C语言小游戏项目：三子棋和五子棋的基本实现逻辑

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游戏项目第二篇｜用 C 语言实现三子棋与五子棋，练透棋盘程序设计

上一篇扫雷项目里，我们练习了二维数组、随机数和多文件函数设计。这一篇继续用棋盘做游戏，但把重点放在另一个问题上。

玩家每走一步，程序应当怎样检查操作、更新状态并判断胜负？

三子棋和五子棋很适合回答这个问题。它们共用同一套程序结构，主要差别只有棋盘大小和获胜所需的连续棋子数。我们甚至可以只写一份代码，通过修改三个常量切换游戏。

一、先把两个游戏的共同规则找出来

两个游戏都需要这些功能。

• 初始化一张空棋盘
• 打印棋盘和坐标
• 两名玩家交替落子
• 拒绝越界坐标和重复落子
• 每次有效落子后检查胜负
• 棋盘已满且无人获胜时判为平局

可以用下面的数据表示游戏状态。

空格用字符 ' ' 表示。玩家输入从 1 开始的坐标，数组下标从 0 开始，因此写入数组前必须减一。

三子棋使用 3 × 3 棋盘，WIN_LEN 为 3。五子棋使用 15 × 15 棋盘，WIN_LEN 为 5。

当两个项目拥有相同的数据和动作时，应当优先寻找可复用的实现，避免复制两份代码后分别修补。

二、函数按照游戏动作拆分

这里有一个重要的设计决定。

PlacePiece 只负责检查并落子，不打印提示，也不切换玩家。IsWin 只读取棋盘并返回结果，不修改游戏状态。PlayGame 负责把这些函数按规则串起来。

函数职责越清楚，主流程就越接近自然语言描述的游戏规则。

三、胜负判断只围绕最后一步展开

新手常写的方案是每走一步就扫描整个棋盘。三子棋只有 9 个格子，这样写没有问题。换成五子棋后，仍可以利用一个更直接的规律。

新形成的连线一定经过刚刚落下的棋子。

因此，只需以最后落子位置为中心，检查四个方向。

每个方向都要向两端统计。例如水平方向需要同时检查左边和右边，再加上当前棋子本身。

连续数量 = 1 + 正方向数量 + 反方向数量;

当某个方向的连续数量大于或等于 WIN_LEN，当前玩家获胜。这个函数既能处理三子棋，也能处理五子棋，无需为两个游戏分别写判断逻辑。

四、完整代码

下面的程序默认运行三子棋。两名玩家共用键盘，依次输入行号和列号。

#include <stdio.h>
#include <stdbool.h>

#define ROW 3
#define COL 3
#define WIN_LEN 3

// 初始化棋盘
static void InitBoard(char board[ROW][COL])
{
for (int i = 0; i < ROW; i++)
for (int j = 0; j < COL; j++)
board[i][j] = ' ';
}

// 打印棋盘，坐标从 1 开始显示
static void DisplayBoard(const char board[ROW][COL])
{
printf("\\n ");
for (int j = 1; j <= COL; j++)
printf("%2d ", j);
printf("\\n");

for (int i = 0; i < ROW; i++)
{
printf("%2d ", i + 1);
for (int j = 0; j < COL; j++)
printf(" %c ", board[i][j]);
printf("\\n");
}
printf("\\n");
}

// 合法落子返回 true，失败时不修改棋盘
static bool PlacePiece(char board[ROW][COL], int row, int col, char player)
{
if (row < 1 || row > ROW || col < 1 || col > COL)
return false;

int x = row – 1; // 玩家坐标转换为数组下标
int y = col – 1;

if (board[x][y] != ' ')
return false; // 已经有棋子的位置不能重复落子

board[x][y] = player;
return true;
}

// 从当前棋子的相邻位置开始，统计单一方向上的连续棋子
static int CountDirection(const char board[ROW][COL], int x, int y,
int dx, int dy, char player)
{
int count = 0;
x += dx;
y += dy;

// 同时检查数组边界和棋子是否属于当前玩家
while (x >= 0 && x < ROW && y >= 0 && y < COL &&
board[x][y] == player)
{
count++;
x += dx;
y += dy;
}

return count;
}

// x、y 是最后落子的数组下标
static bool IsWin(const char board[ROW][COL], int x, int y, char player)
{
const int directions[4][2] = {
{0, 1}, // 水平
{1, 0}, // 垂直
{1, 1}, // 主对角线
{1, –1} // 副对角线
};

for (int i = 0; i < 4; i++)
{
int dx = directions[i][0];
int dy = directions[i][1];

int count = 1; // 当前棋子先算一个
count += CountDirection(board, x, y, dx, dy, player);
count += CountDirection(board, x, y, –dx, –dy, player);

if (count >= WIN_LEN)
return true;
}

return false;
}

// 组织一局游戏
static void PlayGame(void)
{
char board[ROW][COL];
char player = 'X';
int moves = 0;

InitBoard(board);

while (true)
{
DisplayBoard(board);
printf("玩家 %c，请输入行和列，例如 1 2\\n", player);

int row = 0;
int col = 0;

if (scanf("%d %d", &row, &col) != 2)
{
printf("输入无效，请输入两个整数\\n");

// 清理本行残留输入，避免错误内容被反复读取
while (getchar() != '\\n')
;
continue;
}

if (!PlacePiece(board, row, col, player))
{
printf("坐标越界或位置已有棋子，请重新输入\\n");
continue;
}

moves++; // 只有有效落子才增加次数

if (IsWin(board, row – 1, col – 1, player))
{
DisplayBoard(board);
printf("玩家 %c 获胜\\n", player);
return;
}

if (moves == ROW * COL)
{
DisplayBoard(board);
printf("棋盘已满，双方平局\\n");
return;
}

// 当前玩家没有获胜，也没有平局，交换执子方
player = (player == 'X') ? 'O' : 'X';
}
}

int main(void)
{
int choice = 0;

do
{
printf("1. 开始游戏\\n0. 退出游戏\\n请选择\\n");

if (scanf("%d", &choice) != 1)
{
while (getchar() != '\\n')
;
choice = –1;
}

if (choice == 1)
PlayGame();
else if (choice != 0)
printf("选择错误，请重新输入\\n");
} while (choice != 0);

return 0;
}

使用 GCC 编译和运行。

gcc board_game.c -std=c11 -Wall -o board_game
./board_game

使用 Visual Studio 时，将代码加入一个空项目即可。MSVC 可能对 scanf 给出安全提醒，学习阶段可按课程环境选择 GCC、Clang 或相应的安全输入函数。

五、改成五子棋只需三行

找到文件开头的常量定义，改成下面的内容。

#define ROW 15
#define COL 15
#define WIN_LEN 5

其余代码保持不变。棋盘打印、坐标检查、落子、轮换玩家、四方向统计和平局判断都能继续工作。

这就是参数化设计带来的收益。把会变化的规则提取成常量，把不变的处理过程留在函数里。 如果以后想做一个 10×10 的四连棋，也只需重新调整配置。

需要说明的是，这里的五子棋采用基础规则，连续五颗或更多棋子都算获胜，暂未加入禁手、交换规则等正式竞赛内容。学习项目可以逐步增加规则，没必要第一版就把整本规则书塞进 main。

六、这组测试比正常玩一局更重要

代码写完以后，建议主动构造下面的测试。

还可以故意把数组下标的减一删掉，观察程序发生什么，再恢复代码。这样比单纯记住结论更容易理解坐标转换和边界检查。

测试的目标是让规则在各种输入下都成立，而不只是证明自己精心挑选的一步棋能运行。

七、下一步可以怎样扩展

完成基础版本后，可以选择一个方向继续练习。

其中最值得先做的是拆分文件和加入简单电脑玩家。前者训练工程组织，后者训练把策略拆成明确步骤。

写在最后

三子棋和五子棋的代码不算长，却包含了游戏程序反复出现的几个动作。读取输入、验证操作、修改状态、检查结果、切换回合，再继续下一轮。

如果你能脱离这份代码，独立画出程序流程并重新实现一次，就已经在完成一次真正的程序设计训练。遇到问题时，先把故障缩小到一次落子或一个方向，逐步打印坐标和计数。编译器可能偶尔让人头疼，但它至少不会偷偷挪动你的棋子，耐心查下去，问题通常比想象中具体。