Java实现简单井字棋

Java第一次实验，老师让做一个井字棋，电脑随机下棋。

然后就想能不能聪明一点，可以判断出走哪一步棋；然后只能做到不会输，还是不够聪明，只能呆板地堵住用户，smartRobot的第三个判断逻辑找不到最佳位置，赢得概率比较小；而且我没事干时，想玩玩这个小游戏找找成就感，但每次都会赢了机器人，所以删删改改了四五次，最后才成。

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可以选择谁先开始，但startGame里的代码更加冗余了。看着就很乱，但没想到好的办法。

smartRobot里的代码全部重写了，比原来更聪明一点了：下在四个角的位置时，能优先选择最佳位置；然后没有最佳位置时，再随便找一空的（随便找空四角位置使用for代替了，比原来更简短）。

然后smartRobot的第一个和第三个判断逻辑，也更聪明一点了。原来判断机器人和判断用户的逻辑，是放在一个for循环里的，但无法找到最佳位置，现在分开了。

机器人先开始时，才能发挥出来新添加的机器人的“小聪明”；但机器人原来的能力发挥不回来，只有用户先开始时才能发挥出原来的能力。所以各有利弊，无论谁先开始都能适应。如果机器人先开始，并且用户第一步棋不是下在四角的位置，那么用户就必输了。其他的情况一般都是平局了。

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想到一个因为可以选择谁先开始而导致 startGame 代码冗余的问题的解决方法，就是使用局部内部类。内部类能访问到方法的局部对象。

主逻辑 startGame：

1. 用一个3X3的二维数组，存储棋盘；

2. 用户输入1~9下棋；

3. 判断是否合法，不合法则重新输入；

4. 将1~9转换成二维的坐标 x = (pos-1)/3, y = (pos-1)%3，再令二维数组相应位置为 'O'；

5. 判断用户是否胜利，是则退出；再判断是否平局，是则退出；

6. 机器人下棋（根据输入等级，调用不同函数）；

7. 打印棋盘显示出用户和机器人下的棋子；

8. 判断机器人是否胜利，是则退出；再判断是否平局，是则退出；都不是返回第1步。

isSuccessful 判断成功的逻辑：

判断所有行、列、对角线是否有连成一条线的，用字符相加的和判断即可

willBeSuccessful判断是否将要成功：

这里判断的是是否有行、列有两个相同棋子和一个空白，用字符相加的和判断。

calculate 计算行列对角线：

使用枚举类，来判断是计算行，还是计算列，还是计算左右对角线；计算行列时，传入一个1~3的数字表示是哪一行那一列。

smartRobot 的第一个判断逻辑：

如果棋子下在箭头指向的那个位置，那么一步棋就可胜利。

机器人先判断自己是否有这样一个位置，有则下在哪个地方，胜利；

方法是尝试填入所有空白地方，每填一次，判断一次 isSuccessful；

如果没有，再判断对方是否有这样一个位置，有则堵住这个地方。

smartRobot 的第三个判断逻辑：

如果棋子下在箭头指向的位置，那么再下一步必会胜利，因为下在了那个地方，第三列、第三行都是两个棋子了，无论对方堵哪里，都会失败。

也是机器人先判断自己是否有这样一个位置，有则下；

调用 willBeSuccessful 判断是否有这样的位置。

没有则再判断对方是否有这样的位置，有则堵住。

smartRobot 的第零个和第二个判断逻辑：

处理四个角和中心的位置，如果用户下在了中心，那么机器人必须至少有两个棋子下在四角位置才能保证不输。

更改了无数次的代码：

import java.util.Arrays;
import java.util.Scanner;

public class Experiment_1 {
    public static void main(String[] args) {
        ThreeChess game = new ThreeChess();
        game.startGame();

    }
}

class ThreeChess{
    private char[][] chessBoard = new char[3][3];
    private int size = 0; //已经下的棋数
    private final int CAPACITY = 9; //总共可下的棋数

    ThreeChess(){
        for(char[] line : chessBoard){ //初始化棋盘
            Arrays.fill(line, ' ');
        }
    }

    //【游戏开始】
    public void startGame(){
        System.out.println("┌───┬───┬───┐");
        System.out.println("│ 1 │ 2 │ 3 │");
        System.out.println("├───┼───┼───┤");
        System.out.println("│ 4 │ 5 │ 6 │");
        System.out.println("├───┼───┼───┤");
        System.out.println("│ 7 │ 8 │ 9 │");
        System.out.println("└───┴───┴───┘");
        System.out.println("输入 1 ~ 9 表示要下棋的位置");
        System.out.println("O是你的棋子，*是电脑的棋子");
        Scanner in = new Scanner(System.in);

        System.out.print("选择谁先开始：\n\t1.用户\n\t2.机器人\nInput: ");
        int whoFirst = in.nextInt();
        System.out.print("选择机器人智商：\n\t1. 999+\n\t2. 250\nInput: ");
        int level = in.nextInt();

        class Play{ //代码重用
            //方法返回-1表示退出
            int robotPlay(){
                if(level == 1)
                    smartRobot();
                else
                    sillyRobot();

                printChessBroad();
                if(isSuccessful() == -1) {
                    System.out.println("机器人胜 (/ □ \\)");
                    return -1;
                }else if (size == CAPACITY){
                    System.out.println("==游戏平局==");
                    return -1;
                }
                return 0;
            }
            int userPlay(){
                int pos;
                while(true){
                    System.out.print("下棋位置: ");
                    pos = in.nextInt();
                    if(pos < 1
                            || pos > 9
                            || chessBoard[(pos - 1) / 3][(pos - 1) % 3] != ' '){
                        System.out.println("输入错误，重新输入！");
                        continue;
                    } else {
                        chessBoard[(pos - 1)/3][(pos - 1) % 3] = 'O';
                        size++;
                        break;
                    }
                }

                if(isSuccessful() == 1){
                    printChessBroad();
                    System.out.println("恭喜，你胜了 ╰(*°▽°*)╯");
                    return -1;
                } else if(size == CAPACITY){
                    printChessBroad();
                    System.out.println("==游戏平局==");
                    return -1;
                }
                return 0;
            }
        }

        Play play = new Play();
        if(whoFirst == 2){
            while(true){
                //1.机器人下棋
                if(play.robotPlay() == -1)
                    return;

                //2.用户下棋
                if(play.userPlay() == -1)
                    return;
            }
        } else {
            while(true){
                //1.用户下棋
                if(play.userPlay() == -1)
                    return;

                //2.机器人下棋
                if(play.robotPlay() == -1)
                    return;
            }
        }
    }

    //【机器人下棋】
    private void sillyRobot(){ //笨机器人
        int l, c;
        while(true){
            l = (int)(Math.random() * 3);
            c = (int)(Math.random() * 3);
            if(chessBoard[l][c] == ' '){
                chessBoard[l][c] = '*';
                break;
            }
        }
        size++;
    }

    private int corner = 2;
    private void smartRobot(){ //无法战胜的机器人
        if(chessBoard[1][1] == ' '){ //抢占中心位置
            chessBoard[1][1] = '*';
            size++;
            return;
        }

        //1.判断是否可以下一个棋子就胜利（不能放在一起同时判断，否则有可能错误最佳位置）
        for(int i = 0; i < 3; i++){
            for(int j = 0; j < 3; j++){
                if(chessBoard[i][j] == ' '){ //【1】如果这个位置没有棋子，就尝试下载这个地方，看看是否可以胜；
                    chessBoard[i][j] = '*';
                    if(isSuccessful() == -1){  //【1】如果胜的话，就下在这个地方了，返回即可；
                        size++;
                        return ;
                    }
                    else
                        chessBoard[i][j] = ' ';
                }
            }
        }

        for(int i = 0; i < 3; i++){
            for(int j = 0; j < 3; j++){
                //【2】逻辑同【1】
                if(chessBoard[i][j] == ' '){
                    chessBoard[i][j] = 'O'; //【2】否则尝试用户下在这个位置
                    if(isSuccessful() == 1){ //【2】如果用户下在这个位置会胜利，就占领它。
                        chessBoard[i][j] = '*';
                        size++;
                        return ;
                    } else
                        chessBoard[i][j] = ' ';
                }
            }
        }

        //2.如果用户下在了中间的话，就赶紧占两个四角的位置，才能保证不输。优先级要比第一个低。用户没下在中间也可抢占。
        if(corner > 0){
            corner--;
            for(int i = 0; i < 3; i++){ //优先找四边中没有用户棋子的地方下
                if(i == 1)
                    continue;
                boolean NoBigO = true;
                for(int j = 0; j < 3; j++){
                    if(chessBoard[i][j] == 'O')
                        NoBigO = false;
                }
                for(int j = 0; j < 3 && NoBigO; j++){
                    if(chessBoard[i][j] == ' '){
                        chessBoard[i][j] = '*';
                        size++;
                        return;
                    }
                }
            }

            for(int i = 0; i < 3; i++){
                for(int j = 0; j < 3; j++){
                    if(j == 1 || i == 1)
                        continue;
                    if(chessBoard[i][j] == ' '){
                        chessBoard[i][j] = '*';
                        size++;
                        return;
                    }
                }
            }
        } //end if

        //3.判断是否可以下一个棋子，从而再下一步可以胜利（不能放在一起判断）
        for(int i = 0; i < 3; i++){
            for(int j = 0; j < 3; j++){
                if(chessBoard[i][j] == ' '){
                    chessBoard[i][j] = '*';
                    if(willBeSuccessful(-1)){
                        size++;
                        return;
                    } else
                        chessBoard[i][j] = ' ';
                }
            }
        }

        for(int i = 0; i < 3; i++){
            for(int j = 0; j < 3; j++){
                if(chessBoard[i][j] == ' '){
                    chessBoard[i][j] = 'O';
                    if (willBeSuccessful(1)) {
                        chessBoard[i][j] = '*';
                        size++;
                        return;
                    } else
                        chessBoard[i][j] = ' ';
                }
            }
        }

        sillyRobot();
    }

    //【打印棋盘】
    private void printChessBroad(){
        System.out.println("\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n"); //模拟清屏
        System.out.println("┌───┬───┬───┐");
        System.out.println("│ " + chessBoard[0][0] + " │ " + chessBoard[0][1] + " │ " + chessBoard[0][2] + " │");
        System.out.println("├───┼───┼───┤");
        System.out.println("│ " + chessBoard[1][0] + " │ " + chessBoard[1][1] + " │ " + chessBoard[1][2] + " │");
        System.out.println("├───┼───┼───┤");
        System.out.println("│ " + chessBoard[2][0] + " │ " + chessBoard[2][1] + " │ " + chessBoard[2][2] + " │");
        System.out.println("└───┴───┴───┘");
    }

    //【判断成功逻辑】
    private enum Choice{
        LINE,           //行
        COLUMN,         //列
        RIGHT_DIAGONAL, //右对角线
        LEFT_DIAGONAL;  //左对角线
    }
    private int calculate(Choice choice, int i){ //计算行、列、对角线是否连成一条线
        switch (choice){
            case LINE:
                return chessBoard[i][0] + chessBoard[i][1] + chessBoard[i][2];
            case COLUMN:
                return chessBoard[0][i] + chessBoard[1][i] + chessBoard[2][i];
            case RIGHT_DIAGONAL:
                return chessBoard[0][0] + chessBoard[1][1] + chessBoard[2][2];
            case LEFT_DIAGONAL:
                return chessBoard[0][2] + chessBoard[1][1] + chessBoard[2][0];
        }
        return 0;
    }
    private int isSuccessful(){
        /*
        返回-1系统胜；返回1用户胜；返回0表示继续下棋。
        系统胜：126 == '*' + '*' + '*'
        用户胜：237 == 'O' + 'O' + 'O'
        */
        for(int i = 0; i < 3; i++){
            if(calculate(Choice.LINE, i) == 237 || calculate(Choice.COLUMN, i) == 237)
                return 1;
            if(calculate(Choice.LINE, i) == 126 || calculate(Choice.COLUMN, i) == 126)
                return -1;
        }
        if(calculate(Choice.LEFT_DIAGONAL, 0) == 237 || calculate(Choice.RIGHT_DIAGONAL, 0) == 237)
            return 1;
        if(calculate(Choice.LEFT_DIAGONAL, 0) == 126 || calculate(Choice.RIGHT_DIAGONAL, 0) == 126)
            return -1;
        return 0; //继续下棋
    }

    private boolean willBeSuccessful(int who){ //who：-1表示判断机器人的，+1表示判断用户的。
        //如果行、列、对角线有2个相同棋子的个数，则将会胜，
        //190 == 2 * 'O' + ' '
        //116 == 2 * '*' + ' '

        int n = 0;
        int s = (who == 1) ? 190 : 116; //用户or机器人要计算的值

        for(int i = 0; i < 3; i++){
            if(calculate(Choice.LINE, i) == s)
                n++;
            if(calculate(Choice.COLUMN, i) == s)
                n++;
        }
        //因为中心一定会被占的，所以就不用判断对角线了
        return n > 1;
    }
}