Игра крестики–нолики

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет

имени Н.Э. Баумана»



Калужский филиал



Кафедра «Системы автоматизированного проектирования»





Пояснительная записка

к курсовой работе

по дисциплине:

«Программирование на языке высшего уровня»

на тему: « Игра крестики – нолики »





























Калуга 2007


СОДЕРЖАНИЕ



Введение

1. Исследовательская часть

1.1 Язык программирования	

1.1.1 Выбор языка программирования

1.1.2 Общее описание языка

1.2 Конструкции, реализованные в программе

2. Конструкторская часть

2.1 Общий принцип работы программы

2.2 Принцип игры человек против человека

2.3 Принцип игры компьютера

3. Технологическая часть

3.1 Правила игры	

3.2 Интерфейс программы

Заключение

Список использованной литературы


ВВЕДЕНИЕ



Целью данной курсовой работы является разработка популярной развлекательной игры крестики – нолики. Программа предоставляет возможность играть с компьютером, который играет согласно созданному алгоритму. В процессе разработки должны быть усвоены некоторые новые возможности Visual Studio. В программе должны быть учтены моменты, позволяющие пользователю легко освоить программу, для этого необходимо создать удобный интерфейс, который является «визитной карточкой» приложения.


1. ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЧАСТЬ



1.1 Язык программирования



1.1.1 Выбор языка программирования

С# — это новый язык программирования, в котором, по замыслу создателей, должны сочетаться выразительность и простота. Его цель — позволить программисту создавать сложные высокопроизводительные программы 

C# создавался параллельно с каркасом Framework .Net и в полной мере учитывает все его возможности - как FCL, так и CLR;

C# является полностью объектно-ориентированным языком, где даже типы, встроенные в язык, представлены классами;

C# является мощным объектным языком с возможностями наследования и универсализации;

C# является наследником языков C/C++, сохраняя лучшие черты этих популярных языков программирования. Общий с этими языками синтаксис, знакомые операторы языка облегчают переход программистов от С++ к C#;

сохранив основные черты своего великого родителя, язык стал проще и надежнее. 

Для полного понимания языка программирования С# и его программной среды, необходимо представить важную технологию, которая непосредственно связана с С# и называется .NET.

.NET — это общий термин для многих важных служб, которые предоставляются и используются во время создания и исполнения программы на С#. Более того, С# полностью зависит от .NET. Неудивительно, что происхождение многих особенностей и концепций С# уходит своими корнями в .NET. Вот некоторые важные службы, предоставляемые инфраструктурой .NET-платформы.

.NET предоставляет средства для исполнения инструкций, содержащихся в программе, написанной на С#. Эта часть .NET называется средой исполнения (execution engine).

.NET помогает реализовать так называемую среду, безопасную к несоответствию типов данных (type safe environment). Образно говоря, .NET обеспечивает "треугольные дырки для треугольников, квадратные — для квадратов".

 .NET освобождает программиста от утомительного и нередко приводящего к ошибкам процесса управления компьютерной памятью, которая используется программой.

 .NET предоставляет безопасную среду исполнения, пытаясь усложнить жизнь хакерам и им подобным.

В состав .NET-платформы входит библиотека, содержащая массу готовых программных компонентов, которые можно использовать в собственных программах. Она экономит немало времени, так как программист может воспользоваться готовыми фрагментами кода. Фактически, он повторно использует код, созданный и тщательно проверенный профессиональными программистами Microsoft.

 В .NET упрощена подготовка программы к использованию (развертывание).

 .NET обеспечивает перекрестное взаимодействие программ, написанных на разных языках. Любой язык, поддерживаемый .NET, может взаимодействовать с другими языками этой платформы. На момент создания этой книги на платформу .NET было перенесено около 15 языков. Поскольку для исполнения кода, написанного на любом из поддерживающих платформу .NET языков, используется одна и та же среда исполнения, ее часто называют единой средой исполнения (Common Language Runtime, CLR).

Программа, при создании которой была предусмотрена возможность повторного использования, называется компонентом (программным компонентом).

Все сказанное выше о .NET — не более чем простое перечисление некоторых свойств платформы, в которой были реализованы многие современные программные технологии.

Реализация, сочетающая построение надежного и эффективного кода, является немаловажным фактором, способствующим успеху C#. 



1.1.2 Общее описание языка

Последнее время С и С++ являются наиболее используемыми языками для разработки коммерческих и бизнес приложений. Эти языки устраивают многих разработчиков, но в действительности не обеспечивают должной продуктивности разработки. К примеру, процесс написания приложения на С++ зачастую занимает значительно больше времени, чем разработка эквивалентного приложения, скажем, на Visual Basic. Сейчас существуют языки, увеличивающие продуктивность разработки за счет потери в гибкости, которая так привычна и необходима программистам на С/С++. Подобные решения являются весьма неудобными для разработчиков и зачастую предлагают значительно меньшие возможности. Эти языки также не ориентированы на взаимодействие с появляющимися сегодня системами и очень часто они не соответствуют существующей практике программирования для Web. Многие разработчики хотели бы использовать современный язык, который позволял бы писать, читать и сопровождать программы с простотой Visual Basic и в то же время давал мощь и гибкость C++, обеспечивал доступ ко всем функциональным возможностям системы, взаимодействовал бы с существующими программами и легко работал с возникающими Web стандартами. 

Учитывая все подобные пожелания, Microsoft разработала новый язык - C#. В него входит много полезных особенностей - простота, объектная ориентированность, типовая защищенность, "сборка мусора", поддержка совместимости версий и многое другое. Данные возможности позволяют быстро и легко разрабатывать приложения, особенно COM+ приложения и Web сервисы. При создании C#, его авторы учитывали достижения многих других языков программирования: C++, C, Java, SmallTalk, Delphi, Visual Basic и т.д. Надо заметить что по причине того, что C# разрабатывался с чистого листа, у его авторов была возможность (которой они явно воспользовались), оставить в прошлом все неудобные и неприятные особенности (существующие, как правило, для обратной совместимости), любого из предшествующих ему языков. В результате получился действительно простой, удобный и современный язык, по мощности не уступающий С++, но существенно повышающий продуктивность разработок. 



1.2 Конструкции, реализованные в программе



Курсовая работа использует пространство имён System.Drawing для создания классов Point, Pen. Класс – ссылочный тип данных.

Координатная точка — тип данных, довольно распространенный в графических средах. Он невелик, поэтому для него больше подходит использование структуры, а не класса. В .NET Framework это структура Point. В двумерной координатной системе (такой как поверхность видеодисплея или лист бумаги принтера) точка обозначается обычно парой чисел (x и y), где х — горизонтальная координата, a y - вертикальная координата. Можно использовать Point в любой двумерной системе координат.

Структура Point имеет два доступных для чтения и записи свойства, X и Y, которые определены, как 32-битные целые числа. X и Y могут быть отрицательными.



Point click_point = new Point();


Свойствам X и Y присваивается начальное значение 0. Затем им можно присвоить значения или использовать такое объявление для инициализации свойств:



Point click_point = new Point(34, 55);



Большинство методов рисования Graphics не используют параметры типа Color. При рисовании линий или кривых используется объект типа Реп. Конечно, для самих перьев и кистей указываются цвета, но часто применяются и другие их свойства.

Перо создается одним из четырех конструкторов класса Реп. Простейший из них создает объект Реп, используя объект Color.



Pen pen = new Pen();



Чтобы создать перо, использующее один из предопределенных цветов, можно сделать так:



Pen pen = new Pen(Color.Green);



Класс PaintEventArgs определен в пространстве имен System Windows forms. Свойство Graphics содержит экземпляр класса Graphics, определенного в пространстве имен SystemDrawing. Graphics — важнейший класс библиотеки Windows Forms, по важности не уступающий Form. Этот класс служит для рисования графики и вывода текста на форме.

Класс Graphics

Для рисования одиночных прямых служит метод DrawLine класса Graphics. Есть четыре перегруженных версии DrawLine, но все они требуют один и тот же набор аргументов: координаты начальной и конечной точек линии, а также перо, которым она рисуется.

Методы DrawLine класса Graphics:



void DrawLinefPen pen, int x1, int y1, int x2, int y2)

void DrawLinefPen pen, float x1, float y1, float x2, float y2)

void DrawLine(Pen pen, Point pointl, Point point2)

void Drawl_ine(Pen pen, PointF pointl, PointF point2)



Можно указывать координаты как четырьмя значениями типа int или float, так и парой структур Point или PointF. Метод DrawLine чертит линию от первой точки до второй, включая вторую точку в состав линии.

Несомненно, прямоугольник можно нарисовать при помощи методов DrawLine или DrawLines, но проще сделать это методом DrawRectangle. В каждой из трех его версий прямоугольник определяется точкой, задающей положение верхнего левого угла, шириной и высотой. Аналогично определяется структура Rectangle, которую использует одна из версий DrawRectangle.

Методы DrawRectangle класса Graphics:



void DrawRectangle(Pen pen, int x, int y, int ex, int cy)

void DrawRectangleCPen pen, float x, float y, float ox, float cy)

void DrawRectangle(Pen pen, Rectangle rect)



Также в классе Graphics есть метод DrawEllipse, который используется для рисования окружности.



DrawEllipse(Pen pen2, float x1, float y1, float x2, float y2);



Работа с координатами

Point MousePosition возвращает позицию мыши в координатах экрана. Эти свойства можно задействовать при обработке любых событий. Так как они статические, их можно использовать даже в классе, не являющемся производным от Control.

Координаты рабочего стола (desktop coordinates) идентичны координатам экрана, но только если панель задач Windows не расположена на верхней или на левой границе экрана. И, наконец, координаты формы (form coordinates) связаны с левым верхним утлом формы, который обычно является углом рамки формы.

Свойство Location относится к точке в экранных координатах, эквивалентной точке (0, 0) в координатах формы. Таким образом, это свойство позволяет приложению преобразовывать координаты точки из одной координатной системы в другую в виде формул:



click_point.X = MousePosition.X - Form1.ActiveForm.Location.X;



Метод Invalidatе

Этот метод делает недействительной всю клиентскую область, или ее прямоугольное, или непрямоугольное подмножество. Вызов Invalidate информирует Windows, что клиентская область больше не является действительной. В параметрах метода Invalidate можно также указать область, которую необходимо обновить.


2. КОНСТРУКТОРСКАЯ ЧАСТЬ



2.1 Общий принцип работы программы



При загрузке программы создаётся матрица размерностью 10 на 10 с помощью циклов с параметрами. В этой матрице любая координата соответствует идентичной координате клетки игрового поля. Далее все операции производятся с данной матрицей, а рисование происходит в методе Form1_Paint по данным значениям матрицы. 



for (int i = 0; i < 10; i++)

{

for (int j = 0; j < 10; j++)

{

matr[i, j] = 0;

}

}



В методе Form1_Paint мы рисуем все графические объекты, используемые в программе: клетка, нолик и крестик



private void Form1_Paint(object sender, PaintEventArgs e)

{

e.Graphics.DrawLine(pen3, k * 30 + 2, i * 30 + 2, k * 30 + 28, i * 30 + 28);

e.Graphics.DrawLine(pen3, k * 30 + 28, i * 30 + 2, k * 30 + 2, i * 30 + 28);

e.Graphics.DrawRectangle(pen1, 30 * k, 30 * i, 30, 30);

}


Следующий метод заключается в том, что генерирует случайную величину, т.е. с помощю него компьютер ставит нолик в произвольном порядке



private int get_random(int min, int max)

{

int r = 0;

r = rnd.Next(min, max);

return r;

}



Обновление всего игрового поля происходит в методе restart():

public void restart()

{

for (int i = 0; i < 10; i++)

{

for (int j = 0; j < 10; j++)

{

matr[i, j] = 0;

}

}



2.2 Принцип игры человек против человека



По событию формы Click запускается метод Form1_Click.

private void Form1_Click(object sender, EventArgs e)

{

}

Здесь производится проверка на попадание курсора мыши в область клетки. Для игры против человека необходимо отметить RadioButton human. В этом случае производится проверка булевой переменной access. Access отвечает за переход хода к другому игроку. Если access равен true, то значение соответствующей matr[k, i] становится равным единице и в методе Form1_Paint рисуется крестик в соответствующей клетке. Если же access равен false, то matr[k, i] становится равным двум и рисуется нолик. После каждого хода запускается метод proverka. Он проверяет на совпадение поставленную клетку и рядом стоящие. Если таковые имеются то запускается метод proverka2 и он работает до тех пор, пока не найдёт 5 одинаково заполненных подряд идущих клеток. 

Определение координат положения мыши происходит следующим образом. Если в момент нажатия кнопки мыши указатель находится в пределах одной из клеток, то при нажатии кнопки ноль, элемент матрицы matr[i,j] меняется на единицу, соответственно в клетке ставится крестик, при следующем нажатии кнопки - ставится нолик,и так поочереди:



if (access == true)

{

matr[k, i] = 1;

access = false;

proverka(k, i);

}

else

matr[k, i] = 2;

access = true;

proverka(k, i);

}



После каждого хода запускается вышеупомянутый метод proverka(k, i),в котором использованы операторы ветвления if-else и который находит 2 подряд идущих крестика(нолика), идущих в любом направлении. В этом случае параметр, отвечающий за количество подряд идущих крестиков (ноликов) line увеличивается в методе proverka2. Цикл продолжается до тех пор, пока линия не будет состоять из пяти крестиков(ноликов). Далее следует сообщение, которое повествует, какой игрок выиграл и вопрос: «Хотите сыграть еще раз?». В данной программе для этого используется следующий метод:

MessageBox.Show("Хотите сыграть еще раз?", "выиграли крестики", MessageBoxButtons.YesNo); 

При нажатии кнопки «Да» игровое поле обновляется с помощью метода restart(), при нажатии «Нет» приложение закрывается.



2.3 Принцип игры компьютера



При игре с компьютером, когда выполняется условие computer.Checked мы используем другой подход:

if (matr[k, i] == 0)

{

matr[k, i] = 1;

access4 = true;

_x = k; _y = i;

proverka(k, i);

AI();

}



После хода пользователя осуществляется метод AI(), в котором использован алгоритм нахождения двух подряд идущих крестиков. Второй крестик ищется в восьми клетках вокруг первого. Если таковых нет, то компьютер ставит нолик в любом месте относительно клетки с крестиком с помощью метода random_AI(). Если методом AI было найдено два подряд идущих крестика, то метод AI2 (int z, int q, int c, int d) ищет три подряд идущих крестикаи на продолжении той же прямой (это осуществляется с помощью фомальных параметров c и d) и ставит нолик на той же линии то чтобы предотвратить появление четырёх крестиков. Если три подряд идущих крестика не найдено, то также срабатывает метод random_AI(). Компьютер не может походить дважды, так как после каждого хода закрывается доступ к другому методу с помощью переменных access3 и access4. Все ходы компьютера происходят в зависимости от того, куда был поставлен последний крестик, то есть компьютер занимает оборонительную позицию. 

После каждого пользовательского хода или хода компьютера также осуществляется проверка всего поля на наличие пяти идущих подряд крестиков (ноликов) с помощью вышеописанного метода proverka(). Так же можно продолжить игру с компьютером после недоигранной партии с человеком, просто нажав соответствующию RadioButton computer и наоборот.


3. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ



3.1 Правила игры



Правила игры состоят в том, что необходимо выстроить линию из пяти крестиков (ноликов) в любом направлении и каким угодно способом (по горизонтали, вертикали или диагонали). Соответственно ваш противник должен выстроить подобную линию быстрее вас или не давать вам построить такую линию. Игра начинается с того, что в любом месте игрового поля ставится крестик , ваш противник ставит нолик , и так до тех пор пока не будет выстроена линия. В данной программе чтобы выиграть, необходимо первым составить линию.





Рис.1. Игровое поле



3.2 Интерфейс программы



Программа предоставляет возможность играть в игру крестики-нолики. Для запуска программы сделайте двойной щелчок по ярлыку программы. На экране появится основное окно программы, имеющее следующий вид (рис. 1):

На окне размещено игровое поле и две кнопки – Новая игра и Выход, а также кнопки выбора режима игры: пользователь против пользователя(human) и пользователь против компьютера(computer). Для начала новой игры необходимо нажать кнопку Новая игра, а потом уже играть в соответствии с правилами игры. Для выхода из программы нужно нажать кнопку Выход.

При победе одного из игроков появляется сообщение (рис. 2) «Хотите сыграть еще раз?». Если нажать кнопку «Да», то соответственно начнется новая игра, а если «Нет», то программа закрывается.





Рис.2. Сообщение


ЗАКЛЮЧЕНИЕ



В процессе выполнения курсовой работы были изучены новые возможности языка высшего уровня C#. В том числе была изучена графическая подсистема Visual Studio. В процессе создания приложения был реализован алгоритм, который в дальнейшем возможно усовершенствовать. Все поставленные задачи были выполнены и разработка популярной игры «Крестики-нолики» прошла успешно.


СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



1. Чарльз Петцольд. Программирование для Microsoft WINDOWS на С#. Издательско-торговый дом “Русская Редакция”, Москва 2002 - 576 с.

2. Разработка Windows-приложений на Microsoft Visual Basic .NET и Microsoft Visual C# -NET. Учебный курс MCAD/MCSD/Пер. с англ. — М.:

Издательско-торговый дом «Русская Редакция», 2003. — 512 стр.: ил.

3. MSDN 2005

2