JS+canvas五子棋人机对战实现步骤详解

function Gobang () {
  this.over = false; // 是否结束
  this.player = true; // true:我 false:电脑
  this.allChesses = []; // 所有棋子
  this.existChesses = [] // 已经落下的棋子
  this.winsCount = 0; // 赢法总数
  this.wins = []; // 所有赢法统计
  this.myWins = []; //我的赢法统计
  this.computerWins = []; //电脑赢法统计
}

//初始化
Gobang.prototype.init = function(opts) {
  // 生成canvas棋盘
  this.createCanvas(opts);

  //棋盘初始化 
  this.boardInit();

  // 鼠标移动聚焦功能实现
  this.mouseMove();

  //算法初始化
  this.algorithmInit();

  //落子功能实现
  this.dorpChess();
}

//初始化
//生成canvas
Gobang.prototype.createCanvas = function(opts) {
  var opts = opts || {};
  if (opts.width && opts.width%30 !== 0) throw new RangeError(opts.width+'不是30的倍数');
  this.col = (opts.width && opts.width/30) || 15; // 棋盘列

  var oCanvas = document.createElement('canvas');
  oCanvas.width = oCanvas.height = opts.width || 450;
  this.canvas = oCanvas;
  document.querySelector(opts.container || 'body').appendChild(this.canvas);
  this.ctx = oCanvas.getContext('2d');
}

//棋盘初始化
Gobang.prototype.boardInit = function(opts){
  this.drawBoard();
}

// 画棋盘
Gobang.prototype.drawBoard = function(){
  this.ctx.strokeStyle = "#bfbfbf";
  for (var i = 0; i < this.col; i++) {
    this.ctx.moveTo(15+ 30*i, 15);
    this.ctx.lineTo(15+ 30*i, this.col*30-15);
    this.ctx.stroke();
    this.ctx.moveTo(15, 15+ 30*i);
    this.ctx.lineTo(this.col*30-15, 15+ 30*i);
    this.ctx.stroke();
  }
}

// 画棋子
Gobang.prototype.drawChess = function(x, y, player){
  var x = 15 + x * 30,
    y = 15 + y * 30;
  this.ctx.beginPath();
  this.ctx.arc(x, y, 13, 0, Math.PI*2);
  var grd = this.ctx.createRadialGradient(x + 2, y - 2, 13 , x + 2, y - 2, 0);
  if (player) { //我 == 黑棋 
    grd.addColorStop(0, '#0a0a0a');
    grd.addColorStop(1, '#636766');
  }else{ //电脑 == 白棋
    grd.addColorStop(0, '#d1d1d1');
    grd.addColorStop(1, '#f9f9f9');
  }
  this.ctx.fillStyle = grd;
  this.ctx.fill()
}

// 鼠标移动时触发聚焦效果, 需要前面的聚焦效果消失, 所有需要重绘canvas
Gobang.prototype.mouseMove = function(){
  var that = this;
  this.canvas.addEventListener('mousemove', function (e) {
    that.ctx.clearRect(0, 0, that.col*30, that.col*30);
    var x = Math.floor((e.offsetX)/30),
      y = Math.floor((e.offsetY)/30);

    //重绘棋盘
    that.drawBoard();

    //移动聚焦效果
    that.focusChess(x, y);

    //重绘已经下好的棋子
    that.redrawedChess()
  });
}

//鼠标移动聚焦
Gobang.prototype.focusChess = function(x, y){
  this.ctx.beginPath();
  this.ctx.fillStyle = '#E74343';
  this.ctx.arc(15 + x * 30, 15 + y * 30, 6, 0, Math.PI*2);
  this.ctx.fill();
}

//重绘当前下好的棋子
Gobang.prototype.redrawedChess = function(x, y){
  for (var i = 0; i < this.existChesses.length; i++) {
    this.drawChess(this.existChesses[i].x, this.existChesses[i].y, this.existChesses[i].player);
  }
}

//算法初始化
Gobang.prototype.algorithmInit = function(){
  //初始化棋盘的每个位置和赢法
  for (var x = 0; x < this.col; x++) {
    this.allChesses[x] = [];
    this.wins[x] = [];
    for (var y = 0; y < this.col; y++) {
      this.allChesses[x][y] = false;
      this.wins[x][y] = [];
    }
  }
  //获取所有赢法
  this.computedWins();

  // 初始化电脑和我每个赢法当前拥有的棋子数
  for (var i = 0; i < this.winsCount; i++) {
    this.myWins[i] = 0;
    this.computerWins[i] = 0;
  }
}

Gobang.prototype.computedWins = function(){
  /*
    直线赢法
    以15列为准
  */
  for (var x = 0; x < this.col; x++) { //纵向所有赢法
    for (var y = 0; y < this.col-4; y ++) {
      this.winsCount ++; 

      /*
        如： 
        1.组成的第一种赢法
          [0,0]
          [0,1]
          [0,2]
          [0,3]
          [0,4]
        
        2.组成的第二种赢法
          [0,1]
          [0,2]
          [0,3]
          [0,4]
          [0,5]
        以此类推一列最多也就11种赢法， 所有纵向x有15列 每列最多11种， 所有纵向总共15 * 11种
      */
      //以下for循环给每种赢法的位置信息储存起来
      for (var k = 0; k < 5; k ++) {
        this.wins[x][y+k][this.winsCount] = true;
        /*
          位置信息
          第一种赢法的时候：
            this.wins = [
                    [
                      [1:true],
                      [1:true],
                      [1:true],
                      [1:true],
                      [1:true]
                    ],
                    [
                      ......
                    ]
                  ]

            虽然这是一个三维数组, 我们把它拆分下就好理解了
            相当于 this.wins[0][0][1], this.wins[0][4][1], this.wins[0][5][1], this.wins[0][6][1], this.wins[0][7][1]
            
            因为对象可以这样取值：
              var obj = {
                a: 10,
                b: 'demo'
              }
              obj['a'] === obj.a

            所有也就相当于 this.wins[0][0].1, this.wins[0][8].1, this.wins[0][9].1, this.wins[0][10].1, this.wins[0][11].1 

            虽然数组不能这么取值，可以这么理解

            所以   this.wins[0][0].1 就可以理解为 在 x=0, y=0, 上有第一种赢法
                this.wins[0][12].1 就可以理解为 在 x=0, y=1, 上有第一种赢法
                ......

            以上this.wins[0][0],this.wins[0][13]...可以看作是 this.wins[x][y]
            所以第一种赢法的坐标就是: [0,0] [0,1] [0,2] [0,3] [0,4] 
        */
      }
    }
  }

  for (var y = 0; y < this.col; y++) { //横向所有赢法, 同纵向赢法一样，也是15 * 11种
    for (var x = 0; x < this.col-4; x ++) {
      this.winsCount ++;
      for (var k = 0; k < 5; k ++) {
        this.wins[x+k][y][this.winsCount] = true;
      }
    }
  }

  /*
    交叉赢法
  */
  for (var x = 0; x < this.col-4; x++) { // 左 -> 右 开始的所有交叉赢法 总共11 * 11种
    for (var y = 0; y < this.col-4; y ++) {
      this.winsCount ++;

      /*
      如:
      1. [0,0]
        [1,1]
        [2,2]
        [3,3]
        [4,4]
      
      2. [0,1]
        [1,2]
        [2,3]
        [3,4]
        [4,5]

      3. [0,2]
        [1,3]
        [2,4]
        [3,5]
        [4,6]
      ...

        [1,0]
        [2,1]
        [3,2]
        [4,3]
        [5,5]

      相当于从左至右 一列列计算过去

      */

      for (var k = 0; k < 5; k ++) {
        this.wins[x+k][y+k][this.winsCount] = true;
      }
    }
  }

  for (var x = this.col-1; x >= 4; x --) { //右 -> 左 开始的所有交叉赢法 总共11 * 11种
    for (var y = 0; y < this.col-4; y ++) {
      this.winsCount ++;
      for (var k = 0; k < 5; k ++) {
        this.wins[x-k][y+k][this.winsCount] = true;
      }
    }
  }
}

//落子实现
Gobang.prototype.dorpChess = function(){
  var that = this;
  this.canvas.addEventListener('click', function(e) {
    // 判断是否结束
    if (that.over) return;

    var x = Math.floor((e.offsetX)/30),
      y = Math.floor((e.offsetY)/30);

    //判断该棋子是否已存在
    if (that.allChesses[x][y]) return;

    // 检查落子情况
    that.checkChess(x, y)

    if (!that.over) {
      that.player = false;
      that.computerDropChess();//计算机落子
    }
  })
}


//检查落子情况
Gobang.prototype.checkChess = function(x, y){
  //画棋
  this.drawChess(x, y, this.player);
  //记录落下的棋子
  this.existChesses.push({
    x: x,
    y: y,
    player: this.player
  });
  //该位置棋子置为true,证明已经存在
  this.allChesses[x][y] = true;

  this.currWinChesses(x, y, this.player);
}

//判断当前坐标赢的方法各自拥有几粒棋子
Gobang.prototype.currWinChesses = function(x, y, player){
  var currObj = player ? this.myWins : this.computerWins;
  var enemyObj = player ? this.computerWins : this.myWins;
  var currText = player ? '我' : '电脑';
  for (var i = 1; i <= this.winsCount; i++) {
    if (this.wins[x][y][i]) { //因为赢法统计是从1开始的 所以对应我的赢法需要减1
      currObj[i-1] ++; // 每个经过这个点的赢法都增加一个棋子;

      enemyObj[i-1] = 6; //这里我下好棋了,证明电脑不可能在这种赢法上取得胜利了， 置为6就永远不会到5

      if (currObj[i-1] === 5) { //当达到 5 的时候,证明我胜利了
        alert(currText+'赢了')
        this.over = true;
      }
    }
  }
}

// 计算机落子
Gobang.prototype.computerDropChess = function(){
  var myScore = [], //玩家比分
    computerScore = [], // 电脑比分
    maxScore = 0; //最大比分
  

  //比分初始化
  var scoreInit = function(){
    for( var x = 0; x < this.col; x ++) { 
      myScore[x] = [];
      computerScore[x] = [];
      for (var y = 0; y < this.col; y ++) {
        myScore[x][y] = 0;
        computerScore[x][y] = 0;
      }
    }
  }
  scoreInit.call(this);

  //电脑待会落子的坐标
  var x = 0, y = 0; 

  // 基于我和电脑的每种赢法拥有的棋子来返回对应的分数
  function formatScore(o, n) { 
    if (o < 6 && o > 0) {
      var n = 10;
      for (var i = 0; i < o; i++) {
        n *= 3;
      }
      return n
    }
    return 0
  }

  // 获取没有落子的棋盘区域
  function existChess(arr) { 
    var existArr = [];
    for (var i = 0; i < arr.length; i++) {
      for (var j = 0; j < arr[i].length; j++) {
        if (!arr[i][j]) {
          existArr.push({x:i, y:j})
        }
      }
    }
    return existArr;
  }

  var exceptArr = existChess(this.allChesses);

  // 循环未落子区域，找出分数最大的位置
  for (var i = 0; i < exceptArr.length; i++) { 
    var o = exceptArr[i];

    // 循环所有赢的方法
    for (var k = 0; k < this.winsCount; k++) {

      //判断每个坐标对应的赢法是否存在
      if (this.wins[o.x][o.y][k]) {

        // 计算每种赢法，拥有多少棋子，获取对应分数
        // 电脑起始分数需要高一些，因为现在是电脑落子， 优先权大
        myScore[o.x][o.y] += formatScore(this.myWins[k-1], 10);
        computerScore[o.x][o.y] += formatScore(this.computerWins[k-1], 11); 
      }
    }

    //我的分数判断
    if (myScore[o.x][o.y] > maxScore) { //当我的分数大于最大分数时， 证明这个位置的是对我最有利的
      maxScore = myScore[o.x][o.y];
      x = o.x;
      y = o.y;
    }else if (myScore[o.x][o.y] === maxScore) { //当我的分数与最大分数一样时， 证明我在这两个位置下的效果一样， 所以我们应该去判断在这两个位置时，电脑方对应的分数
      if (computerScore[o.x][o.y] > computerScore[x][y]) {
        x = o.x;
        y = o.y;
      }
    }

    // 电脑分数判断， 因为是电脑落子， 所以优先权大
    if (computerScore[o.x][o.y] > maxScore) {
      maxScore = computerScore[o.x][o.y];
      x = o.x;
      y = o.y;
    }else if (computerScore[o.x][o.y] === maxScore) {
      if (myScore[o.x][o.y] > myScore[x][y]) {
        x = o.x;
        y = o.y;
      }
    }
  }

  this.checkChess(x, y)

  if (!this.over) {
    this.player = true;
  }
}
var gobang = new Gobang();
gobang.init()