.. _step2:

2. 计算机循环下棋
=======================

.. toctree::
   :maxdepth: 2 

2.1 实现下棋功能
`````````````````

怎么样把棋子下到棋盘里呢？我用大写字母 ``X`` 和 ``O`` 表示棋子，也是就是跟如图 1.2 一样：

.. image:: 2.1.png

我想要把 ``|   |   |   |`` 里的空白换成 ``X`` 和 ``O`` 不就相当于下棋了嘛。所以把空白的地方换成一个变量，下棋时给这个变量赋值，没下棋时保持空白状态。棋盘里有 9 个空白，可以使用数组来代替它们。

.. code-block:: c++

   string mark[3][3] ; // 定义存放棋子的数组 mark
    
    for (int x = 0; x < 3; ++x) // 初始化棋子为空字符串（3个空格）
    {
        for (int y = 0; y <3; ++y)
        {
            mark[x][y] = "   ";     
        }
    }

然后把这些数组输出，之前 ``|   |   |   |`` 是存储在 bar 的变量里的。因为现在每一行都是不一样的，也就是需要 3 个不同的 bar 变量，那么用 bar[3] 数组表示棋盘的三个行，bar[0]、bar[1]、bar[2] 。

.. code-block:: c++
    
    string bar[3] ;  
    for (int x = 0; x < 3; ++x)
    {   
        bar[x] = '|' + mark[x][0] + '|' + mark[x][1] + '|' + mark[x][2] + '|' ;        
    }

2.2 随机下棋
``````````````

棋盘下棋的 9 个位置用 mark[3][3]数组表示，如果给 x 和 y 随机赋值，那么 mark[x][y] 就表示随机下棋的位置，这样就实现了计算机随机下棋的功能。

.. code-block:: c++
   
   #include <cstdlib>
   #include <ctime>
   #define random(x) (rand()%x)
   
   srand(time(0)); // 改变随机种子值
   int x = random(3), y = random(3); // 随机生成坐标值
   
2.3 计算机交替下棋
````````````````````

-1 的幂为偶数是 1，奇数时为 -1 ，利用这个特性实现计算机交替。

.. code-block:: c++

   #include <cmath> // 使用 pow() 这个幂函数需要这个头文件
    
   // 定义一个计数器 b，交替赋值棋子 X 和 O
   int b = pow(-1, i);
   if (b == -1)
       mark[x][y] = " X ";
   else
       mark[x][y] = " O ";


2.4 循环输出下棋的每一步
`````````````````````````

棋盘有 9 个空，那么最多需要下 9 步，也就是循环 9 次。

2.5 判断棋盘存在棋子
``````````````````````

由于计算机是随机下棋的，免不了会把棋子下到已经下过棋的位置，覆盖原有的棋子。为了解决这个问题，需要判断棋盘是否已经存在棋子。实现思路是，把随机生成的 mark[x][y] 比较，如果不为空字符串（三个空格的初始值），也就是存在棋子了，那么就再次随机给 x 和 y 赋值，直到 mark[x][y] 为空字符串，也就是不存在棋子，代码如下：

.. code-block:: c++

   while (mark[x][y] != "   ") // 判断棋盘是否已经存在这个棋子
        {
            x = random(3);
            y = random(3);
        }


现在把上面提到的串起来，看下是否能让代码运行起来：

.. code-block:: c++

   #include <iostream>
   #include <string>
   #include <cstdlib>
   #include <ctime>
   #include <cmath>
   #define random(x) (rand()%x) 

   using namespace std;

   int main()
   {

        // 定义棋盘 board
        // 分别存储在 boundary（边界）,以及 sidebar（边栏）的变量里
        string boundary = "+---+---+---+";
        string sidebar(6, ' '); //空白的左边栏

        string mark[3][3] ; // 定义棋子标记 mark
    
        for (int x = 0; x < 3; ++x) // 初始化棋子为空字符串
        {
            for (int y = 0; y <3; ++y)
            {
                mark[x][y] = "   ";     
            }
        }

        srand(time(0)); // 改变随机种子值

        for (int i = 0; i < 9; ++i)
        { 
            int x = random(3), y = random(3); // 随机生成坐标值
        
            while (mark[x][y] != "   ") // 判断棋盘是否已经存在这个棋子
            {
                x = random(3);
                y = random(3);
            }

            // 定义一个计数器 b，交替赋值棋子 X 和 O
            int b = pow(-1, i);
            if (b == -1)
                mark[x][y] = " X ";
            else
                  mark[x][y] = " O ";
    
            string bar[3] ;  // 定义输出的行
            for (int x = 0; x < 3; ++x)
            {   
                bar[x] = '|' + mark[x][0] + '|' + mark[x][1] + '|' + mark[x][2] + '|' ;        
            }

            // 输出界面
            cout << sidebar << boundary << endl;
            cout << sidebar << bar[0] << endl;
            cout << sidebar << boundary << endl;
            cout << sidebar << bar[1] << endl;
            cout << sidebar << boundary << endl;
            cout << sidebar << bar[2] << endl;
            cout << sidebar << boundary << endl;

        }

        return 0;
    }
    
2.6 判断输赢
````````````

定义布尔值变量 ``win`` ，并初始值为 ``false`` （本来一开始就是没赢嘛）。如果 win 为 ``true`` 则跳出循环，输出赢的信息。

判断交叉线。交叉线有个两条，一条``mark[0][0]``、``mark [1][1]```mark[2][2]``，另一条是 ``mark[0][2]`` 、``mark [1][1]``、``mark[2][0]``，那么判断这两条交叉线是否都等于棋子 O 或者 X ，是的话则赋值 ``true`` 给变量 ``win`` 。

判断横竖线。横竖线分别有三条，三条横线的表示为（x 取值为 0～2）：``mark[x][0]``、``mark[x][1]``、``mark[x][2]``，三条竖线的表示为：`mark[0][x]``、``mark[1][x]``、``mark[2][x]``。同样地，需要判断是否都等于棋子 O 或者 X。是的话则赋值 ``true`` 给变量 ``win`` 。

.. code-block:: c++

   // 判断输赢
   bool win = false; 
   
   // 判断交叉线是否相等
   if (mark[0][0] == " O " && mark [1][1] == " O " && mark[2][2] == " O " ) win = true;
   if (mark[0][0] == " X " && mark [1][1] == " X " && mark[2][2] == " X " ) win = true;
   if (mark[0][2] == " O " && mark [1][1] == " O " && mark[2][0] == " O " ) win = true;
   if (mark[0][2] == " X " && mark [1][1] == " X " && mark[2][0] == " X " ) win = true;

   // 判断行、列是否相等
   for (int x = 0; x < 3; ++x)
   {   
      if (mark[x][0] == " O " && mark[x][1] == " O " && mark[x][2] == " O " ) win = true;
      if (mark[x][0] == " X " && mark[x][1] == " X " && mark[x][2] == " X " ) win = true;
      if (mark[0][x] == " O " && mark[1][x] == " O " && mark[2][x] == " O " ) win = true;
      if (mark[0][x] == " X " && mark[1][x] == " X " && mark[2][x] == " X " ) win = true;
   }
        
   if (win) break;
   
完整代码位于 ``doc/sample/2.1.cpp`` 
  
`在线浏览 <https://gitcafe.com/Tyustca-Project/TicTacToe-CPP/blob/master/doc/sample/2.1.cpp>`_

2.7 改善界面
`````````````

.. image:: 2.1.png

左边空白栏上下边界增加了分割线 ``------``，把这个分割线存储在 ``split_line`` 变量里。左边栏显示第几步，用 ``step`` 变量作为计数器，放在 ``for`` 循环里，代码实现如下：

.. code-block:: c++

   //此处省略几行代码 ...
   
   string split_line(6, '-');// 定义分割线
   
   //此处省略几行代码 ...
   
   for (int i = 0; i < 9; ++i)
    { 
        step = i + 1;
        
        //此处省略几行代码...
        
        cout << split_line << boundary << endl;
        cout << "   第 " << bar[0] << endl;
        cout << sidebar << boundary << endl;
        cout << "   " << step << "  " << bar[1] << endl;
        cout << sidebar << boundary << endl;
        cout << "   步 " << bar[2] << endl;
        cout << split_line << boundary << endl;
        
    }
    

2.8 本阶段完整代码
```````````````````

完整代码位于 ``doc/sample/2.2.cpp``

`在线浏览 <https://gitcafe.com/Tyustca-Project/TicTacToe-CPP/blob/master/doc/sample/2.2.cpp>`_