CS课程项目设计2：交互友好的五子棋游戏

上次给大家分享了井字棋游戏的设计流程

CS课程项目设计1：交互友好的井字棋游戏-CSDN博客https://blog.csdn.net/weixin_36431280/article/details/149309500?spm=1001.2014.3001.5501今天打算再分享进阶版井字棋游戏的版本设计——五子棋游戏。五子棋游戏操作方式与之前的井字棋类似，但策略性更强。玩家轮流在空白位置放置棋子，先在横、竖、斜方向上形成连续五个同色棋子的一方获胜。

再次给这个CS课程项目设计专栏打个广告，门为计算机专业的同行分享一些入门级的课程项目设计，旨在让同学更好地了解CS项目的设计流程，同时给出代码来介绍coding过程，欢迎交流。

1. 研究目的

五子棋作为一种传统的策略性棋类游戏，具有规则简单但策略深度高的特点，在全球范围内拥有广泛的爱好者群体。随着数字化娱乐需求的增长，开发一款功能完善、交互友好的五子棋游戏具有实际应用价值。当前市场上的五子棋应用虽然众多，但部分存在界面设计陈旧、功能单一、缺乏本地化支持等问题。本项目旨在开发一款具有现代 UI 设计、丰富交互功能和本地化支持的五子棋游戏，满足用户对高品质数字娱乐的需求。

此外，随着 Python 编程语言在教育和开发领域的普及，使用 Python 开发桌面游戏成为教学和学习的重要实践案例。通过实现五子棋游戏，可以深入理解面向对象编程、图形界面设计、事件处理等核心编程概念。

本项目的主要研究目的是设计并实现一款功能完整、交互友好的五子棋游戏，具体目标包括：

实现五子棋的基本游戏规则，包括 15×15 棋盘、黑白棋子交替落子、五子连珠判定胜负等。
提供友好的用户界面，支持玩家自定义名称、悔棋、保存 / 加载游戏进度等功能。
引入音效和动画效果，增强游戏的视觉和听觉反馈，提高用户体验。
确保代码结构清晰、模块化，便于后续扩展和维护，例如添加 AI 对战、网络对战等功能。
优化中文显示支持，适应中文用户的使用习惯。

2. 技术方案

本项目采用 Python 语言结合 tkinter 库实现，具体技术方案如下：

开发语言：Python 3.8
GUI 库：tkinter（Python 内置库，无需额外安装）
数据存储：JSON 格式文件用于保存和加载游戏进度
多线程处理：使用 threading 模块处理音效播放和复杂动画，避免阻塞 UI 线程
动画实现：通过 tkinter 的 update () 方法和延时函数实现简单动画效果
本地化支持：通过字体设置和文本配置确保中文显示正常

系统架构采用面向对象设计，主要类包括：

Gomoku：游戏主类，负责管理游戏状态、处理用户输入和更新界面
界面组件：包括棋盘按钮、状态标签、控制按钮等，通过 tkinter 实现

3. 实现流程

明确游戏的基本功能和交互逻辑，设计数据结构和类的关系。确定需要实现的核心功能包括：棋盘显示、玩家轮流落子、胜负判定、悔棋、保存 / 加载游戏等。

首先实现游戏的核心逻辑，包括：

初始化 15×15 棋盘和游戏状态
处理玩家点击事件，更新棋盘状态
判断胜负条件（五子连珠）
实现玩家轮流机制

其中，处理玩家点击事件，更新棋盘状态的代码如下所示：

def make_move(self, row, col):"""处理玩家移动"""if self.board[row][col] == ' ' and self.game_active:# 记录当前移动到历史self.move_history.append((row, col, self.current_player))self.undo_button.config(state=tk.NORMAL)  # 启用悔棋按钮# 播放放置音效self.play_sound('place')# 添加放置动画self.animate_cell(row, col)# 更新棋盘数据self.board[row][col] = self.current_player# 更新按钮显示（使用●表示黑棋，○表示白棋）symbol = '●' if self.current_player == 'X' else '○'self.buttons[row][col].config(text=symbol)# 记录上一步self.last_move = (row, col)self.last_move_label.config(text=f"上一步: {self.player_names[self.current_player]} 在位置 {row + 1},{col + 1}")# 检查游戏状态if self.check_winner(self.current_player):self.status_label.config(text=f"{self.player_names[self.current_player]} 获胜！")self.game_active = Falseself.undo_button.config(state=tk.DISABLED)  # 禁用悔棋按钮# 播放胜利音效和动画self.play_sound('win')self.animate_winning_cells()messagebox.showinfo("游戏结束", f"{self.player_names[self.current_player]} 获胜！")elif self.is_board_full():self.status_label.config(text="游戏平局！")self.game_active = Falseself.undo_button.config(state=tk.DISABLED)  # 禁用悔棋按钮# 播放平局音效self.play_sound('draw')messagebox.showinfo("游戏结束", "游戏平局！")else:# 切换玩家self.current_player = 'O' if self.current_player == 'X' else 'X'self.status_label.config(text=f"当前玩家: {self.player_names[self.current_player]}")

当前玩家可以看到上一位玩家的下子坐标位置，可视化界面如下所示：

判断胜负和平局条件的代码如下所示：

def check_winner(self, player):"""检查玩家是否获胜，并记录获胜的格子"""directions = [(0, 1), (1, 0), (1, 1), (1, -1)]  # 水平、垂直、对角线、反对角线for row in range(self.board_size):for col in range(self.board_size):if self.board[row][col] == player:for dx, dy in directions:# 检查当前方向上是否有连续五个相同的棋子line = []for i in range(5):r = row + i * dxc = col + i * dyif 0 <= r < self.board_size and 0 <= c < self.board_size and self.board[r][c] == player:line.append((r, c))else:breakif len(line) == 5:self.winning_cells = linereturn Truereturn False

此外，该项目使用 tkinter 创建用户界面，包括：

设计 15×15 棋盘布局和样式
添加状态显示区域，显示当前玩家和游戏状态
实现控制按钮（悔棋、保存 / 加载、重新开始等）
支持玩家自定义名称

其中，支持玩家自定义名称的代码如下所示：

def set_player_names(self):"""设置玩家名称"""# 询问玩家X的名称name = simpledialog.askstring("玩家名称", "请输入黑棋玩家的名称:", parent=self.root)if name:self.player_names['X'] = name# 询问玩家O的名称name = simpledialog.askstring("玩家名称", "请输入白棋玩家的名称:", parent=self.root)if name:self.player_names['O'] = name# 更新玩家标签self.player_x_label.config(text=f"{self.player_names['X']} (黑棋)")self.player_o_label.config(text=f"{self.player_names['O']} (白棋)")self.status_label.config(text=f"当前玩家: {self.player_names[self.current_player]}")# 启用保存按钮self.save_button.config(state=tk.NORMAL)

支持玩家自定义名称的可视化界面如下所示：

我们逐步添加附加功能：

悔棋功能：记录历史操作，支持撤销上一步
保存 / 加载功能：使用 JSON 格式保存游戏状态到文件
音效系统：使用 playsound 库播放操作音效
动画效果：为棋子放置和获胜状态添加视觉动画
本地化支持：确保中文显示正常

其中，悔棋功能的代码如下所示：

def undo_move(self):"""悔棋功能"""if not self.move_history:return  # 没有历史记录# 播放悔棋音效self.play_sound('undo')# 恢复上一步row, col, player = self.move_history.pop()self.board[row][col] = ' 'self.buttons[row][col].config(text='', bg='SystemButtonFace')  # 恢复默认背景# 清除获胜高亮if self.winning_cells:for r, c in self.winning_cells:self.buttons[r][c].config(bg='SystemButtonFace')self.winning_cells = []# 更新上一步信息if self.move_history:last_row, last_col, last_player = self.move_history[-1]self.last_move = (last_row, last_col)self.last_move_label.config(text=f"上一步: {self.player_names[last_player]} 在位置 {last_row + 1},{last_col + 1}")else:self.last_move = Noneself.last_move_label.config(text="上一步: 无")# 切换回上一个玩家self.current_player = playerself.status_label.config(text=f"当前玩家: {self.player_names[self.current_player]}")# 重新激活游戏（如果之前结束了）self.game_active = True# 如果没有历史记录了，禁用悔棋按钮if not self.move_history:self.undo_button.config(state=tk.DISABLED)

悔棋功能的可视化界面如下所示：