一、設(shè)計(jì)目的：

1.1 課程設(shè)計(jì)教學(xué)目的

本課程設(shè)計(jì)是本專業(yè)的一門重要實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。在學(xué)習(xí)了專業(yè)基礎(chǔ)課和《Python程序設(shè)計(jì)》課程的基礎(chǔ)上，本課程設(shè)計(jì)旨在加深對(duì)Python程序設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，對(duì)Python語言及其語言生態(tài)有一個(gè)進(jìn)一步的掌握和應(yīng)用，學(xué)會(huì)運(yùn)用Python標(biāo)準(zhǔn)庫及外接相關(guān)庫來解決實(shí)際問題的基本能力，培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題、解決問題的能力，尤其是提高學(xué)生使用Python為開發(fā)語言來進(jìn)行問題描述、交流與思考的能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)和以后的工程實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。

1.2 本課程設(shè)計(jì)具體目的

經(jīng)過小組討論分析，我們最終選擇了“五子棋”作為本次課設(shè)主題。

五子棋起源于中國上古時(shí)期的傳統(tǒng)黑白棋種之一。主要流行于華人和漢字文化圈的國家以及歐美一些地區(qū)，是世界上最古老的棋。古代五子棋棋盤與圍棋棋盤是通用的，直到1931年，才出現(xiàn)所謂五子棋專用棋盤，為十五路（15×15）棋盤?，F(xiàn)在人們壓力日益增大，需要?jiǎng)谝萁Y(jié)合才能獲得更高的工作效率，工作之余的娛樂對(duì)于每一個(gè)人來說必不可少。五子棋這種娛樂方式容易上手，老少皆宜，而且趣味橫生，引人入勝；不僅能增強(qiáng)思維能力，提高智力，而且富含哲理，有助于修身養(yǎng)性。

二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)和要求

2.1 課程設(shè)計(jì)教學(xué)任務(wù)和要求

本次課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是以Python為開發(fā)語言完成一個(gè)100~300行左右規(guī)模的程序項(xiàng)目開發(fā)。

課程設(shè)計(jì)的基本要求是：在課程設(shè)計(jì)的各個(gè)階段嚴(yán)格、規(guī)范地完成相關(guān)的文檔，例如在初期按時(shí)完成設(shè)計(jì)目的、設(shè)計(jì)要求、總體設(shè)計(jì)，在后期完成詳細(xì)設(shè)計(jì)、調(diào)試與測(cè)試、設(shè)計(jì)總結(jié)等。要求能完成所選題目的主要功能，程序運(yùn)行健壯、正確，代碼要有詳細(xì)注釋，可讀性好；所寫文檔結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容完整、敘述清晰。更高要求是：有創(chuàng)意、系統(tǒng)界面美觀。

由于課程設(shè)計(jì)項(xiàng)目具有一定的綜合性，鼓勵(lì)具有不同特長和不同能力的學(xué)生互相組隊(duì)。項(xiàng)目小組自己推薦一名組長，實(shí)行“組長負(fù)責(zé)制”。組長組織組員進(jìn)行項(xiàng)目選題、任務(wù)分配、方案確定、方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)調(diào)試測(cè)試，組員分工協(xié)作。小組成員開展項(xiàng)目討論，互相支持，形成協(xié)作意識(shí)。

2.2 本課程設(shè)計(jì)具體任務(wù)和要求

有圖形界面，能夠用鼠標(biāo)進(jìn)行操作。

能夠進(jìn)行五子棋游戲的基本操作，即玩家輪流落子。

能夠?qū)τ螒蚪Y(jié)果進(jìn)行正確的判定。

能夠?qū)崿F(xiàn)悔棋及認(rèn)輸?shù)雀郊庸δ堋?/p>

各項(xiàng)功能的展示與應(yīng)用直觀明了。

輸出必要的提示信息讓玩家更好地進(jìn)行游戲。

三、總體設(shè)計(jì)：

基于Python的標(biāo)準(zhǔn)GUI庫tkinter快速創(chuàng)建GUI應(yīng)用程序。

運(yùn)行程序提示可開始游戲。人人對(duì)戰(zhàn)，二人輪流落子。界面顯示提示信息當(dāng)點(diǎn)輪到哪一方落子。先有五子“—”或“|”或“/”或“\”連成一線的玩家獲勝。若棋盤中棋子已滿，玩家均為完成五子相連則判定為平局。當(dāng)黑方獲勝或白方獲勝或平局時(shí)及時(shí)作出判定，并彈出提示框，告知玩家當(dāng)前對(duì)局結(jié)束。

3.1 小組成員及任務(wù)分配情況

組員：吳佳麗余葉鈺劉璐瑤

任務(wù)分配：

：負(fù)責(zé)玩家操作模塊設(shè)計(jì)，包括落子、悔棋及認(rèn)輸。

：負(fù)責(zé)游戲的可視化設(shè)計(jì)，包括游戲界面設(shè)計(jì)及棋盤設(shè)計(jì)。

棋盤設(shè)計(jì)部分包括運(yùn)行程序開始游戲及重新開局時(shí)初始化棋盤。

：負(fù)責(zé)判定游戲結(jié)果即玩家勝負(fù)或平局判定

3.2 程序功能圖

3.3 整體流程圖

四、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

4.1 最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果

游戲主界面

啟動(dòng)程序運(yùn)行游戲，彈出提示框，提示玩家游戲開始，黑方先進(jìn)行落子。玩家可點(diǎn)擊棋盤無棋子處進(jìn)行落子。或點(diǎn)擊“開局”、“悔棋”、“認(rèn)輸”按鈕可重新開局或悔棋或認(rèn)輸。當(dāng)點(diǎn)擊“開局/重新開局”按鈕時(shí)，清空棋盤中的棋子，展示處與啟動(dòng)程序相同的游戲界面。界面中間“黑方”與“落子”二處文字為游戲進(jìn)行中的提示信息，表示當(dāng)前輪到黑方進(jìn)行棋子放置。輪到白方落子時(shí)會(huì)“黑方”將自動(dòng)更改為“白方”，“白方”二字以白色顯示。如圖4-1所示。

玩家獲勝后界面

如圖4-2所示，若有一方玩家存在“—”或“|”或“/”或“\”五子相連，該玩家取得該局游戲勝利。以圖中所示情況——黑方“/”五子相連為例，說明玩家取勝結(jié)果。通過黃色線條將黑方連成一線的五顆棋子相連接，此時(shí)界面中間提示信息改為“黑方獲勝”，“獲勝”二字以紅色顯示。并彈出消息提示框，提示玩家游戲結(jié)束黑方完成五子相連，取得勝利。若此時(shí)點(diǎn)擊悔棋按鈕，將提示玩家此時(shí)不能悔棋。如圖4-3所示；點(diǎn)擊認(rèn)輸按鈕，將提示玩家點(diǎn)擊開局開始游戲，如圖4-4所示。

平局情況

當(dāng)玩家雙方都沒有完成五子連線，且棋盤中所有棋格都有棋子放置即無處置放棋子時(shí)，判定為平局。

為更方便展示，將棋盤改為5*5大小。如圖4-5所示，中間提示文字變更為綠色字樣“平局？？！”，同時(shí)彈出消息提示框，提示玩家當(dāng)前對(duì)局結(jié)束，雙方達(dá)成平局。此時(shí)游戲結(jié)束，玩家不可再悔棋或認(rèn)輸，若玩家點(diǎn)擊悔棋或認(rèn)輸按鈕，效果與有一方玩家獲勝時(shí)相同。即游戲界面不做改變，彈出消息提示框，該消息提示框與圖4-3、圖4-4中消息提示框相同，不再重復(fù)展示。

玩家認(rèn)輸

在一局游戲過程中，若玩家首次點(diǎn)擊認(rèn)輸按鈕。棋盤不做改變，游戲界面中間文字“落子”變?yōu)椤罢J(rèn)輸”如圖4-6所示。此時(shí)游戲結(jié)束，玩家不可再悔棋或認(rèn)輸，若玩家點(diǎn)擊悔棋或認(rèn)輸按鈕，效果與有一方玩家獲勝時(shí)相同。即游戲界面不做改變，彈出消息提示框，該消息提示框與圖4-3、圖4-4中消息提示框相同，不再重復(fù)展示。

玩家悔棋

游戲過程中，若一個(gè)回合內(nèi)該玩家首次進(jìn)行悔棋，取回該玩家剛放置到棋盤上的棋子，并將中間的提示信息“某方落子”改回到該玩家。以黑方悔棋為例，悔棋前及悔棋后游戲部分界面分別如圖4-7、圖4-8所示。若該玩家在一個(gè)回合內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行過悔棋操作，再次點(diǎn)擊悔棋按鈕，則不改變游戲界面及棋盤，但回彈出提示框此時(shí)不能悔棋，該消息提示框及提示信息與獲勝時(shí)點(diǎn)擊悔棋按鈕，即圖4-4中的提示框相同。

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)

窗體界面直觀明了，游戲過程中有適當(dāng)?shù)奶崾拘畔⒂兄谕婕腋玫倪M(jìn)行游戲。同時(shí)窗體的顏色搭配即窗體大小設(shè)置合適。玩家不會(huì)因游戲界面顏色沖擊或棋盤、文字信息等過大過小產(chǎn)生疲勞。程序能對(duì)游戲結(jié)果進(jìn)行正確的判定，悔棋及認(rèn)輸這兩個(gè)附加功能也能夠?qū)崿F(xiàn)。課程設(shè)計(jì)最初定下的功能和要求均能實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，玩家完成五子相連時(shí)用黃色線條標(biāo)記，讓玩家能有更好的體驗(yàn)。還加上了一個(gè)回合內(nèi)只允許玩家各悔棋一次，增加挑戰(zhàn)，讓游戲更加有趣。

小組超額完成了最初想要實(shí)現(xiàn)的功能和要求，所以我們給自己評(píng)價(jià)為優(yōu)秀！

當(dāng)然這個(gè)小程序也很多不足之處。例如沒有標(biāo)記出最后放置的棋子，玩家悔棋后也沒有標(biāo)記出悔棋前的棋子等等。我們往后也應(yīng)努力學(xué)習(xí)，做的更好。

五、詳細(xì)設(shè)計(jì)

5.1 模塊設(shè)計(jì)

所負(fù)責(zé)部分大致可分為三大模塊。首先，判斷游戲勝負(fù)的四種情況，即橫、豎、斜方向五子一線；其次，判斷棋盤是否可以繼續(xù)下棋，即是否平局；最后，判斷玩家輸贏，并彈出提示框。

5.2 程序流程圖

5.3 具體算法分析

引用tkinter庫

Tkinter庫:

Tkinter是Python 的標(biāo)準(zhǔn) GUI 庫。Python 使用 Tkinter 可以快速的創(chuàng)建 GUI 應(yīng)用程序。由于 Tkinter 是內(nèi)置到 python 的安裝包中、只要安裝好 Python 之后就能 import Tkinter 庫、而且 IDLE 也是用 Tkinter 編寫而成、簡(jiǎn)單的圖形界面可以由Tkinter 庫完成。

Messagebox 函數(shù)分析：

函數(shù)定義：<整型> MessageBox（<字符串> Text, <字符串> Title, <整型> nType）;

函數(shù)功能： 彈出一個(gè)消息框。

參數(shù)：

返回值：<整型>，用戶在消息框上點(diǎn)擊關(guān)閉時(shí)的選擇的按鈕。

說明：

nType對(duì)應(yīng)的對(duì)話框如下表所示：

0： 確定

1： 確定，取消

2： 終止，重試，忽略

3： 是，否，取消

4： 是，否

5： 重試，取消

6： 取消，再試一次，繼續(xù)

返回值對(duì)應(yīng)的值如下：

1： 確定

2： 取消

3： 終止

4： 重試

5： 忽略

6： 是

7： 否

：再試一次

勝負(fù)情況判斷：

自定義panduan（）函數(shù)并利用for語句循環(huán)，判斷棋子是否為橫、豎、斜五子連線，列表QP[a][b]中必須滿足 0 <= a,b <= 17，i、j必須嚴(yán)格控制。若有五子連線情況發(fā)生，在棋子上增加一條黃色標(biāo)記線貫穿五子，更易看出。

代碼如下：

函數(shù)及語句分析：

for循環(huán)：

作用：for循環(huán)語句是python中的一個(gè)循環(huán)控制語句，任何有序的序列對(duì)象內(nèi)的元素都可以遍歷，比如字符串、列表、元組等可迭代對(duì)像。

一般格式：第一行是要先定義一個(gè)賦值目標(biāo)（迭代變量），和要遍歷（迭代）的對(duì)像；首行后面是要執(zhí)行的語句塊。

for 目標(biāo) in 對(duì)像:

print賦值目標(biāo)

循環(huán)過程： i相當(dāng)于目標(biāo)，range（num）是遍歷對(duì)像。當(dāng)運(yùn)行for循環(huán)語句時(shí)，每一次迭代時(shí)，i都會(huì)從遍歷對(duì)像range（num）中接收一個(gè)新值輸出。結(jié)束循環(huán)后，目標(biāo)i會(huì)保留最后一個(gè)值

Canvas組件：

Python Tkinter 畫布（Canvas）組件和 html5 中的畫布一樣，都是用來繪圖的?？梢詫D形、文本、小部件或框架放置在畫布上。canvas.create_line（）主要實(shí)現(xiàn)的是畫一條直線，后面()中給的參數(shù)就是線段兩點(diǎn)的坐標(biāo)，兩點(diǎn)確定一條直線。

Canvas 組件支持以下標(biāo)準(zhǔn)選項(xiàng)：

arc 創(chuàng)建一個(gè)扇形

判斷是否平局

分析：定義一個(gè)列表boring記錄每個(gè)棋格的狀態(tài)，包括棋格是否有棋子，若有棋子是為黑棋還是白棋。For循環(huán)語句遍歷棋盤（列表QP[a][b]中必須滿足 0 <= a,b <= 17，i、j必須嚴(yán)格控制），當(dāng)棋盤中不存在無棋子的棋格且雙方均未完成五子連線，判定為平局并彈出提示框。

代碼如下：