西洋跳棋智能程序设计毕业论文.doc

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西洋跳棋智能程序设计
学院
计算机学院
专业
计算机科学与技术
班级
学号
姓名
指导教师
负责教师
摘要
随着社会发展,科技进步,电脑得以普及。电脑游戏伴随着网络和电脑的普及深深的吸引了很多玩家,特别是快节奏的生活,传统的两个人一张桌子的下棋方式逐渐被取缔,人机对弈棋牌类电脑游戏被越来越多的人认可。西洋跳棋作为一款益智类棋牌游戏,不仅可以休闲娱乐,达到游戏自身放松的目的,同时,可以锻炼玩家的思维能力。
计算机博弈是非常实际的计算机科学与技术研究课题,也是非常富有挑战性的人工智能领域的研究方向。西洋跳棋是一种平均分支因子较少的棋种,博弈树算法可以得到很好地应用。
本游戏是利用Qt开发工具与C++开发语言,利用搜索算法设计最优落子的一款西洋跳棋人机博弈游戏。Qt是一个多平台的C++图形用户界面应用程序框架,一种完全面向对象的的程序开发软件,具有很好地封装机制、较高的模块化程度和良好的应用性。C++是一种应用非常广泛的面向对象的计算机程序设计语言,利用C++语言在游戏中的编程,使得西洋跳棋游戏具有美观的界面,人机对弈方面电脑具有较高的智商。
本文主要是对西洋跳棋设计的详细阐述,分别从软件设计背景,需求分析,总体设计和详细设计深入的介绍了软件的开发,并通过对软件的调试分析详细介绍了软件的使用方法,同时,本文深入比较了多种搜素按算法在本设计中的应用。
关键词:西洋跳棋;人工智能;Qt;C++
Abstract
Withthedevelopmentofsocietyandtheprogressofscienceandtechnology,,especiallythefastpaceoflife,traditionaltwotablechesshasgraduallybeenbanned,man-,checkerscannotonlyentertainment,toachievethegoaloftheirgametorelax,atthesametime,youcanexerciseplayer'sthinkingability.
Computergameisaverypracticalcomputerscienceandtechnologyresearch,,thegametreealgorithmcanbeappliedwell.
ThegameisusingQtdevelopmenttoolsandC++programminglanguage,usingsearchalgorithmsforthedesignofoptimalLaziacheckershuman-++graphicaluserinterfaceapplicationprogramframework,afullyobject-orientedprogrammingsoftware,hasagoodencapsulationmechanismandhighdegreeofmodularizationandgoodapplicationofC++isakindofwidelyusedobjectorientedcomputerprogramminglanguage,usingC++languageingameprogramming,makescheckersgamewithbeautifulinterface,man-machinechesselectricbrainhasahigherIQ.
Themainpurposeofthispaperistocheckersdesignareelaboratedindetail,respectively,fromthebackgroundofsoftwaredesign,demandanalysis,generaldesignanddetaileddesigndeeplyintroducedsoftwaredevelopment,,thispaperwithvarioussearchelementaccordingtothealgorithminthedesignoftheapplication.
Keywords:checkers;artificialintelligence;Qt;C++
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目录
1前言 0
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2需求分析及相关技术介绍 2
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++编程语言介绍 4
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3系统分析及设计 5
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4详细设计 8
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5运行及调试 16
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6总结 20
参考文献 21
致谢 22
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前言
研究背景
西洋跳棋的起源无法追溯,根据大多数棋艺史家的考证,现在认为西洋跳棋起源于法国的南部地区。当今,例如国际象棋等游戏规则在西方已经统一标准,拥有一套统一化的走棋规则,但西洋跳棋至根据地域不同今却流传着几十种不同的游戏规则,例如波兰跳棋、英国跳棋、中东跳棋等。西洋跳棋下棋过程特别注重玩家对整体棋局的掌控性。
西洋跳棋玩法种类繁多,本次设计采用最通用的西洋跳棋规则。双方轮流走子,玩家执红旗先行,人机轮流落子。规则规定:未成王的棋子只能沿斜线向对方左上或者右上前行一格(该格空出没有落子),且未成王的棋子只能前行不可后退。吃子时,对方的棋子在己方棋子斜对角格子的左上或者右上,且对方棋子左上或者右上格子没有其他棋子。加冕成王,游戏在双方底界设计了加冕线,当己方棋子到达对方底边界时,加冕成王,王棋与未成网的棋子区别在于王棋可以后退。胜负判断为两种情况,当一方棋子数量为零时,判断为对方游戏胜利;当双方棋子都无法移动后,由局面评估给出胜利一方。
国内外研究状况
当今,西洋跳棋在流行5000年的历史之后已经被计算机完全攻破。多年来,西洋跳棋一直被众多数学家、电脑学家和英国跳棋专家研究,取得了非常显著的成功。早在1989年,乔纳森·谢弗(JonathanSchaeffer)开始了西洋跳棋项目的研究,在1994年,谢弗的计算机程序已经可以击败当时人类最顶尖的西洋跳棋大师。在之后的研究中,乔纳森·谢弗联手艾伯特大学的学者共同研究出西洋跳棋程序“奇努克”,被誉为当今世界无法被战胜的跳棋程序。
自1950年,香侬首次提出国际象棋解决方案揭开机器博弈发展序幕之后,诸多计算机爱好者和科学家在此领域不断研究,在九十年代初期,计算机连续战胜很多棋道大师,特别是1997年“深蓝”战胜世界棋王,人工智能在计算机博弈方面取得辉煌的成就。之后的研究中,相继攻克中国象棋等众多棋类。2016年3月谷歌AlphaGo与韩国与韩国棋手李世石进行的围棋比赛中计算机以4:1战胜对手获得胜利,人工智能在下棋程序又一次重大进步。
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研究内容
西洋跳棋是一款规则简单,易于上手的游戏,由于游戏的特性,可以提高玩家对全局的把握能力,并且可以提高玩家逻辑思维能力。本次设计研究内容主要包括以下介个方面:
游戏界面设计:游戏界面的设计风格直接影响到玩家对游戏的兴趣,所以游戏界面设计在游戏设计中起到非常重要的作用,游戏界面设计主要为游戏开始界面。
游戏棋盘设计:本游戏棋盘设计为标准西洋跳棋10*10的棋盘设计,棋盘中100个格子黑白分明落子明确,玩家可以很容易掌握棋盘。
落子设计:落子设计分为玩家落子和电脑落子。玩家落子只需遵从游戏规则即可,电脑落子采用博弈树搜索算法,寻找最优落子方案。
局面评估设计:局面评估采用分类加权计算双方优势,最终判断局面胜负情况。
课题意义
目前,市面上棋牌类游戏种类繁多,例如中国象棋、跳棋等棋类游戏版本众多,但西洋跳棋游戏却在棋牌类游戏中特别少见,特别是网络上玩家可选择的西洋跳棋游戏制作简单,画面粗糙,加上许多让玩家不喜的广告,很难满足西洋跳棋爱好者的兴趣。因此需要一款设计画面精美,走棋风格合理的西洋跳棋程序来满足西洋跳棋爱好者的兴趣。
本设计在过程中注重界面设计,Qt软件独特的界面设计功能在设计中可以为玩家设计出精美的界面,精美的开始界面有利于提高玩家的游戏乐趣。在游戏设计中,略高的电脑走法,使玩家不会感到枯燥,玩家在下棋过程中提高自身棋艺的同时,不仅可以起到放松的作用,还可以锻炼玩家的逻辑思维能力和智力。
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需求分析及相关技术介绍
软件设计总体目标
西洋跳棋是一款益智类人机对弈棋类游戏。本款软件主要针对的用户为西洋跳棋爱好者和初学者玩家,玩家在使用软件过程中达到休闲娱乐,提高棋艺的目的。设计目标:
第一,界面设计独特新颖,轻松自然,可以吸引玩家,使玩家达到放松的目的;
第二,游戏难度适中,电脑走棋算法合理,适合初级玩家使用,使玩家在使用过程中可以达到提高棋艺的目的,但游戏难度不会过大,不可以让玩家使用过程中因游戏难度过高感到枯燥。
系统基本功能
本软件使用对象为游戏玩家,以界面新颖,风格独特,走棋合理的特点为主,软件应包括游戏开始界面,棋盘,棋子,人机博弈,局面评估,胜负判断等内容,设计分为五个模块:
开设界面模块:用户进入游戏,首先是欢迎界面,既游戏开始界面,玩家点击开始游戏按钮,进入游戏。
棋盘设计:玩家进入游戏后,生成初始棋盘,棋盘为10*10共一百个格子,棋盘设计格子为黑白两色分别交错排布,便与玩家区分,棋子设计要求与棋盘形成对比色彩,便于玩家操作。
人机对弈模块:本模块为程序设计的核心模块,玩家落子后,电脑根据搜索算法找到最优落子方法,可与玩家进行对弈。
下棋规则模块:本模块为西阳跳棋程序的基础模块,判断落子地方和吃子情况。
胜负判断模块:本模块的目的是判断游戏胜负。
以上为游戏软件主要功能设计,