C语言-三子棋（井字棋）

C语言-三子棋（井字棋）

三子棋是一种民间传统游戏，又叫九宫棋、圈圈叉叉棋、一条龙、井字棋等。游戏分为双方对战，双方依次在9宫格棋盘上摆放棋子，率先将自己的三个棋子走成一条线就视为胜利，而对方就算输了，但是三子棋在很多时候会出现和棋的局面。

我们按照项目需求拆分成以下三个文件：

• main.c 测试游戏的逻辑
• game.h 关于游戏相关的函数声明、符号声明以及头文件
• game.c 游戏相关函数的实现

可以参考上一篇游戏文章“猜数字”，为了实现游戏可以不断进行下一轮，我们采用do……while循环，与上节思想类似，当input输入为1的时候，while进入下一轮循环（即下一轮游戏）。

首先定义一个简易的菜单函数menu，当输入为1的时候，运行游戏，当输入为其他值时，重新选择并给出错误提示。当输入为0时，退出游戏。代码逻辑和上一篇游戏文章“猜数字”相同：

/*******main.c*********/
#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS
#include "game.h"

int main() {
    int input = 0;

    do
    {
        menu();
        printf("请选择:>");
        scanf("%d", &input);
        switch (input)
        {
        case 1:
            printf("Play game!\n");
            break;
        case 0:
            printf("Exit game!\n");
            break;
        default:
            printf("Error!\n");
            break;
        }
    } while(input);
    return 0;
}
/**********************/

/*******game.h*********/
#pragma once
#include <stdio.h>

void menu();

/**********************/

/*******game.c*********/
#include "game.h"

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

实现逻辑是当input输入不为0时，对于while判断来说都为真，进行下一轮循环，由此实现输入1进行下一轮游戏和输入其他数字重新选择。

经测试逻辑符合所需，主体代码设计完成，接下来设计具体游戏部分。

分析井字棋可得，其为 3*3 的棋盘，由此我们可以创建一个3*3的二维数组来存放这个数据。

// 棋盘行列
#define ROW 3
#define COL 3

// 游戏主体
void game()
{
	char board[ROW][COL];
}

对于棋盘来说，一开始都是空的，那么我们是不是要将棋盘全都初始化为' '呢？接下来再定义一个InitBoard函数初始化棋盘。

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

初始化棋盘之后，如果我们想打印出棋盘，是不是还要定义一个函数用于打印棋盘呢？接下来定义一个DisplayBoard函数用于打印棋盘。

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

函数通过两层嵌套的 for 循环遍历棋盘的每一个格子。外层循环遍历每一行，内层循环遍历每一行中的每一个格子。

在内层循环中，使用 printf(" %c ", board[i][j]); 打印出当前格子中的字符。如果当前不是该行的最后一个格子，则后面会打印一个竖线 "|" 作为列之间的分隔符。

内层循环结束后，如果当前行不是最后一行，那么会打印一个分隔行，由连续的 "---" 和 "|" 组成，以模拟棋盘的横向分隔线。

这样子打印棋盘的好处是，当ROW和COL改变成其他数字时，也能正确打印出想要的棋盘，例如五子棋。

接下来就是游戏具体下棋步骤的实现，首先定义一个PlayerMove函数用于实现玩家下棋步骤，接着再定义一个ComputerMove函数实现电脑下棋步骤。

while (1)
{
    // 玩家下棋
    PlayerMove(board, ROW, COL);
    // 电脑下棋
    ComputerMove(board, ROW, COL);
}

首先实现玩家下棋，定义了一个名为 PlayerMove 的函数，这个函数接受一个二维字符数组 board 作为棋盘，以及两个整数 row 和 col 来表示棋盘的实际行数和列数。

在函数内部，定义了两个整数变量 x 和 y，用于存储玩家输入的坐标。

判断坐标合法性：

• 检查玩家输入的坐标是否在棋盘范围内，即 x 和 y 是否都在 [1, row] 和 [1, col] 范围内。
• 如果坐标合法，再检查该坐标对应的棋盘位置是否为空（用 ' ' 表示）。如果位置为空，则将该位置标记为玩家的棋子（'*'），并退出循环。
• 如果坐标已被占用，即该位置不为空，则提示“坐标被占用，请重新输入”，并要求玩家重新输入坐标。
• 如果坐标非法（即不在棋盘范围内），则提示“坐标非法，请重新输入”，同样要求玩家重新输入坐标。

这个过程会一直循环，直到玩家输入了一个合法且未被占用的坐标为止。

// 玩家下棋
void PlayerMove(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int x = 0;
	int y = 0;
	printf("玩家走:>\n");
	while (1)
	{
		printf("请输入下棋的坐标:>");
		scanf("%d %d", &x, &y);
		// 判断坐标合法性
		if (x >= 1 && x <= row && y >= 1 && y <= col)
		{
			// 判断坐标是否被占用
			if (board[x - 1][y - 1] == ' ')
			{
				board[x - 1][y - 1] = '*';
				break;
			}
			else
			{
				printf("坐标被占用，请重新输入\n");
			}
		}
		else
		{
			printf("坐标非法，请重新输入\n");
		}
	}
}

接下来写电脑走的逻辑，首先定义void ComputerMove(char board[ROW][COL], int row, int col); 函数，用于电脑走。我们让电脑随机走，所以定义两个变量x y

// main.c
srand((unsigned int)time(NULL));
//game.h
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
// game.c
printf("电脑走:>\n");
int x = rand() % row;
int y = rand() % col;

让rand函数生成的随机数%模上row和col他的范围就是0~2，不需要再判断坐标的合法性。

// 电脑下棋
void ComputerMove(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	printf("电脑走:>\n");
	while (1)
	{
		int x = rand() % row;
		int y = rand() % col;
		if (board[x][y] = ' ')
		{
			board[x][y] = '#';
			break;
		}
	}
}

电脑走的逻辑很容易实现，因为是随机走，所以只需要判断是否被占用即可。

接下来是判断游戏结束，那么在游戏进行的过程中会有以下四种状态：

• 玩家赢
• 电脑赢
• 平局
• 游戏继续

也就是说当玩家走完和电脑走完，会有以上四种状态可能，那么我们如何判断游戏是否结束呢？

// 游戏主体
void game()
{
    // 存储数据
    char board[ROW][COL];
    // 初始化棋盘
    InitBoard(board, ROW, COL);
    // 打印棋盘
    DisplayBoard(board, ROW, COL);
    char ret = 0; // 接受游戏返回状态
    while (1)
    {
        // 玩家下棋
        PlayerMove(board, ROW, COL);
        DisplayBoard(board, ROW, COL);
        
        //判断游戏状态
        ret = IsWin(board, ROW, COL);
        if (ret != 'C')
            break;
        
        // 电脑下棋
        ComputerMove(board, ROW, COL);
        DisplayBoard(board, ROW, COL);
    }
    if (ret == '*')
    {
        printf("玩家赢！\n");
    }
    else if (ret == '#')
    {
        printf("电脑赢！\n");
    }
    else
    {
        printf("平局！\n");
    }
    DisplayBoard(board, ROW, COL);
}

将游戏主体函数game()稍作修改，判断IsWin的返回值ret是什么，如果是*则玩家赢，#则电脑赢，C则游戏继续，否则就为平局。

接下来就是IsWin()函数的具体实现：

// 判断游戏状态
char IsWin(char board[ROW][COL], int row, int col)
{
	int i = 0;
	// 判断三行是否有相等的
	for (i = 0; i < row; i++)
	{
		if (board[i][0] == board[i][1] && board[i][1] == board[i][2] && board[i][1] != ' ')
		{
			return board[i][1];
		}
	}
	// 判断三列是否有相等的
	for (i = 0; i < col; i++)
	{
		if (board[0][i] == board[1][i] && board[1][i] == board[2][i] && board[1][i] != ' ')
		{
			return board[1][i];
		}
	}
	// 判断对角线是否相当
	if (board[0][0] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][2] && board[1][1] != ' ')
	{
		return board[1][1];
	}
	if (board[0][2] == board[1][1] && board[1][1] == board[2][0] && board[1][1] != ' ')
	{
		return board[1][1];
	}
	// 判断平局
	// 如果棋盘满了返回1，不满则返回0
	int ret = IsFull(board, row, col);
	if (ret == 1)
	{
		return 'Q';
	}

	// 游戏继续
	return 'C';
}

它通过遍历每一行和每一列，判断是否存在三个连续的相同字符（’#’或’*’），如果有，则返回对应字符。

接下来，它再判断两条对角线是否存在三个相同字符，如果有，则返回对应字符。

最后，如果棋盘已满，即没有空位了，而且没有任何一方胜出，那么返回’Q’表示平局。

如果以上情况都不满足，那么游戏仍在继续，返回’C’表示继续。

以上判断条件仅适用于井字棋（即三子棋），若要适用于五子棋等多子棋应根据要求相应修改判断条件。

IsFull()函数用于判断棋盘是否填满：

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

如果填满则返回1，未满则返回0。

测试一下游戏：

有一说一，平局可比“玩家赢”或者“电脑赢”难打多了……

完整代码大约260行，已上传至GitHub，有机会可以试着自己思考一下五子棋的代码应该又是怎么样的呢？