋局。min方法负责找出O方的最小值，比如图1第二层最左边的棋局会导致5中O方的走法，min方法就是找出这5种走法中的最小值。同理，max方法负责找出X方的最大值，比如图1第二层三种棋局中的中间棋局。
4.2 详细设计
流程图:
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5 编程实现
5.1软件开发环境介绍
迷宫游戏开发是基于C/S模式，开发环境是Windows 7下的Visual Studio 2010。迷宫游戏设计没有使用到关于后台数据库的功能。借助Visual Studio 2010集成开发环境，软件开发工作将变得更为简单便捷，业务决策也会变得更为有效。任何规模的组织都可以使用Visual Studio 2015快速创建应用程序，这些应用程序能够利用Windows操作系统，使其成为更安全、更易于管理、更可靠的应用程序。
5.2相关工具的选取
C#是基于C语言和Microsfot.NET平台开发的。它使得程序员可以快速地编写各种基于Microsoft .NET平台的应用程序，Microsoft .NET提供了一系列的工具和服务来最大程度地开发利用计算与通讯领域。C#的编程思想JAVA类似。且其组件及控件的使用容易，且上手方面，适合短期时间内高效迅速的开发出具有一定功能的软件。
迷宫游戏使用了面板容器、透明容器、标签等控件。调用的触发事件主要有按键事件，鼠标时间，定时器事件。
5.3 软件所需硬件设备
? Windows xp及以上版本操作系统；
? 鼠标；
? VGA或LCD显示器；
5.4 系统运行环境
服务器端：无
客户端：Windows xp及以上版本操作系统；
5.5 软件实现
1、软件介绍
确认框
:
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游戏开始界面：
游戏胜负的界面：
2、游戏主要代码介绍：
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
namespace Tictactoe
{
class AITicTacToe
{
public AITicTacToe() {
InitBoard();
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}
List<int> indexWin = new List<int>(new int[]{0,0,0});
List<Player> Board = new List<Player>();
List<Player> TemporaryBoard = new List<Player>();
public enum Player {
X,
O,
S
}
private Player turn;
public List<Player> getBoard()
{
return Board;
}
public List<int> getIndices() {
return indexWin;
}
public void clearIndices() {
indexWin[0] = 0;
indexWin[1] = 0;
indexWin[2] = 0;
}
public void InitBoard() {
Board.Clear();
for (int i = 0; i < 9; i++)
{
Board.
Add(Player.S);
}
}
public void setValueOnBoard(int index)
{
Board[index]=this.getAttacker();
}
public void getNextAttacker()
{
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turn = (turn == Player.X) ? Player.O : Player.X;
}
public Player getAttacker()
{
return turn;
}
public void setAttacker(Player player)
{
this.turn = player;
}
public Boolean HasWinner(List<Player> tempBoard)
{
if (this.checkDiagonal(tempBoard) || this.checkHorizontal(tempBoard) || this.checkVertical(tempBoard)) {
return true;
}
return false;
}
public Boolean isDraw(List<Player> tempBoard)
{
int ctr = 0;
foreach (Player player in tempBoard) {
if (player == Player.S) {
ctr++;
}
}
return (ctr == 0) ? true: false;
}
private Boolean checkDiagonal(List<Player> tempBoard)
{
if (tempBoard[0] == tempBoard[4] && tempBoard[0] == tempBoard[8]) {
if (tempBoard[0] != Player.S)
{
indexWin[0] = 0;
indexWin[1] = 4;
indexWin[2] = 8;
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return true;
}
}
if (tempBoard[2] == tempBoard[4] && tempBoard[2] == tempBoard[6]) {
if (tempBoard[2] != Player.S)
{
indexWin[0] = 2;
indexWin[1] = 4;
indexWin[2] = 6;
return true;
}
}
return false;
}
private Boolean checkHorizontal(List<Player> tempBoard){
// check if Board[0],Board[1] and Board[2] are equals
if (tempBoard[0] == tempBoard[1] && tempBoard[0] == tempBoard[2]) {
if (tempBoard[0] != Player.S) {
indexWin[0] = 0;
indexWin[1] = 1;
indexWin[2] = 2;
return true;
}
}
if (tempBoard[3] == tempBoard[4] && tempBoard[3] == tempBoard[5]) {
if (tempBoard[3] != Player.S)
{
indexWin[0] = 3;
indexWin[1] = 4;
indexWin[2] = 5;
return true;
}
}
if (tempBoard[6] == tempBoard[7] && tempBoard[6] == tempBoard[8]) {
if (tempBoard[6] != Player.S)
{
indexWin[0] = 6;
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indexWin[1] = 7;
indexWin[2] = 8;
return true;
}
}
return false;
}
private Boolean checkVertical(List<Player> tempBoard)
{
if (tempBoard[0] == tempBoard[3] && tempBoard[0] == tempBoard[6]) {
if (tempBoard[0] != Player.S)
{
indexWin[0] = 0;
indexWin[1] = 3;
indexWin[2] = 6;
return true;
}
}
if (tempBoard[1] == tempBoard[4] && tempBoard[1] == tempBoard[7]) {
if (tempBoard[1] != Player.S)
{
indexWin[0] = 1;
indexWin[1] = 4;
indexWin[2] = 7;
return true;
}
}
if (tempBoard[2] == tempBoard[5] && tempBoard[2] == tempBoard[8]) {
if (tempBoard[2] != Player.S)
{
indexWin[0] = 2;
indexWin[1] = 5;
indexWin[2] = 8;
return true;
}
}
return false;
本科课程设计说明书 第11页 共13页
}
public List<int> getAvailableCells(List<Player> tempBoard)
{
List<int> getCells = new List<int>();
int ctr = 0;
foreach (Player player in tempBoard)
{
if (player == Player.S)
{
getCells.
Add(ctr);
}
ctr++;
}
return getCells;
}
}
}
namespace Tictactoe
{
public partial class Form1 : Form
{
AITicTacToe Game;
public Form1()
{
InitializeComponent();
Game = new AITicTacToe();
}
private void cell1_Click(object sender, EventArgs e)
{
var myButton = (Button)sender;
myButton.Enabled = false;
bool xWin = false;
txtTurn.Text = Game.getAttacker().ToString() + " Turn!";
myButton.Text = (Game.getAttacker() == AITicTacToe.Player.X) ? "X" : "O"; Game.setValueOnBoard(int.Parse(myButton.Name.Replace("cell",""))-1); if (Game.HasWinner(Game.getBoard()))
{
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getIndexes(Game.getIndices());
if (MessageBox.Show(this, Game.getAttacker() + " win the
game!","TicTacToe",MessageBoxButtons.OK) == System.Windows.Forms.DialogResult.OK) {
xWin = (Game.getAttacker() == AITicTacToe.Player.X) ? true : false;if (xWin)
{
txtX.Text = (int.Parse(txtX.Text) + 1).ToString();
}
else
{
txtO.Text = (int.Parse(txtO.Text) + 1).ToString();
}
Game.InitBoard();
ResetButton();
EnableButton(true);
}
Game.clearIndices();
}
else if (Game.isDraw(Game.getBoard())) {
MessageBox.Show("Draw!");
Game.InitBoard();
ResetButton();
EnableButton(true);
}
Game.getNextAttacker();
}
private void Form1_Load(object sender, EventArgs e)
{
if (MessageBox.Show(this, "Do you want to attack first?", "Prompt", MessageBoxButtons.YesNo) == System.Windows.Forms.DialogResult.Yes)
{
Game.setAttacker(AITicTacToe.Player.O);
}
else
{
Game.setAttacker(AITicTacToe.Player.X);
}
txtTurn.Text = Game.getAttacker().ToString() + " Turn!";
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