随机博弈黑白棋
随机博弈黑白棋
TxyITxs | 随机博弈黑白棋 | 2019.04.21
摘要
通过随机落子，实现黑白棋的博弈。无任何落子规则，棋子死活与围棋中棋子的死活一致，即存在至少一口气。动态模拟双方博弈，但棋盘无落子位置时停止。
设计思路
主要基于时钟来实现动态博弈，考虑博弈的持续性数据修改，黑白双方需要互斥访问数据以及正确界面绘制，通过设置两个时钟，一个时钟主要负责界面背景，棋盘网格，黑白棋子绘制，绘制完后，释放数据使用权；另一个时钟主要负责博弈落子（即修改数据），通过在可落子位置随机选择一个，然后释放数据使用权。
棋盘数据使用N*N大小的一维数组Tdata存储，棋子坐标（x,y）对应的数组通过x*N+y计算。棋盘所用可落子位置通过向量vector<CPoint>Tpos来存储，通过随机产生一个索引来得到一个落子位置，然后将该索引对应Tpos的位置删除，修改Tdata中对应位置的值。
1. UI设计
1.1 利用基于对环框的MFC程序框架来搭建UI界面，主要涉及到界面背景色绘制，棋盘网格绘制，以及通过访问数据绘制棋子。
1.2 棋盘背景绘制
void TChessBgUI(CClientDC *dc)
{
CPen pen(PS_SOLID, 1, RGB(0, 0, 0));
CBrush *pbrush = CBrush::FromHandle((HBRUSH)GetStockObject(GRAY_BRUSH));
dc->SelectObject(&pen);
dc->SelectObject(pbrush);
CRect bg;
GetClientRect(bg);
dc->FillRect(bg, pbrush);
}
1.3 棋盘网格绘制，绘制的起始位置CPoint Tst，绘制的结束位置CpointTed，网格间距Tchline，网格的大小N*N。
void TChessUI(CClientDC *dc)
{
CPen pen(PS_SOLID, 1, RGB(0, 0, 0));
dc->SelectObject(&pen);
for (int i = Tst.x; i <= Ted.x; i += Tchline)
{
dc->MoveTo(i, Tst.y);
dc->LineTo(i, Ted.y);
}
for (int j = Tst.y; j <= Ted.y; j += Tchline)
{
dc->MoveTo(Tst.x, j);
dc->LineTo(Ted.x, j);
}
}
1.4 绘制棋子
void TshowLayout(CClientDC *dc)
{
CPen pen(PS_SOLID, 1, RGB(0, 0, 0));
CBrush *pbrush = NULL;
dc->SelectObject(&pen);
int PieceSize = 10;
for (int i = 0; i < Tcount; i++)
{
for (int j = 0; j < Tcount; j++)
{
if (Tdata[i*Tcount + j] ==1)
{
pbrush = CBrush::FromHandle((HBRUSH)GetStockObject(WHITE_BRUSH));
dc->SelectObject(pbrush);
dc->Ellipse(Tst.x+Tchline*i-PieceSize, Tst.y+Tchline *j- PieceSize, Tst.x + Tchline*i + PieceSize, Tst.y + Tchline *j + PieceSize);
}
if (Tdata[i*Tcount + j] == -1)
{
pbrush = CBrush::FromHandle((HBRUSH)GetStockObject(BLACK_BRUSH));
dc->SelectObject(pbrush);
dc->Ellipse(Tst.x + Tchline*i - PieceSize, Tst.y + Tchline *j - PieceSize, Tst.x + Tchline*i + PieceSize, Tst.y + Tchline *j + PieceSize);
}
}
}
}
2.数据存储
2.1 全局变量，需要初始化。
vector<int> Tdata;数值0、1、-1，0代表该位置为空，1代表白棋，-1代表黑棋
vector<CPoint> Tpos;棋盘可落子位置
int Tcount =19;棋盘大小
int Tchline = 30;网格间距
CPoint Tst;棋盘起始位置
CPoint Ted;1棋盘结束位置
int Twhite = -1;先手指示器
bool Ttime = false;时钟调度指示器
3.博弈算法
3.1 随机落子模拟
void SimulationData()
{
default_random_engine dre;//随机数引擎
dre.seed((unsigned)time(NULL));
int pos = -1;
if(!Tpos.empty())
{
pos = dre() % Tpos.size();
if (Twhite==1)
{
Tdata[Tpos[pos].x*Tcount + Tpos[pos].y] = 1;
Twhite = -Twhite;//此时指示需提子的棋子颜色，以及下次落子的颜色
}
else if(Twhite == -1)
{
Tdata[Tpos[pos].x*Tcount + Tpos[pos].y] = -1;
Twhite = -Twhite;
}
Tpos.erase(Tpos.begin() + pos);
}
}
随机索引位置的产生，利用C++ 11新特性，使用随机数random类来产生，头文件#include<random>。
3.2 提子过程，将棋盘上Twhite指示的棋子的死子提出，增加棋盘落子可用位置；
void grape()
{
if (Twhite == 0)return;
else
{
vector<CPoint> grap;
vector<bool> visi;
visi.resize(Tcount*Tcount, false);
grap.clear();
for (int i = 0; i < Tcount; i++)
{
for (int j = 0; j < Tcount; j++)
{
if (Tdata[i*Tcount + j] == Twhite)
{
visi.resize(Tcount*Tcount, false);
if (TisLive(i, j,visi) == false)
grap.push_back(CPoint(i, j));
}
}
}
while (!grap.empty())
{
CPoint p=grap.front();
Tdata[p.x*Tcount+p.y] = 0;
Tpos.push_back(p);
grap.erase(grap.begin());
}
}
}
3.3 提子过程需要判断棋子的死活，利用深度搜索算法，判断棋子s(x,y)的死活，则需判断其四邻接棋子的死活，若s，为活棋，无需提子，返回ture，若s为死棋，则返回false；通过递归来实现。
bool TisLive(unsigned int i, unsigned int j, vector<bool>& visi)
{
if (i<0 || i>Tcount || j<0 || j>Tcount)
return false;
else if (Tdata[i*Tcount + j] == -Twhite)
{
return false;
}
else if (Tdata[i*Tcount + j] == 0)
{
return true;
}
else if(Tdata[i*Tcount+j]==Twhite&&visi[i*Tcount + j]==false)
{
visi[i*Tcount + j] = true;
if (TisLive(i - 1, j,visi))
return true;
if(TisLive(i, j - 1, visi))
return true;
if(TisLive(i+1, j, visi))
return true;
if(TisLive(i , j+ 1, visi))
return true;
}
else return false;
return false;
}
3.4 onTimer函数
在初始化函数中设置两个时钟；
SetTimer(0, 1000, NULL);
SetTimer(1, 10, NULL);
两个时钟总用一个onTimer，通过nIDEvent来识别执行此函数的时钟。一个时钟负责UI绘制，一个时钟模拟数据变化。
void CWhiteBlackChessDlg::OnTimer(UINT_PTR nIDEvent)
{
CClientDC dc(this);
switch (nIDEvent)
{
case 0:
{
if (Ttime)
{
SimulationData();
grape();
Ttime = false;
}
}
break;
case 1:
{
if (!Ttime)
{
TChessBgUI(&dc);
TChessUI(&dc);
TshowLayout(&dc);
Ttime = true;
if (Tpos.empty())
{
KillTimer(0);
KillTimer(1);
}
}
}break;
default:break;
}
CDialogEx::OnTimer(nIDEvent);
}
3.5 初始化函数
void TInit()
{
Tdata.resize(Tcount*Tcount,0);
Tpos.resize(Tcount*Tcount);
Tst.SetPoint(30, 30);
Ted.SetPoint(Tchline * Tcount, Tchline * Tcount);
for (int i = 0; i < Tcount; i++)
{
for (int j = 0; j < Tcount; j++)
Tpos[i*Tcount + j] = CPoint(i, j);
}
}
总结
- 在实践过程中，动态模拟的持续性，采用面向过程的算法设计思路，常常导致程序阻塞，因为动态模拟需要使用循环，这可能导致数据一直动态修改，由于循环，导致无法执行到界面绘制代码，界面的控制信息无法捕捉和执行，鉴于这种情况，可以采用时钟或者多线程来实现。
- UI界面采用了模块化设计思路，对程序的复用提供了可能；
- 可以利用该框架，重写提子或落子函数，模拟自然界中的动态变化现象，可以通过直观UI看到变化情况。
- 目前程序尚不完善。
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