Python 案例分析｜井字棋（Tic Tac Toe）游戏

作者：TiAmo

2023-07-05
江苏
本文字数：2563 字
阅读完需：约 8 分钟

【案例目的】

本案例通过一个井字棋游戏的设计和实现，帮助大家了解 Python 函数的定义和使用。

01、井字棋游戏概述

井字棋又称三子棋、三连棋，英文名为 Tic Tac Toe，是一款休闲益智游戏。具体玩法为在一个 3*3 的棋盘上，一个玩家用 X 做棋子，另一个玩家用 O 做棋子，谁先在棋盘上的一行、一列或者对角线上画满三个棋子，即可获胜，如果棋盘下满无人胜出，即为平局。

02、井字棋游戏设计思路

棋盘采用包含 9 个元素的列表来表示，board[0]到 board[8]存储代表棋子的字符串，字符串中可以包含"X"、"O"、或者数字 0 到 8（表示未落子）。

程序的流程如下：

（1）初始化棋盘；

（2）询问玩家选择棋子：棋子 X 先走，棋子 O 后走；

（3）显示棋盘及落子布局（调用函数 display_board()）；

（4）循环轮流落子：

（4-1）如果玩家落子，则询问落子位置（调用函数 getPlayerMove(），然后判断玩家是否获胜（调用函数 isWinner()），如果获胜，显示棋盘（调用函数 display_board()），输出信息，break 跳出循环；

（4-2）如果计算机人工智能（AI）落子，则根据计算机人工智能（AI）落子算法计算落子位置，然后判断 AI 是否获胜（调用函数 isWinner()），如果 AI 获胜，则显示棋盘（调用函数 display_board()），输出信息，break 跳出循环；

（4-3）判断是否平局（调用函数 isTie()），如果平局，则显示棋盘（调用函数 display_board()），输出信息，break 跳出循环；否则继续轮流落子。

计算机人工智能（AI）落子算法如下：

（1）如果某位置落子可以获胜，则选择该位置；

（2）否则，如果某个位置玩家下一步落子可以获胜，则选择该位置；

（3）否则，按中心（4）、角（0、2、6、8）、边（1、3、5、7）顺序选择空的位置。

判断输赢规则如下：如果三条横线（(0,1,2), (3,4,5), (6,7,8)）、三条竖线（(0,3,6), (1,4,7), (2,5,8)）、两条对角线（(0,4,8), (2,4,6)）共八种情况的三个位置的棋子相同，则该棋子方赢棋。如果全部位置落子，则平局。

03、井字棋游戏实现

【例 1】井字棋（Tic Tac Toe）游戏示例程序。y）。

def display_board(b):    """显示棋盘"""    print("\t{0}|{1}|{2}".format(b[0],b[1],b[2]))    print("\t_|_|_")    print("\t{0}|{1}|{2}".format(b[3],b[4],b[5]))    print("\t_|_|_")    print("\t{0}|{1}|{2}".format(b[6],b[7],b[8]))def legal_moves(board):    """返回可落子的位置列表"""    moves = []    for i in range(9):        if board[i] in list("012345678"):            moves.append(i)    return movesdef getPlayerMove(board):      """询问并确定玩家(player)选择落子位置，无效位置时重复询问"""    move = 9 # 初始值9为错误的位置    while move not in legal_moves(board):        move = int(input("请选择落子位置(0-8):"))    return movedef getComputerMove(board, computerLetter, playerLetter):             """计算人工智能AI的落子位置，Tic Tac Toe AI核心算法"""      boardcopy = board.copy() #拷贝棋盘，不影响原来    # 规则1：判断如果某位置落子可以获胜，则选择该位置    for move in legal_moves(boardcopy):        boardcopy[move] = computerLetter        if isWinner(boardcopy, computerLetter): #判断是否获胜            return move        boardcopy[move] = str(move)                # 规则2：某个位置玩家下一步落子可以获胜，则选择该位置    for move in legal_moves(boardcopy):        boardcopy[move] = playerLetter        if isWinner(boardcopy, playerLetter): #判断是否获胜            return move        boardcopy[move] = str(move)    # 规则2：按照中心（4）、角（0、2、6、8）、    # 以及边（1、3、5、7）的顺序选择空的位置    for move in (4,0,2,6,8,1,3,5,7):        if move in legal_moves(board):            return movedef isWinner(board, letter):     """判断所给的棋子是否获胜"""    WAYS_TO_WIN = {(0,1,2),(3,4,5),(6,7,8),(0,3,6),(1,4,7),(2,5,8),    (0,4,8), (2,4,6)}    for r in WAYS_TO_WIN:        if board[r[0]]==board[r[1]]==board[r[2]]:            return True    return Falsedef isTie(board):    """判断是否平局"""    for i in list("012345678"):        if i in board:            return False    return Truedef tic_tac_toe():    """井字棋"""    #初始化棋盘为['0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8']    board = list("012345678")    #询问玩家选择棋子：棋子X先走，棋子O后走    playerLetter = input("请选择棋子X或O（X先走，O后走）：")    if playerLetter in ("X", "x"):        turn = "player"   #玩家先走        computerLetter = "O"    else:        turn = "computer"        computerLetter = "X"        playerLetter = "O"    print("{}先走!".format(turn))    while True: #循环轮流落子        display_board(board)        if turn == 'player': # 玩家落子            move = getPlayerMove(board) #询问落子位置            board[move] = playerLetter #落子            if isWinner(board, playerLetter): #判断是否获胜                display_board(board)                print('恭喜玩家获胜!')                break            else:                turn = "computer"        else: #计算机人工智能AI落子            # 计算人工智能AI落子位置            move = getComputerMove(board, computerLetter, playerLetter)            print("计算机人工智能AI落子位置：", move)            board[move] = computerLetter #落子            if isWinner(board, computerLetter): #判断是否获胜                display_board(board)                print('计算机人工智能AI获胜!')                break            else:                turn = "player"               #判断是否平局        if isTie(board):            display_board(board)            print('平局!')            break    if __name__ == '__main__':    tic_tac_toe()