【C++】 C++游戏设计---五子棋小游戏

1. 游戏介绍

一个简单的 C++ 五子棋小游戏

1.1 游戏规则：

双人轮流输入下入点坐标
横竖撇捺先成五子连线者胜
同一坐标点不允许重复输入

1.2 初始化与游戏界面

初始化界面
X 输入坐标后
O 输入坐标后
X 先达到胜出条件

2. 源代码

#include <iostream>
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <limits>using namespace std;const int BOARD_SIZE = 15;
char board[BOARD_SIZE][BOARD_SIZE];void initBoard() {for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; ++i) {for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; ++j) {board[i][j] = '.';}}
}void printBoard() {for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; ++i) {for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; ++j) {cout << board[i][j] << " ";}cout << endl;}
}bool isBoardFull() {for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; ++i) {for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; ++j) {if (board[i][j] == '.') {return false;}}}return true;
}bool checkWin(int x, int y, char player) {int count;// 横向检查count = 0;for (int i = max(0, x - 4); i <= x; ++i) {if (board[y][i] == player) {count++;} else {count = 0;}}for (int i = x + 1; i < min(BOARD_SIZE, x + 5); ++i) {if (board[y][i] == player) {count++;} else {break;}}if (count >= 5) return true;// 纵向检查count = 0;for (int i = max(0, y - 4); i <= y; ++i) {if (board[i][x] == player) {count++;} else {count = 0;}}for (int i = y + 1; i < min(BOARD_SIZE, y + 5); ++i) {if (board[i][x] == player) {count++;} else {break;}}if (count >= 5) return true;// 斜向（从左上到右下）检查count = 0;for (int i = max(-4, -x); i <= 0; ++i) {if (x + i >= 0 && x + i < BOARD_SIZE && y + i >= 0 && y + i < BOARD_SIZE && board[y + i][x + i] == player) {count++;} else {count = 0;}}for (int i = 1; i <= min(4, BOARD_SIZE - 1 - x); ++i) {if (x + i >= 0 && x + i < BOARD_SIZE && y + i >= 0 && y + i < BOARD_SIZE && board[y + i][x + i] == player) {count++;} else {break;}}if (count >= 5) return true;// 斜向（从右上到左下）检查count = 0;for (int i = max(-4, -x); i <= 0; ++i) {if (x + i >= 0 && x + i < BOARD_SIZE && y - i >= 0 && y - i < BOARD_SIZE && board[y - i][x + i] == player) {count++;} else {count = 0;}}for (int i = 1; i <= min(4, BOARD_SIZE - 1 - x); ++i) {if (x + i >= 0 && x + i < BOARD_SIZE && y - i >= 0 && y - i < BOARD_SIZE && board[y - i][x + i] == player) {count++;} else {break;}}if (count >= 5) return true;return false;
}int main() {initBoard();bool isPlayerX = true;bool gameOver = false;while (!gameOver) {printBoard();int x, y;cout << (isPlayerX ? "Player X" : "Player O") << ", enter your move (row column): ";cin >> y >> x;if (x < 0 || x >= BOARD_SIZE || y < 0 || y >= BOARD_SIZE || board[y][x] != '.') {cout << "Invalid move. Try again." << endl;continue;}board[y][x] = isPlayerX ? 'X' : 'O';if (checkWin(x, y, board[y][x])) {printBoard();cout << (isPlayerX ? "Player X wins!" : "Player O wins!") << endl;gameOver = true;} else if (isBoardFull()) {printBoard();cout << "It's a draw!" << endl;gameOver = true;} else {isPlayerX = !isPlayerX;}}return 0;
}

3. 主要代码释解

这段代码是一个简单的五子棋游戏的实现，下面是对主要函数和异常错误处理机制的详解：

initBoard()
- 功能：初始化棋盘，将所有位置设置为’.'，表示空白。
- 实现：通过双重循环遍历二维数组board，并将每个元素设置为’.'。
printBoard()
- 功能：打印当前棋盘的状态。
- 实现：通过双重循环遍历二维数组board，并打印每个元素。
isBoardFull()
- 功能：检查棋盘是否已满。
- 实现：通过双重循环遍历二维数组board，如果所有位置都不是’.'，则返回true，表示棋盘已满。
checkWin(int x, int y, char player)
- 功能：检查给定玩家是否在(x, y)位置获胜。
- 实现：检查横向、纵向、两个对角线方向是否有连续的 5 个相同的棋子。如果找到，则返回true，表示该玩家获胜。
main()
- 功能：游戏的主循环，处理玩家的输入，更新棋盘状态，并判断游戏是否结束。
- 实现：
  - 初始化棋盘。
  - 在一个循环中交替让两个玩家输入他们的移动。
  - 检查移动是否有效（即在棋盘范围内且位置为空）。
  - 更新棋盘，并检查是否有玩家获胜或棋盘已满。

4. 异常和错误处理机制

输入有效性检查
- 在main()函数中，玩家输入移动后，代码检查移动是否在棋盘范围内，以及对应位置是否为空。
- 如果移动无效（即x或y超出范围，或者对应位置不是’.'），则打印错误消息，并通过continue跳过当前循环的剩余部分，提示玩家重新输入。
棋盘满时结束游戏
- 在玩家每次移动后，调用isBoardFull()检查棋盘是否已满。
- 如果棋盘已满，则打印平局消息，并通过设置gameOver为true结束游戏。
检查获胜条件
- 在玩家每次移动后，调用checkWin()检查该玩家是否获胜。
- 如果玩家获胜，则打印获胜消息，并通过设置gameOver为true结束游戏。

5. 可改进点

异常处理：代码中没有使用 C++ 的异常处理机制，例如try-catch块。在某些情况下，如果输入不是整数，cin会进入错误状态，这可能导致无限循环。可以通过检查cin的状态并清除错误标志来处理这种情况。
边界条件检查：在checkWin()函数中，对斜向检查的边界条件处理可以进一步优化，以避免不必要的条件判断。
代码重用：checkWin()函数中的横向、纵向和斜向检查有大量重复代码，可以通过提取重复代码到单独的函数中来简化。

这个游戏实现简单，但包含了基本的游戏逻辑和错误处理机制，适合作为学习C++和游戏编程的入门项目。

6. 追更

6.1 优化了判胜代码

// 检查给定玩家是否在(x, y)位置沿一个方向获胜
bool checkDirection(int x, int y, int dx, int dy, char player) {int count = 0;for (int i = 0; i < 5; ++i) {int checkX = x + i * dx;int checkY = y + i * dy;if (checkX >= 0 && checkX < BOARD_SIZE && checkY >= 0 && checkY < BOARD_SIZE && board[checkY][checkX] == player) {count++;} else {break;}}return count == 5;
}// 检查给定玩家是否在(x, y)位置获胜
bool checkWin(int x, int y, char player) {// 检查水平方向if (checkDirection(x, y, 1, 0, player) || checkDirection(x, y, -1, 0, player)) {return true;}// 检查垂直方向if (checkDirection(x, y, 0, 1, player) || checkDirection(x, y, 0, -1, player)) {return true;}// 检查两个斜线方向if (checkDirection(x, y, 1, 1, player) || checkDirection(x, y, -1, -1, player)) {return true;}if (checkDirection(x, y, 1, -1, player) || checkDirection(x, y, -1, 1, player)) {return true;}return false;
}

6.2 完整代码

优化了判胜代码并增加了try-catch块捕获异常，仅供参考

#include <iostream>
#include <vector>
#include <limits>using namespace std;const int BOARD_SIZE = 15;
char board[BOARD_SIZE][BOARD_SIZE];// 初始化棋盘
void initBoard() {for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; ++i) {for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; ++j) {board[i][j] = '.';}}
}// 打印棋盘
void printBoard() {for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; ++i) {for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; ++j) {cout << board[i][j] << " ";}cout << endl;}
}// 检查棋盘是否已满
bool isBoardFull() {for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; ++i) {for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; ++j) {if (board[i][j] == '.') {return false;}}}return true;
}// 检查给定玩家是否在(x, y)位置沿一个方向获胜
bool checkDirection(int x, int y, int dx, int dy, char player) {int count = 0;for (int i = 0; i < 5; ++i) {int checkX = x + i * dx;int checkY = y + i * dy;if (checkX >= 0 && checkX < BOARD_SIZE && checkY >= 0 && checkY < BOARD_SIZE && board[checkY][checkX] == player) {count++;} else {break;}}return count == 5;
}// 检查给定玩家是否在(x, y)位置获胜
bool checkWin(int x, int y, char player) {// 检查水平方向if (checkDirection(x, y, 1, 0, player) || checkDirection(x, y, -1, 0, player)) {return true;}// 检查垂直方向if (checkDirection(x, y, 0, 1, player) || checkDirection(x, y, 0, -1, player)) {return true;}// 检查两个斜线方向if (checkDirection(x, y, 1, 1, player) || checkDirection(x, y, -1, -1, player)) {return true;}if (checkDirection(x, y, 1, -1, player) || checkDirection(x, y, -1, 1, player)) {return true;}return false;
}int main() {initBoard();bool isPlayerX = true;bool gameOver = false;while (!gameOver) {printBoard();int x, y;cout << (isPlayerX ? "Player X" : "Player O") << ", enter your move (row column): ";try {cin >> y >> x;if (cin.fail()) {cin.clear(); // 清除错误标志cin.ignore(numeric_limits<streamsize>::max(), '\n'); // 忽略错误输入throw runtime_error("Invalid input. Please enter numbers.");}if (x < 0 || x >= BOARD_SIZE || y < 0 || y >= BOARD_SIZE || board[y][x] != '.') {throw runtime_error("Invalid move. Try again.");}board[y][x] = isPlayerX ? 'X' : 'O';if (checkWin(x, y, board[y][x])) {printBoard();cout << (isPlayerX ? "Player X wins!" : "Player O wins!") << endl;gameOver = true;} else if (isBoardFull()) {printBoard();cout << "It's a draw!" << endl;gameOver = true;} else {isPlayerX = !isPlayerX;}} catch (const runtime_error& e) {cout << e.what() << endl;// 可以选择在这里处理错误，例如跳过当前玩家的回合// 或者让玩家重新输入，取决于你的游戏规则}}return 0;
}

在这个修改后的代码中，try-catch块被用来捕获两种异常情况：

当cin接收到非数字输入时，会进入错误状态。cin.fail()检查输入流是否失败，如果是，则清除错误标志，并忽略错误输入直到下一个换行符。然后抛出一个runtime_error异常。
当用户输入的坐标无效时（即不在棋盘范围内或该位置已被占用），也会抛出一个runtime_error异常。
在catch块中，我们捕获了runtime_error异常，并打印出异常信息。根据你的游戏规则，你可以选择让当前玩家重新输入，或者跳过当前玩家的回合，或者采取其他适当的错误处理措施。

在这个例子中，我们只是打印了错误信息，然后循环会继续，提示玩家重新输入。