基于HTML5 和JavaScript 的五子棋游戏的设计与实现

摘要：随着移动终端的发展和智能设备的普及，网络小游戏因其独特的特点受到广大用户的喜爱。利用HTML5和Ja⁃vaScript制作网络小游戏已成为一种主流趋势。文章主要阐述了如何利用HTML5和JavaScript实现五子棋游戏，对实现该游戏所需的各项技术进行了分析，并对游戏的系统功能设计进行了详细阐述。同时，文章对各功能的实现进行了详细描述，并附上了重要功能模块的代码。

关键词：HTML5；JavaScript；五子棋

中图分类号：TP37 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2024）31-0128-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID） ：

0 引言

随着互联网的普及和信息技术的发展，网络小游戏因其便捷性、多样性、易上手和免费使用等特点，逐渐成为人们在碎片化时间休闲娱乐的首选，深受广大用户喜爱。五子棋游戏是一款老少皆宜的小游戏，在休闲娱乐、缓解压力和提升注意力及反应能力等方面都发挥了积极作用，成为人们日常娱乐中的首选游戏之一。本文主要论述如何设计一款网络五子棋游戏，使用户只须打开浏览器或手机应用即可进行游戏，从而方便用户使用[1]。

五子棋游戏的设计与实现已有许多研究：文献[1] 介绍了利用C++实现五子棋游戏；文献[2]讨论了基于Android的五子棋游戏设计与实现；文献[3]描述了基于C语言的五子棋游戏的设计与实现；文献[4]详述了基于Flash的五子棋软件的设计与实现；文献[5]则介绍了基于J2ME 的手机五子棋游戏设计与实现；文献[6]从算法的角度探讨了搜索算法在五子棋博弈中的人工智能应用研究。

1 技术分析

本文主要阐述利用HTML5和JavaScript实现五子棋游戏。随着网页技术的不断发展和完善，使用HTML5和JavaScript制作网络小游戏已成为一种主流趋势。HTML5开发的程序可在各种设备上运行，无需额外的插件或软件；它获得了各种操作系统和浏览器的支持，确保了开发游戏在各种环境下的稳定性和一致性。通过结合JavaScript，HTML5可以处理音频、视频和其他多媒体元素，为游戏增添更多乐趣和视听效果。HTML5提供了内置的多媒体元素，Canvas元素和WebGL技术使开发者能够在网页中实现复杂的图形和动画效果。HTML5和JavaScript语法简洁明了，易于学习和使用，开发者能够快速上手。此外，HTML5 和JavaScript 拥有庞大的开发者社区和丰富的资源库，开发者可以轻松获得开源代码、教程和工具，以解决游戏开发过程中遇到的问题[2]。

本文采用HBuilder X作为开发软件。HBuilder X 是一款功能强大且易于使用的开发工具，适用于Web 和移动端应用程序的开发。它提供了丰富的功能，如代码自动完成和智能提示、内置大量常用代码以提高编程效率、集成调试工具以方便开发者进行代码调试和错误修正。此外，HBuilder X集成了模拟器，可以在开发过程中快速预览和测试应用程序在不同设备上的效果[3]。

2 系统功能设计

五子棋程序通常可以分为以下三个主要模块：人机交互模块、游戏逻辑模块和算法处理模块。通过这三个模块的协作，一个完整的五子棋程序能够实现游戏规则的正确执行、良好的用户交互体验，以及具有一定智能水平的人机对战功能[4]。

人机交互模块负责处理用户与程序之间的交互，包括显示游戏界面、接收用户输入、向用户输出信息等功能。这个模块通常会利用图形界面，使用户可以通过点击界面上的按钮或者棋盘上的交叉点进行操作。人机交互模块需要与游戏逻辑模块进行交互，将用户的操作转化为对游戏状态的修改，并将游戏状态的变化反馈给用户。

游戏逻辑模块负责处理游戏规则和逻辑，包括棋盘的初始化、落子的合法性检测、判断胜负等功能。该模块通常采用合适的数据结构来表示棋盘状态，并使用相关算法来检测棋局胜负情况，如判断是否有五子连珠等。游戏逻辑模块还处理用户之间的交互，包括落子、悔棋和重新开始游戏等操作。

算法处理模块负责实现人机对战的算法和策略，包括计算机程序的落子策略、评估棋局局势、搜索最佳下法等功能。此模块通常利用一些成熟算法来模拟人类玩家的思考过程，如五元组算法、基于搜索树的算法、Alpha-Beta剪枝算法等。人机对战模块需要与游戏逻辑模块和人机交互模块进行交互，接收棋局状态并计算最佳落子位置，然后通知游戏逻辑模块执行落子操作。

3 系统功能实现

3.1 用户界面设计

在设计五子棋游戏界面时，程序开发人员需要考虑用户体验，同时兼顾界面的美观性。游戏主界面应清晰明了，包含开始游戏、游戏设置、退出游戏等按钮或选项；界面的一侧或底部可以放置一个游戏信息栏，用于显示当前游戏状态、当前玩家、胜负情况等信息。信息栏上还可添加一些按钮，如悔棋和重新开始，以增加游戏的可操作性[5]。

五子棋界面的重要内容包括棋盘和棋子。棋盘上的网格应有明确的边界线，以便用户清晰看到每个格子的位置。棋盘可以使用不同的颜色或纹理来增加视觉吸引力。棋子通常为圆形，不同玩家的棋子颜色应明显区分，如黑色和白色。棋子放置在棋盘上时，可以添加音效，以增加游戏的互动性和乐趣。具体可参考图1所示。

3.2 棋盘实现

使用HTML5中的Canvas可以方便快捷地绘制五子棋的棋盘。设棋盘区域的长宽为450px × 450px，包含15×15的棋盘网格，每个网格间隔30px，网格距上下左右的边距各为15px。使用getElementsByClass⁃ Name（）识别棋盘画布，使用getContext（）来标识棋盘上下文为2D环境，并使用moveTo（）、lineTo（）、stroke（）绘制直线。在绘制棋盘时，还可以根据用户的喜好添加背景颜色，以增强程序的可视化效果。具体代码如下所示：

3.3 棋子实现

使用HTML5中的Canvas可以方便快捷地绘制五子棋的棋子。根据上文可知，棋盘每个网格间隔为30px；根据视觉效果，设置所绘棋子的半径为13px；根据使用习惯，设置人落子的颜色为黑色，机器落子的颜色为白色，也可根据需要设置不同的颜色。具体代码如下所示：

4 判断人落子是否获胜

4.1 设置赢法数组

要判断人落子后是否获胜，需要检查棋盘上是否有5个连续的棋子同为黑色，这些连续的棋子可以是水平方向、垂直方向、正斜线方向或反斜线方向。定义一个三维数组wins[x][y][z]，用来标记所有可能出现同色五子的坐标，其中x表示棋子所在的x轴，y表示棋子所在的y轴，z表示五子连珠的赢法编号。以横向坐标为例，第一行上可以表示的wins数组有11个，以z轴赢法编号区分，第一个赢法数组为wins[0][0][0]、wins[1][0][0]、wins[2][0][0]、wins[3][0][0]、wins[4][0][0]，对应图2所示；第二个赢法数组为wins[1][0][1]、wins[2] [0][1]、wins[3][0][1]、wins[4][0][1]、wins[5][0][1]，对应图3 所示；依此类推，第十一个赢法数组为wins[10][0][10]、[w0i]n[1s[01]1，]对[0]应[1图0]、4w所ins示[1。2][水0][平10方]、向win一s[共13有][0]1[510行]、，w赢in法s[1数4]组有11×15 = 165个。

同理，在垂直方向也有165个赢法数组。采用相同的方法，可以统计出正斜线和反斜线方向各有121 个赢法数组，最终的赢法数组总数为572个。以下程序利用`count`变量设置赢法数组的编号，通过循环嵌套在水平、垂直、正斜线、反斜线四个方向完成赢法数组的赋值。下面以水平方向赋初值代码为例，具体如下所示：

4.2 判断人落子是否获胜

本文使用二维数组chessboard[i][j]来表示游戏棋盘，chessboard[i][j]数组初始值为0，表示当前棋盘位置无棋子。定义chess.onclick = function（e）事件，当用户点击棋盘时，浏览器会将事件对象e传递给函数，包含当前鼠标的位置等信息。具体代码如下：

其中，count变量表示赢法数组wins中一维数组的长度，myWin用于记录用户在各赢法上的分值。对于每个赢法数组，如果在某个坐标位置（i，j） 的值为true，则表示在该位置下棋可以形成相应赢法。当在某个赢法数组中的（i，j） 位置下棋时，将该位置的myWin计数加一。如果某个赢法的计数myWin[k]达到5，则表示该赢法已实现五子连珠，游戏结束，用户获胜。

5 计算机落子的算法

计算机落子前需要遍历棋盘上的所有空闲位置，计算每个空闲位置所在赢法上已有的棋子数量。对于每个空闲位置，计算机会评估其在当前局势下的分值，具体考虑以下几个因素：

1） 是否有形成五子连珠的潜在机会；2） 是否可以阻止对手形成五子连珠；3） 是否有形成活四、冲四等有利局面的可能；4） 是否能构成双三等对手难以应对的威胁。

根据评估结果，计算机将选择评估得分最高的位置作为落子点。在评估空闲位置的分值时，需要区分当前位置是用于拦截用户还是计算机自身获胜所需。即使是形成四子等相同情况，由于计算机所处的位置不同，其赋予的分值也应有所区别，其中计算机自身获胜所需位置的分值应高于拦截用户时的分值。用户可以根据算法需要自行设置所需的分值，具体参见表1所示。

从上文可知，人落子的颜色为黑色，机器落子的颜色为白色。表中“白子4”表示计算机想要自己获胜时，棋盘上白子已有3个，其他情况依此类推；“黑子4”表示计算机拦截用户时，用户在棋盘上的黑子已有3个。这个算法相对简单，仅考虑了局势评估和最优位置选择，未涉及对手反应和更复杂的搜索过程。程序运行结果表明，该算法在正常情况下能够表现出一定的智能水平，实现人机互动。算法的部分代码如下所示：

6 总结

本文主要介绍了利用HTML5和JavaScript实现五子棋游戏。游戏中的其他功能，如悔棋功能、重新开始等较易实现，在此不做过多阐述，读者可根据需要进行功能扩充。本文从学习和提升编程能力的角度出发，不借助任何框架来实现Web游戏，从而达到对编程知识的进一步巩固和提升。此外，还可以从五子棋游戏衍生出去，开发更多类似的网络小游戏。

参考文献：

[1] 严正学.C++实现五子棋游戏[J].电脑编程技巧与维护，2011（15）：72-74.

[2] 李舒婷，高燕.基于Android的五子棋游戏设计与实现[J].软件导刊，2016，15（4）：98-99.

[3] 何星，段华琼.基于C语言的五子棋游戏的设计与实现[J].信息与电脑（理论版），2021，33（24）：118-120.

[4] 吕尚榕.基于flash的五子棋软件的设计与实现[D].上海：复旦大学，2012.

[5] 马鹏强.基于J2ME的手机五子棋游戏设计与实现[D].成都： 电子科技大学，2012.

[6] 董红安.计算机五子棋博奕系统的研究与实现[D].济南：山东师范大学，2005.

【通联编辑：唐一东】