MATLAB課程設(shè)計(jì)

1、MATLAB語言課程設(shè)計(jì)報(bào)告-湊五子棋課 程 設(shè) 計(jì)（論 文）題目：用MATLAB語言程序開發(fā)湊五子棋游戲 專 業(yè)： 信息與計(jì)算科學(xué) 指導(dǎo)教師： 張大海 學(xué)生姓名： 謝艷濤 班級(jí)-學(xué)號(hào)： 信計(jì)131-30學(xué)生姓名： 黃元福 班級(jí)-學(xué)號(hào)： 信計(jì)131-26學(xué)生姓名： 辛 安 班級(jí)-學(xué)號(hào)： 信計(jì)131-222016年 11月 摘 要湊五子棋是一種兩人對(duì)弈的純策略型棋類游戲，應(yīng)用MATLAB語言編寫程序可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)二人對(duì)弈湊五子棋功能。二人對(duì)弈湊五子棋程序由歡迎界面顯示、游戲界面生成、光標(biāo)移動(dòng)與落子、判斷勝負(fù)、悔棋功能、提供音效等子程序構(gòu)成；程序中應(yīng)用了結(jié)構(gòu)體、數(shù)組、全局變量、按鍵處理和圖形編

2、程等元素和語句。程序通過棋盤和棋子圖像生成、二人移子與落子和判斷勝負(fù)等功能的實(shí)現(xiàn)，在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)了二人湊五子棋對(duì)弈。 目 錄摘 要2第1章：需求分析31.1湊五子棋背景31.2 湊五子棋需求分析和流程設(shè)計(jì)4第2章：概要設(shè)計(jì)72.1 各類頭文件和全局變量72.2 畫面顯示模塊8第3章：詳細(xì)設(shè)計(jì)113.1 玩家操作模塊113.2音效提供模塊113.3 勝負(fù)判斷模塊12第4章：調(diào)試分析134.1 圖形模塊13 4.2 玩家操作模塊134.3 勝負(fù)判斷模塊14第5章：用戶手冊(cè)14第6章：小組分工15第7章：結(jié)論與心得16第8章 ：源程序代碼16IV第1章：需求分析1.1湊五子棋背景傳統(tǒng)湊五子棋的棋具與

3、圍棋相同，棋子分為黑白兩色，棋盤為18×18，棋子放置于棋盤線交叉點(diǎn)上。兩人對(duì)局，各執(zhí)一色，輪流下一子，先將橫、豎或斜線的5個(gè)或5個(gè)以上同色棋子連成不間斷的一排者為勝。 因?yàn)閭鹘y(tǒng)湊五子棋在落子后不能移動(dòng)或拿掉，所以也可以用紙和筆來進(jìn)行游戲。1.2 湊五子棋需求分析和流程設(shè)計(jì)本程序設(shè)計(jì)為人與人對(duì)弈，一方執(zhí)黑棋，一方執(zhí)白棋，輪流走棋，每方都試圖在游戲結(jié)束前讓自己的棋子五子相連，首先實(shí)現(xiàn)五子相連的一方獲勝。程序執(zhí)行過程中，要求棋盤、棋子時(shí)時(shí)可見，游戲界面有提示信息輪到何方下棋，人可以通過按鍵盤按鍵移動(dòng)光標(biāo)，再點(diǎn)擊enter鍵擺放棋子，并且每落一子都有系統(tǒng)聲音，創(chuàng)新之處是可以提供悔棋功能。1

4、.2.1 程序需求分析根據(jù)功能需求，將程序分為畫面顯示、玩家操作、音效提供、勝負(fù)判斷五個(gè)模塊，以下分析各模塊的需求。畫面顯示模塊：程序開始運(yùn)行時(shí)，顯示制作者和給出歡迎及退出界面；游戲開始后要求生成18×18的棋盤圖像，并在棋盤上方顯示歡迎信息“歡迎play our湊五子棋”，棋盤下方游戲顯示應(yīng)該輪到甲方或者乙方落子，棋盤左右顯示雙方操作方式，進(jìn)行過程中，要求實(shí)時(shí)顯示棋盤上已落下的棋子，甲方為白球，乙方為白圈；分出勝負(fù)后，要求給出游戲結(jié)束畫面,并且詢問用戶是否需要繼續(xù)游戲。玩家操作模塊：程序開始時(shí)，需玩家確定選擇“人人對(duì)戰(zhàn)”后開始游戲；游戲過程中，兩個(gè)玩家通過不同的按鍵移動(dòng)光標(biāo)，選擇落

5、子；游戲進(jìn)行過程中，當(dāng)前玩家下棋后，另一位玩家下棋前，當(dāng)前玩家可以悔棋。悔棋提示在棋盤右下方，為按鍵“b”。游戲結(jié)束時(shí)，有玩家選擇是否開始新游戲。 音效提供模塊：玩家每落一子，系統(tǒng)提供音效一聲，增加下棋的趣味性。勝負(fù)判斷模塊：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)棋盤上棋子，一旦某一色棋子出現(xiàn)五子連線，終止游戲程序，并著色連成一線的五子，棋盤下方彈出該色玩家勝出信息。1.2.2程序流程設(shè)計(jì) 根據(jù)程序需求分析結(jié)果，可以得出程序的總體結(jié)構(gòu)圖如圖1，程序總體流程圖如圖2。五子棋游戲湊五子棋模塊二：玩家操作模塊三：音效提供模塊四：勝負(fù)判斷模塊一：畫面顯示 圖1 湊五子棋總體結(jié)構(gòu)圖開始制作者展示進(jìn)入菜單界面N人人對(duì)戰(zhàn)?退出游戲Y是否

6、繼續(xù)新游戲？開始游戲ESMATLABY確認(rèn)退出？b悔棋甲方判斷NEnter甲方獲勝？退出游戲顯示甲方獲勝消息Y確認(rèn)退出？N乙方判斷ESMATLABb悔棋YEnterN顯示乙方獲勝消息乙方獲勝？YN 圖2 程序總體流程圖第2章：概要設(shè)計(jì)2.1 各類頭文件和全局變量#inmatlablude <stdio.h>#inmatlablude<windows.h>#inmatlablude <stdlib.h>#inmatlablude<matlabonio.h>/使用getmatlabh()函數(shù)int startmatlabhoimatlabe; /in

7、t winner; /int player; /Q200200= 0;/Q數(shù)組記錄旗子matlabhar button;/讀入鍵盤輸入的指令，如2.2 畫面顯示模塊畫面顯示模塊由歡迎界面，游戲棋盤界面，確認(rèn)是否退出對(duì)話框界面，以及感謝使用界面組成。 畫面顯示模塊函數(shù)如下：void Welmatlabome() /歡迎界面void Draw() /繪畫游戲棋盤界面void MATLABlean()/清除運(yùn)動(dòng)的軌跡void menu_matlabhoose(matlabhar press)/選擇是否退出游戲?qū)υ捒騰oid PutDown()/顯示落子函數(shù)void goto_xy(int x, in

8、t y) /光標(biāo)移動(dòng)函數(shù) 畫面效果圖如圖第3章：詳細(xì)設(shè)計(jì)3.1 玩家操作模塊棋子的移動(dòng)與落子有鍵盤上按鍵控制，本程序選取甲乙雙方按鍵都為W、S、和回車鍵，“b”，“ESMATLAB”，分別代表上移、下移、左移、右移光標(biāo)和落子，悔棋，退出。在光標(biāo)移動(dòng)的過程中，光標(biāo)按照玩家按鍵移動(dòng)；在玩家按下落子按鍵后，程序自動(dòng)調(diào)用棋子顯示子程序和判斷勝負(fù)子程序。當(dāng)前玩家下棋后，另一位玩家下棋前，當(dāng)前玩家可以悔棋?；谄逄崾驹谄灞P右下方，為按鍵“b”。甲乙的落子后，程序會(huì)為落子處的數(shù)組元素賦一個(gè)特定值（玩家甲的棋子賦為1，玩家乙的棋子賦為2），用于判定勝負(fù)和悔棋。玩家操作模塊主要由以下函數(shù)構(gòu)成：void Remat

9、labord() /記錄棋子的情況void go_bamatlabk(int x1,int y1)/悔棋函數(shù)void Play(matlabhar matlabh)/讀取鍵盤的操作 移動(dòng)光標(biāo) 下棋和悔棋操作3.2音效提供模塊為了提高游戲的趣味性，我們?yōu)楸居螒蛱峁┝撕唵蜗到y(tǒng)音效。程序語句很簡單 printf("a");/'a'表示蜂鳴聲3.3 勝負(fù)判斷模塊勝負(fù)判斷模塊是程序的關(guān)鍵，該模塊的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到程序的運(yùn)行速率和運(yùn)行結(jié)果的正確與否。本函數(shù)根據(jù)每次落子的位置，分別向上、下、左、右、左上、左下、右上、右下八個(gè)方向判斷是否有相同顏色的棋子連成五子，如果成立，游

10、戲就結(jié)束，并顯示提示信息，否則繼續(xù)落子。以下簡析本程序流程：,由獲勝條件可以知，通過判斷行、列、斜邊、反斜邊方向上是否有連續(xù)的5個(gè)子即可得出是否獲勝結(jié)果。在游戲開始時(shí)，將棋盤初始化，即將棋盤抽象為一個(gè)18*18的數(shù)組，數(shù)組中每個(gè)元素?cái)?shù)值設(shè)為0。甲方落子時(shí)，將數(shù)組內(nèi)相應(yīng)坐標(biāo)處元素賦值為2；乙方落子時(shí)，將數(shù)組內(nèi)相應(yīng)坐標(biāo)處元素賦值為1。通過循環(huán)掃描棋盤數(shù)組，經(jīng)掃描后，如發(fā)現(xiàn)在行、列、斜邊、反斜邊方向上有五個(gè)連續(xù)的2，甲方獲勝；如發(fā)現(xiàn)在行、列、斜邊、反斜邊方向上有五個(gè)連續(xù)的1，乙方獲勝。勝負(fù)判斷模塊主要由一個(gè)函數(shù)構(gòu)成：int Judge() /判斷勝負(fù)函數(shù)第4章：調(diào)試分析4.1 圖形模塊1在圖形模塊中

11、，因?yàn)槭堑谝淮问褂?，所以剛開始時(shí)對(duì)于棋盤創(chuàng)建的位置把握有些欠缺。解決方案：參考書本以及google，找出最合適的位置坐標(biāo)。2. 在構(gòu)建棋子時(shí)候，發(fā)現(xiàn)MATLAB語言中似乎對(duì)顏色的處理有些錯(cuò)誤，當(dāng)棋譜線的顏色為白色時(shí)，無法構(gòu)建黑色棋子，只能畫出白色棋子。解決方案：用白圈區(qū)別于白球，類似白子和黑子。4.2 玩家操作模塊1. 在玩家操作模塊中，出現(xiàn)的最大問題之一就是棋盤已經(jīng)有棋子的地方還可以覆蓋另一個(gè)棋子。解決方案：通過在PutDown()函數(shù)中添加if條件語句，判定如果所在位置對(duì)應(yīng)的數(shù)組值不等于0時(shí)，不能落子。2. 另一個(gè)問題就是之前提到的，操作定位框的時(shí)候會(huì)將定位框移到棋盤之外造成溢出。解決方案

12、： 通過if語句判定，如果操作框超出范圍則移動(dòng)到對(duì)應(yīng)相反位置，例如移動(dòng)棋盤最上端，若繼續(xù)向上移動(dòng)，則移動(dòng)至棋盤最下端對(duì)應(yīng)位置。3. 還有一個(gè)就是悔棋模塊中，通過將現(xiàn)有棋子覆蓋與棋盤底色相同的顏色來覆蓋后，棋譜線條部分也會(huì)被覆蓋。解決方案：在go_bamatlabk();即悔棋函數(shù)。用棋譜線來覆蓋棋子（例如： 等）。4.3 勝負(fù)判斷模塊1. 在勝負(fù)判斷中一直沒能想到好的辦法來數(shù)據(jù)化判斷哪方玩家獲得勝利。解決方案：通過參考書籍并加以優(yōu)化，得出將棋譜做成數(shù)組，定義甲方落下為1，乙方落下為2，初始為0，這樣即不會(huì)造成沖突，也很好的解決了判斷問題。2. 另一個(gè)問題在于一直不能優(yōu)化代碼做到不每次都掃描整個(gè)

13、棋盤來判斷勝負(fù)。解決方案：至今尚未解決，嘗試過局部掃描，但失敗了。第5章：用戶手冊(cè)1.進(jìn)入演示程序后，即顯示歡迎界面，幾秒后，按任何鍵進(jìn)入菜單界面，再選擇人人對(duì)戰(zhàn)可以進(jìn)入主界面開始游戲或者選擇退出鍵。2.棋子的移動(dòng)與落子有鍵盤上按鍵控制，本程序選取甲乙方都為、和回車鍵，分別代表上移、下移、左移、右移光標(biāo)和落子。在光標(biāo)移動(dòng)的過程中，光標(biāo)按照玩家按鍵移動(dòng)；在玩家按下落子按鍵后，程序自動(dòng)調(diào)用棋子顯示子程序和判斷勝負(fù)子程序。3. 在當(dāng)前玩家按下落子按鍵后，程序自動(dòng)調(diào)用棋子顯示子程序和判斷勝負(fù)子程序。當(dāng)前玩家下棋后，另一位玩家下棋前，當(dāng)前玩家可以悔棋?；谄逄崾驹谄灞P右下方，為按鍵“b”（即bamatla

14、bkspamatlabe）。4.游戲中Esmatlab鍵可以直接退出游戲。5.游戲過程中，如果玩家1或者玩家2有一方獲得勝利后，程序自動(dòng)將提示哪一方獲得了勝利，并可以選擇是否繼續(xù)新游戲。6.游戲結(jié)束且玩家選擇不再繼續(xù)后，顯示謝謝使用界面，再按任意鍵退出游戲。第6章：小組分工組長：謝艷濤組員：黃元福，辛安具體分工：組員任務(wù)分工謝艷濤報(bào)告書寫 程序調(diào)試 展示成果黃元福勝負(fù)判斷設(shè)計(jì) 主函數(shù)設(shè)計(jì)辛安界面制作 程序調(diào)試第7章：結(jié)論與心得 通過對(duì)各子程序的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，本程序完成了湊五子棋軟件的主體的設(shè)計(jì)與制作，基本達(dá)到了使用湊五子棋軟件的核心要求。然而程序還有一些不足之處，首先，程序的界面過于簡陋，其次，

15、判斷勝后沒有顯示連成一線的棋子是哪些，用戶使用不便。最后就是程序法實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)戰(zhàn)，缺乏可玩性。 第8章 ：源程序代碼 /湊五子棋小游戲 function = five()global a h m1 n1 m2 n2 t h1 h2 h3 color score hsc ha sshf=figure('resize','off','name','five',. 'position',360 280 560 420,'numbertitle','off');ha=axes;set(gcf,

16、'menubar','none','color',0.3 0.3 0.3)set(gca,'position',0.2300 0.1100 0.7750 0.8150)set(gca,'xlim',0,9,'ylim',0,9)set(ha,'xtick','ytick','box','on')set(ha,'color',0.7 0.6,0.6)set(ha,'DataAspectRatio',1 1

17、1,'PlotBoxAspectRatio',1 1 1)x=repmat(0;9,1,9);y=1:9;1:9;line(x,y,'color','k')line(y,x,'color','k')hst=uicontrol('style','text','string','Score','fontsize',30,. 'units','normal','position',0.02,0.

18、55,0.26,0.14,'parent',hf,. 'ForegroundColor','w','backgroundcolor',0.3 0.3 0.3,. 'fontweight','bold');hsc=uicontrol('style','text','string','0','fontsize',24,. 'units','normal','position',

19、0.02,0.4,0.26,0.14,'parent',hf,. 'ForegroundColor','w','backgroundcolor',0.3 0.3 0.3,. 'fontweight','bold');hbt=uicontrol('style','pushbutton','string','Restart','fontsize',18,. 'units','normal',&

20、#39;position',0.02,0.16,0.26,0.14,'parent',hf,. 'fontweight','bold','callback',restart);color=. 1 1 0; 1 0 1; 0 1 1; 1 0 0; 0 1 0; 0 0 1; 0.7 0.3 0; ;h1=annotation('ellipse',0.04,0.84,0.06,0.08,'facecolor','k');h2=annotation('ellipse

21、9;,0.12,0.84,0.06,0.08,'facecolor','k');h3=annotation('ellipse',0.2,0.84,0.06,0.08,'facecolor','k');set(ha,'buttondownfcn',select2)initializefunction initialize()global a h m1 n1 m2 n2 t h1 h2 h3 color score hsc ssa=zeros(9);h=zeros(9)*NaN;m1=;n1=;m2=;

22、n2=;score=0;ss=0;k=rs(1:81,5);t=ceil(rand(1,5)*7);a(k)=t;m,n = ind2sub(9,9,k);y=9.5-m;x=n-0.5;for p=1:5 h(k(p)=line(x(p),y(p),'marker','o','markersize',24,. 'markerfacecolor',color(t(p),:),'markeredgecolor','none',. 'buttondownfcn',select1);end

23、t=ceil(rand(1,3)*7);set(h1,'facecolor',color(t(1),:)set(h2,'facecolor',color(t(2),:)set(h3,'facecolor',color(t(3),:)function k=rs(s,n);for m=1:n t=ceil(rand*length(s); k(m)=s(t); s(t)=;endfunction select1(src,eventdata)global a h m1 n1n1=ceil(get(src,'xdata');m1=ceil(

24、9-get(src,'ydata');set(h(isnan(h),'markeredgecolor','none')set(src,'markeredgecolor','w')function select2(src,eventdata)global a h m1 n1 m2 n2 t h1 h2 h3 color score hsc ha ssif isempty(m1) | isempty(n1) returnendcp=get(src,'currentpoint');n2=ceil(cp(1

25、,1);m2=ceil(9-cp(1,2);if a(m2,n2) returnendb=a;b(m1,n1)=1;b=bwlabel(b,4);if b(m1,n1)=b(m2,n2) returnenda(m2,n2)=a(m1,n1);a(m1,n1)=0;h(m2,n2)=h(m1,n1);h(m1,n1)=NaN;set(h(m2,n2),'xdata',n2-0.5,'ydata',9.5-m2,'markeredgecolor','none')m1=;n1=;judgement;if sum(sum(a)<3

26、hgo=text(1,4.5,'Game Over','fontsize',36,'fontweight',. 'bold','parent',src); pause(3) delete(hgo); delete(h(isnan(h) set(hsc,'string','0') initialize; returnendif ss new;endfunction judgementglobal a h m1 n1 m2 n2 t h1 h2 h3 color score hsc ha

27、 ssb=logical(zeros(9,9);ss=0;left=0;right=0;up=0;down=0;lu=0;rd=0;ld=0;ru=0;while n2-left-1>0 && a(m2,n2-left-1)=a(m2,n2) left=left+1;endwhile n2+right+1<10 && a(m2,n2+right+1)=a(m2,n2) right=right+1;endwhile m2-up-1>0 && a(m2-up-1,n2)=a(m2,n2) up=up+1;endwhile m2+do

28、wn+1<10 && a(m2+down+1,n2)=a(m2,n2) down=down+1;endwhile n2-lu-1>0 && m2-lu-1>0 && a(m2-lu-1,n2-lu-1)=a(m2,n2) lu=lu+1;endwhile n2+rd+1<10 && m2+rd+1<10 && a(m2+rd+1,n2+rd+1)=a(m2,n2) rd=rd+1;endwhile n2-ld-1>0 && m2+ld+1<10 &&

29、amp; a(m2+ld+1,n2-ld-1)=a(m2,n2) ld=ld+1;endwhile n2+ru+1<10 && m2-ru-1>0 && a(m2-ru-1,n2+ru+1)=a(m2,n2) ru=ru+1;endif left+right+1>=5 b(m2,n2-left:n2+right)=1;endif up+down+1>=5 b(m2-up:m2+down,n2)=1;endif lu+rd+1>=5 ind=sub2ind(9,9,m2-lu:m2+rd,n2-lu:n2+rd); b(ind)=1;endif ld+ru+1>=5 ind=sub2ind(9,9,m2+ld:-1:m2-ru,n2-ld:n2+ru); b(ind)=1;endif sum(sum(b) a(b)=0; delete(h(b); h(b)=