深入理解C语言:开发属于你的三子棋小游戏

三子棋

    • 1. 前言
    • 2. 准备工作
    • 3. 使用二维数组存储下棋的数据
    • 4. 初始化棋盘为全空格
    • 5. 打印棋盘
    • 6. 玩家下棋
    • 7. 电脑下棋
    • 8. 判断输赢
    • 9. 效果展示
    • 10. 完整代码

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1. 前言

大家好,我是努力学习游泳的鱼,今天我们会用C语言实现三子棋。所谓三子棋,就是三行三列的棋盘,玩家可以和电脑下棋,率先连成三个的获胜。话不多说,我们开始吧。
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2. 准备工作

我们可以在一个项目中创建三个文件,分别是:

  1. test.c,测试游戏的逻辑。
  2. game.c,游戏的实现。
  3. game.h,函数声明,符号的定义。

测试这个游戏时,我们玩一把肯定不过瘾,所以需要使用do while循环,每次可以选择继续玩或者退出游戏。先把大致的框架搭出来。

#include <stdio.h>void menu()
{printf("****************************\n");printf("********  1. play     ******\n");printf("********  0. exit     ******\n");printf("****************************\n");
}int main()
{int input = 0;do{menu();printf("请选择(1/0):>");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:printf("三子棋\n");break;case 0:printf("退出游戏\n");break;default:printf("选择错误\n");break;}} while (input);return 0;
}

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当然,我们的游戏不可能只是打印“三子棋”这三个字这么简单,具体的实现我们会封装成一个函数,暂且取名为game

3. 使用二维数组存储下棋的数据

当我们下三子棋的时候,需要把下棋的数据存起来。由于三子棋的棋盘是3×3的,我们就需要一个三行三列的数组来存储下棋的数据。char board[3][3] = { 0 };

4. 初始化棋盘为全空格

当我们还没开始下棋时,棋盘上应该啥都没有,但是真的是啥都没有吗?事实上,如果我们打印棋盘时,能打印出“没有棋子”的效果,数组里应该是全空格。所以,我们需要写一个函数,初始化棋盘为全空格。InitBoard(board, 3, 3);这个函数的声明,我们会放在game.h里。具体的实现,我们会放在game.c里。以下的函数同理。该函数的声明:void InitBoard(char board[3][3], int row, int col);(以下的函数均省略声明)。该函数的实现,只需遍历这个二维数组,全部赋值为空格。

void InitBoard(char board[3][3], int row, int col)
{int i = 0;for (; i < row; ++i){int j = 0;for (; j < col; ++j){board[i][j] = ' ';}}
}

有没有发现,这个程序中,到处都要用到数组“三行三列”这个特点。如果我们想要改变这一点,比如改成五行五列,就需要改很多地方,非常麻烦。怎么解决这个问题呢?我们可以在game.h里定义两个常量ROWCOL,这样每次只需要改变#define后的值就行了。

#define ROW 3
#define COL 3

这样以上出现的所有3都可以用ROWCOL替代了(此处省略)。注意:如果想使用game.h里的符号,我们需要在game.ctest.c里引用这个头文件。引用自己写的头文件要用双引号。#include "game.h"而对于其他头文件如stdio.h,我们不需要在game.ctest.c里包含两次,只需在game.h里包含就行了。

5. 打印棋盘

我们初始化棋盘后,会想要看一看棋盘长啥样,所以接下来写一个打印棋盘的函数DisplayBoard(board, ROW, COL);
如果你认为打印出数组的数据就行了,从而这样写:

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

实际运行时,你会发现,打印了,但没完全打印。
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事实上,此时打印的是一堆空格,非常难看。如果我们想打印得好看点,可以考虑加上一些横向和竖向的分割。比如我设想了这样一种打印的效果:

   |   |   
---|---|---|   |   
---|---|---|   |   

假设把

   |   |   
---|---|---

当成一组,总共需要打印3组,为什么呢?因为有3行。
每一组里面,又分为数据行和分割行。我们需要先打印数据行,再打印分割行。

   |   |    // 数据行
---|---|--- // 分割行

所以一个简单的想法是这么写:

void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;for (; i < row; ++i){// 打印数据printf(" %c | %c | %c \n", board[i][0], board[i][1], board[i][2]);// 打印分割的行printf("---|---|---\n");}
}

效果如下:
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我们发现多打印了一行分割行,所以打印分割行时要加一条判断,不是最后一行才打印分割行。

if (i < row - 1)printf("---|---|---\n");

这样子打印就好看多了。

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但是这么写的话,就相当于,一行一定要打印三列,后面就没有改变的可能了。比如我把ROWCOL都改成5,效果如下:
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所以这种写法还是不够好。最好的写法是,再用一层循环控制列的打印。比如对于数据行:

   |   |   

我们可以把

   |  

当成一组数据,打印三组,最后一组就不用加上|了(同上一种写法用一个if语句来控制)。
对于分割行

---|---|---

我们可以把

---|

当成一组数据,打印三组,最后一组就不用加上|了(还是用if语句来控制)。
实现如下:

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

效果也没问题:
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若把ROWCOL改成10,打印出来的效果如下:
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这样写出来的代码就比较通用,具有比较强的可维护性。

6. 玩家下棋

接下来写玩家下棋的函数。player_move(board, ROW, COL);
先让玩家输入坐标,若xy都在13之间,则输入的坐标合法,在数组对应的位置是board[x-1][y-1],若该位置仍然是空格,则这个位置没有被下过,就把数组的这个元素改成*。由于若玩家输入的坐标非法或者被占用时,需要重新输入,故需要一个循环。

void player_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int x = 0;int y = 0;printf("玩家下棋\n");while (1){printf("请输入坐标:>");scanf("%d %d", &x, &y);if (x >= 1 && x <= row && y >= 1 && y <= col){// 下棋if (board[x - 1][y - 1] == ' '){board[x - 1][y - 1] = '*';break;}else{printf("该坐标被占用,请重新输入\n");}}else{printf("坐标非法,请重新输入\n");}}
}

玩家下棋后再把棋盘打印一下DisplayBoard(board, ROW, COL);效果如下:
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7. 电脑下棋

玩家下完棋后就轮到电脑下棋computer_move(board, ROW, COL);
我们让电脑随机下棋,只需生成两个随机的坐标xy,若该位置是空格,就下在这个位置,如果是空格,那就再次产生随机坐标,可见,这也需要一个循环来实现。

void computer_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int x = 0;int y = 0;printf("电脑下棋\n");while (1){x = rand() % row; // 0~2y = rand() % col; // 0~2if (board[x][y] == ' '){board[x][y] = '#';break;}}
}

使用rand函数前需要使用srand函数来设置随机数生成器的起点。我们需要给srand函数传一个时间戳,这就要用到time函数。srand((unsigned int)time(NULL));使用randsrand都需要引用头文件stdlib.h,使用time函数需要引用头文件time.h
我们用一个循环,就能实现玩家和电脑轮流下棋的效果。

while (1)
{// 玩家下棋player_move(board, ROW, COL);DisplayBoard(board, ROW, COL);// 电脑下棋computer_move(board, ROW, COL); // 随机下棋DisplayBoard(board, ROW, COL);
}

8. 判断输赢

什么时候游戏就结束了呢?如果玩家赢了,或者电脑赢了,或者平局,游戏就结束了,否则游戏继续。
我们来设计一个is_win函数来判断棋局是上面四种状态的哪一种。我们这么设计is_win函数的返回值:

  1. 玩家赢 - '*'
  2. 电脑赢 - '#'
  3. 平局 - 'Q'
  4. 继续 - 'C'

当棋局状态不是C时说明游戏结束了,就跳出循环,接着根据不同情况打印不同的结果。

char ret = 0;
while (1)
{// 玩家下棋player_move(board, ROW, COL);DisplayBoard(board, ROW, COL);// 判断输赢ret = is_win(board, ROW, COL);if (ret != 'C'){break;}// 电脑下棋computer_move(board, ROW, COL); // 随机下棋DisplayBoard(board, ROW, COL);ret = is_win(board, ROW, COL);if (ret != 'C'){break;}
}
if (ret == '*')
{printf("玩家赢\n");
}
else if (ret == '#')
{printf("电脑赢\n");
}
else
{printf("平局\n");
}

如何实现is_win函数呢?只需判断每行,每列,每条对角线是否有三个同样的棋子就行了。
先判断行(由于玩家赢和电脑赢都是返回对应的棋子——*#,所以直接把对应的数组元素返回就行了。):

int i = 0;
for (; i < row; ++i)
{if (board[i][0] == board[i][1] && board[i][1] == board[i][2] && board[i][1] != ' '){return board[i][1];}
}

判断列同理:

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];}
}

最后判断对角线:

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];
}

如果有人赢了,在前面的代码中就会返回。如果没人赢,再来判断是否平局。如果棋盘没有空格了,那就是平局。我们可以写一个is_full函数来判断棋盘是否满了。如果满了就返回1,没满就返回0

if (is_full(board, row, col) == 1)
{return 'Q';
}

由于is_full函数只是写给is_win函数的,只需要在game.c这个文件内使用,所以加上static。具体的实现,只需要遍历数组,若发现空格,说明棋盘没满,就返回0,否则返回1

static int is_full(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;for (; i < row; ++i){int j = 0;for (; j < col; ++j){if (board[i][j] == ' '){return 0; // 没有满}}}return 1; // 满了
}

而如果没人赢,也不是平局,则游戏继续,return 'C';即可。

9. 效果展示

写到这,我们就把三子棋程序写完啦。接下来看看效果:
玩家赢:
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电脑赢:
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平局:
在这里插入图片描述

10. 完整代码

下面是完整的代码:
game.h

#pragma once#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>#define ROW 3
#define COL 3// 初始化棋盘
void InitBoard(char board[ROW][COL], int row, int col);// 打印棋盘
void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col);// 玩家下棋
void player_move(char board[ROW][COL], int row, int col);// 电脑下棋
void computer_move(char board[ROW][COL], int row, int col);// 判断输赢
char is_win(char board[ROW][COL], int row, int col);

game.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "game.h"void InitBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;for (; i < row; ++i){int j = 0;for (; j < col; ++j){board[i][j] = ' ';}}
}//void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
//{
//	int i = 0;
//	for (; i < row; ++i)
//	{
//		int j = 0;
//		for (; j < col; ++j)
//		{
//			printf("%c", board[i][j]);
//		}
//		printf("\n");
//	}
//}//void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
//{
//	int i = 0;
//	for (; i < row; ++i)
//	{
//		// 打印数据
//		printf(" %c | %c | %c \n", board[i][0], board[i][1], board[i][2]);
//		// 打印分割的行
//		if (i < row - 1)
//			printf("---|---|---\n");
//	}
//}void DisplayBoard(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;for (; i < row; ++i){// 打印数据int j = 0;for (; j < col; ++j){printf(" %c ", board[i][j]);if (j < col - 1)printf("|");}printf("\n");// 打印分割的行if (i < row - 1){for (j = 0; j < col; ++j){printf("---");if (j < col - 1)printf("|");}printf("\n");}}
}void player_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int x = 0;int y = 0;printf("玩家下棋\n");while (1){printf("请输入坐标:>");scanf("%d %d", &x, &y);if (x >= 1 && x <= row && y >= 1 && y <= col){// 下棋if (board[x - 1][y - 1] == ' '){board[x - 1][y - 1] = '*';break;}else{printf("该坐标被占用,请重新输入\n");}}else{printf("坐标非法,请重新输入\n");}}
}void computer_move(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int x = 0;int y = 0;printf("电脑下棋\n");while (1){x = rand() % row; // 0~2y = rand() % col; // 0~2if (board[x][y] == ' '){board[x][y] = '#';break;}}
}static int is_full(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;for (; i < row; ++i){int j = 0;for (; j < col; ++j){if (board[i][j] == ' '){return 0; // 没有满}}}return 1; // 满了
}char is_win(char board[ROW][COL], int row, int col)
{int i = 0;// 判断行for (; i < row; ++i){if (board[i][0] == board[i][1] && board[i][1] == board[i][2] && board[i][1] != ' '){return board[i][1];}}// 判断列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];}}// 对角线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if (is_full(board, row, col) == 1){return 'Q';}// 继续return 'C';
}

test.c

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS 1#include "game.h"void menu()
{printf("****************************\n");printf("********  1. play     ******\n");printf("********  0. exit     ******\n");printf("****************************\n");
}void game()
{// 三子棋小游戏的具体实现char ret = 0;// 存放下棋的数据char board[ROW][COL] = { 0 };// 初始化棋盘为全空格InitBoard(board, ROW, COL);// 打印棋盘DisplayBoard(board, ROW, COL);while (1){// 玩家下棋player_move(board, ROW, COL);DisplayBoard(board, ROW, COL);// 判断输赢ret = is_win(board, ROW, COL);if (ret != 'C'){break;}// 电脑下棋computer_move(board, ROW, COL); // 随机下棋DisplayBoard(board, ROW, COL);ret = is_win(board, ROW, COL);if (ret != 'C'){break;}}if (ret == '*'){printf("玩家赢\n");}else if (ret == '#'){printf("电脑赢\n");}else{printf("平局\n");}//DisplayBoard(board, ROW, COL);
}//
// 什么时候,游戏就结束了
// 玩家赢 - '*'
// 电脑赢 - '#'
// 平局   - 'Q'
// 继续   - 'C'
//
int main()
{int input = 0;srand((unsigned int)time(NULL));do{menu();printf("请选择(1/0):>");scanf("%d", &input);switch (input){case 1:game();break;case 0:printf("退出游戏\n");break;default:printf("选择错误\n");break;}} while (input);return 0;
}

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