Mein erstes Tic Tac Toe

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Das M

Frischling

Beiträge: 2

05.03.2014, 22:32

Mein erstes Tic Tac Toe

Hallo Community,

ich bin das M und versuche mich gerade in der Spieleprogrammierung.

Meine bisherigen Programmierkenntnisse beschränken sich lediglich auf kleinere Websachen (php, js, etc).

Da ich überlege eine Ausbilung in die Game-Programming-Richtung zu machen habe ich angefangen mich mal mit zuerst C und dann relativ schnell mit C++ auseinander zu setzen.
Was würde sich da besser anbieten als ein kleines erstes Spiel zu Programmieren?

Genau deswegen habe ich mich auch mal, wie viele vor mir, an ein Tic Tac Toe gewagt.

Als nächster Schritt folgt dann eine Umsetzung auf eine grafische Oberfläche - mal schauen was es da wird. Evtl. habt ihr ja ein paar Vorschläge? (ich habe mich noch nicht wirklich mit den Möglichkeiten beschäftigt)

Anbei erstmal der Code:

C-/C++-Quelltext

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>

using namespace std;
const int maxX = 3;
const int maxY = 3;
int field[maxX][maxY], menu, checkField[maxX][maxY], bestX, bestY;

const int winCasePartA[8][3] = {
    { 0, 0, 0 },
    { 1, 1, 1 },
    { 2, 2, 2 },
    { 0, 1, 2 },
    { 0, 1, 2 },
    { 0, 1, 2 },
    { 0, 1, 2 },
    { 2, 1, 0 }
};
const int winCasePartB[8][3] = {
    { 0, 1, 2 },
    { 0, 1, 2 },
    { 0, 1, 2 },
    { 0, 0, 0 },
    { 1, 1, 1 },
    { 2, 2, 2 },
    { 0, 1, 2 },
    { 0, 1, 2 }
};
const int heuristic_Array[4][4] = {
    {     0,   -10,  -100, -1000 },
    {    10,     0,     0,     0 },
    {   100,     0,     0,     0 },
    {  1000,     0,     0,     0 }
};

void deleteScreen();
void deleteField();
void drawField();
void shortPause(int seconds);
void startGame(int character, int firstPlayer);
void makeMove(int character, int bestX, int bestY);
void pickGame();
int pickCharacter();
int pickFirstPlayer();
int evaluateBestScore(int character);
void checkGameStatus(int character);
bool checkGameEnd(char translateCharacter);

int main()
{
    deleteScreen();
    do {
        cout << "[1] Spieler gegen Spieler" << endl;
        cout << "[2] Spieler gegen Computer" << endl;
        cout << "[3] Regeln" << endl;
        cout << "[4] Spiel beenden" << endl;
        cout << endl << "Bitte triff eine Auswahl: ";
        cin >> menu;
        switch(menu){
            case 1: {           //Startet das Spiel gegen Spieler
                deleteField();
                pickGame();
            } break;
            case 2: {           //Startet das Spiel gegen Computer
                deleteField();
                pickGame();
            } break;
            case 3: {           //Zeigt die Regeln
                deleteScreen();
                cout << "Ziel des Spieles ist es auf einem 3x3 grossen Spielfeld\nals erster Spieler drei gleiche Symbole [X oder O]\nin einer Reihe zu haben." << endl << endl;
                system("PAUSE");
                deleteScreen();
            } break;
            case 4: {           //Bendet das Spiel
                deleteScreen();
                cout << "Spiel beendet." << endl << endl;
            } break;
            default: {           //Bei falscher eingabe
                cout << endl << "Bitte triff eine gueltige Auswahl!" << endl;
            }
        }
    }while(menu != 4);

    return 0;
}

void deleteScreen() {
    system("cls");
    cout << endl << "---------- Tic Tac Toe V 0.9 ----------" << endl << endl;
}

void shortPause(int seconds) {
    clock_t start;
    seconds *= CLOCKS_PER_SEC;
    start = clock();
    while( clock() < (start+seconds));
}

void deleteField() {
    for(int y=0; y<maxY; y++) {
        for(int x=0; x<maxX; x++){
            field[x][y] = 0;
        }
    }
}

void drawField() {
    char fieldCharacter;
    cout << endl << "    1  2  3" << endl;
    for(int y=0; y<maxY; y++) {
        cout << (char)('A'+y) << " "; //Setzt einen Buchstaben angefangen bei A vor jede Zeile
        for(int x=0; x<maxX; x++){
            if(field[x][y] == 0) { fieldCharacter = '.'; }
            else if(field[x][y] == 1) { fieldCharacter = 'X'; }
            else if(field[x][y] == 2) { fieldCharacter = 'O'; }
            cout << "  " << fieldCharacter;
        }
        cout << endl; //Fügt einen Zeilenumbruch nach dem letzem X-Wert hinzu
    }
}

void pickGame() {
    int character=0, firstPlayer=0;
    character = pickCharacter();
    switch(menu) {
        case 1: {
            startGame(character, firstPlayer);
            break;
        }
        case 2: {
            firstPlayer = pickFirstPlayer(); //je nachdem welcher Spieler (S oder C) anfängt wechselt der vom Spieler gewählte Buchstabe
            if(firstPlayer == 2 && character == 1) { character = 2; }
            else if(firstPlayer == 2 && character == 2) { character = 1; }
            startGame(character, firstPlayer);
            break;
        }
     }
}

int pickCharacter() {
    char character;
    bool checkCharacter = false;
    deleteScreen();
    do {
        cout << "Spieler 1 waehle deinen Buchstaben: [X oder O] ";
        cin >> character;
        switch(character) {     //sowohl bei Groß- als auch bei Kleinbuchstaben
            case 'X': character = 1; checkCharacter = true; break;
            case 'x': character = 1; checkCharacter = true; break;
            case 'O': character = 2; checkCharacter = true; break;
            case 'o': character = 2; checkCharacter = true; break;
            default: deleteScreen(); cout << "Bitte gib nur X oder O ein!" << endl << endl;
        }
    }while(checkCharacter != true);
    return character;
}

int pickFirstPlayer() {
    char firstPlayer;
    bool checkFirstPlayer = false;
    deleteScreen();
    do {
        cout << "Wer beginnt das Spiel: [S oder C] ";
        cin >> firstPlayer;
        switch(firstPlayer) {       //sowohl bei Groß- als auch bei Kleinbuchstaben
            case 'S': firstPlayer = 1; checkFirstPlayer = true; break;
            case 's': firstPlayer = 1; checkFirstPlayer = true; break;
            case 'C': firstPlayer = 2; checkFirstPlayer = true; break;
            case 'c': firstPlayer = 2; checkFirstPlayer = true; break;
            default: deleteScreen(); cout << "Bitte gib nur S oder C ein!" << endl << endl;
        }
    }while(checkFirstPlayer != true);
    return firstPlayer;
}

void startGame(int character, int firstPlayer) {
    bool gameEnd = false;
    char playerY;
    int playerX, checkY, checkX;
    char translateCharacter;
    do{
        deleteScreen();
        drawField();
        if(character == 1) { translateCharacter = 'X'; } else { translateCharacter = 'O';}
        switch(firstPlayer) {
            case 0: case 1: {  //Wenn kein firstPlayer festgelegt wurde oder Spieler gegen den Computer spielt
                checkGameStatus(character);
                cout << endl << "Spieler " << translateCharacter << " du bist am Zug: [z.B. A1] ";
                cin >> playerY >> playerX;
                switch (playerY) { //Wenn Großschreibung - A __ Wenn Kleinschreibung - a
                    case 'A': case 'B': case 'C': {
                        checkY = playerY - 'A'; //Konvertiert eingabe von A,B,C auf 0, 1, 2 für das Field-Array
                        break;
                    }
                    case 'a': case 'b': case 'c': {
                        checkY = playerY - 'a'; //Konvertiert eingabe von a,b,c auf 0, 1, 2 für das Field-Array
                        break;
                    }
                }
                checkX = playerX - 1;  //Konvertiert eingabe von 1,2,3 auf 0, 1, 2 für das Field-Array
                if(checkX >= 0 && checkX < maxX && checkY >= 0 && checkY < maxY) { //Überprüft ob eine valide Spielfeldeingabe vorliegt
                    if(field[checkX][checkY] != 1 && field[checkX][checkY] != 2) { //Überprüft ob das Feld bereits besetzt ist
                        field[checkX][checkY] = character;
                        gameEnd = checkGameEnd(translateCharacter);
                        if(character == 1) { character = 2; } else { character = 1; } //ändert den aktuellen Buchstaben für den Spieler
                        if(firstPlayer == 1) { firstPlayer = 2; } //ändert den als nächstes ziehenden Spieler wenn es einen Wechsel gibt (firstPlayer != 0)
                    }
                    else {
                        cout << endl << "Das Feld ist bereits besetzt!" << endl;
                        shortPause(3);
                    }
                }
                else {
                    cout << endl << "Bitte gib nur werte von A1 - C3 ein!" << endl;
                    shortPause(3);
                }
                break;
            }
            case 2: { //Computer zieht
                checkGameStatus(character);
                cout << endl << "Spieler " << translateCharacter << " ist am Zug: ";
                shortPause(2);
                makeMove(character, bestX, bestY);
                shortPause(2);
                gameEnd = checkGameEnd(translateCharacter);
                if(character == 1) { character = 2; } else { character = 1; }
                firstPlayer = 1; //ändert den aktuellen Buchstaben für den Spieler
                break; //ändert den als nächstes ziehenden Spieler
            }
        }
    }while(gameEnd != true);
}

void makeMove(int character, int bestX, int bestY) {
    int random, randomX, randomY, moveX, maxRandX=1, maxRandY=1;
    char moveY;
    bool emptyField = false;

    srand(time(NULL)); //wird benötigt um immer unterschiedliche Zufallszahlen zu erhalten
    random = (rand() % 10); //Zufall von 0 - 9

    if(random < 8) { //von 0-7 -> 80%
        field[bestX][bestY] = character;
        moveX = bestX + 1;
        moveY = bestY + 'A';
        cout << moveY << moveX;
    }
    else{
        for(int y=0; y<maxY; y++) {
            for(int x=0; x<maxX; x++){
                if(field[x][y] == 0 && (x+1)>maxRandX){ //grenzt die Zufallsberechnung zur Positionsfindung ein -> die Position wird schneller gefunden
                    maxRandX = x;
                }
                if(field[x][y] == 0 && (y+1)>maxRandY){ //grenzt die Zufallsberechnung zur Positionsfindung ein -> die Position wird schneller gefunden
                    maxRandY = y;
                }
            }
        }
        do{
            srand(time(NULL)); //wird benötigt um immer unterschiedliche Zufallszahlen zu erhalten
            randomX = rand() % maxRandX; //Zufall der maximalen X Position um schneller zu einem Validem X zu gelangen
            srand(time(NULL)); //wird benötigt um immer unterschiedliche Zufallszahlen zu erhalten
            randomY = rand() % maxRandY; //Zufall der maximalen Y Position um schneller zu einem Validem Y zu gelangen
            if(field[randomX][randomY] == 0) {
                emptyField = true;
                field[randomX][randomY] = character;
                moveX = randomX + 1;
                moveY = randomY + 'A';
                cout << moveY << moveX;
            }
        }while(emptyField != true);
    }
}

void checkGameStatus(int character) {
    int getScore, bestScore;
//Aktuelles Spielfeld wird kopiert um besser damit arbeiten zu können
    for(int y=0; y<maxY; y++) {
        for(int x=0; x<maxX; x++){
            checkField[x][y] = field[x][y];
        }
    }

    bestScore = evaluateBestScore(character); //aktuelle Bewertung des Spielfeldes

    for(int y=0; y<maxY; y++) {
        for(int x=0; x<maxX; x++){
            if(field[x][y] == 0) {
                checkField[x][y] = character; //Setzt den aktuellen Buchstaben an jede leere Position
                getScore = evaluateBestScore(character); //holt sich die bewertung des gemachten Zuges
                checkField[x][y] = 0; // setzt den vorher gesetzten Buchstaben wieder auf 0
                if(getScore == bestScore){
                    bestX = x;
                    bestY = y;
                }
                else if(getScore > bestScore) {
                    bestScore = getScore;
                    bestX = x;
                    bestY = y;
                }
            }
        }
    }
}

int evaluateBestScore(int character)    {
    int opponent, position;
    if(character == 1) { opponent=2; } else { opponent=1; }; //Legt den Gegnerbuchstaben fest
    int players, others, score = 0, i, j;
    for(i=0; i<8; i++)  {
        players = others = 0;
        for(j=0; j<3; j++)  {
            position = checkField[winCasePartA[i][j]][winCasePartB[i][j]]; //Zeigt das Aktuelle Feld an z.B. [0][0] .. [0][1] .. etc....
            if (position == character) {
                players++;
            }
            else if (position == opponent) {
                others++;
            }
        }
        score += heuristic_Array[players][others]; //holt sich die Score aus dem vordefiniertem Array
    }
    return score;
}

bool checkGameEnd (char translateCharacter) {
    int i, j=0, checkField[maxX][maxY], countEmpty = 3;
    bool victory = false;
//zählt die Leerfelder beginnend bei 3, da das Spielfeld aus 0, 1, 2 besteht und kopiert alles in ein Platzhalter-Array
    for(int y=0; y<maxY; y++) {
        for(int x=0; x<maxX; x++){
            if(field[x][y] == 0) {
                checkField[x][y] = countEmpty;
                countEmpty++;
            }
            else {
                checkField[x][y] = field[x][y];
            }
        }
    }
//Überprüft die horizontale und vertikale Übereinstimmung
    for(i=0; i<3; i++) {
        if((checkField[i][j] == checkField[i][j+1] && checkField[i][j+1] == checkField[i][j+2]) ||
           (checkField[j][i] == checkField[j+1][i] && checkField[j+1][i] == checkField[j+2][i])) {
                victory = true;
                deleteScreen();
                drawField();
                cout << endl << "Herzlichen Glueckwunsch Spieler " << translateCharacter << " - Du hast das Spiel gewonnen!" << endl << endl;
                system("PAUSE");
                deleteScreen();
        }
    }
//Überprüft die diagonale Übereinstimmung
    if((checkField[0][0] == checkField[1][1] && checkField[1][1] == checkField[2][2]) ||
       (checkField[2][0] == checkField[1][1] && checkField[1][1] == checkField[0][2])) {
            victory = true;
            deleteScreen();
            drawField();
            cout << endl << "Herzlichen Glueckwunsch Spieler " << translateCharacter << " - Du hast das Spiel gewonnen!" << endl << endl;
            system("PAUSE");
            deleteScreen();
    }
//Wenn nix mehr frei ist und bisher nicht gewonnen wurde
    if(countEmpty == 3 && victory != true) {
        victory = true;
        deleteScreen();
        drawField();
        cout << endl << "Das Spiel endet unentschieden!" << endl << endl;
        system("PAUSE");
        deleteScreen();
    }
    return victory;
}

Mich würde es freuen wenn Ihr euch kurz Zeit nehmen würdet um da mal drüber zu schauen und mir evtl. Ratschläge zur Verbesserung des ganzen geben könntet.

Ein Problem, was ich bisher noch nicht bewältigen konnte ist, dass die "KI" fast immer in der gleichen Ecke anfängt.

z.B.
Der Spieler zieht zuerst in der Mitte:

0 0 0
0 1 0
0 0 0

Dann zieht der Computer fast immer unten rechts:

0 0 0
0 1 0
0 0 2

Vielleicht habt Ihr ja noch eine Idee um das ganze etwas variabler zu gestalten?

Die Position für den Computerspieler wird hier rausgesucht:

C-/C++-Quelltext

void checkGameStatus(int character) {
    int getScore, bestScore;
//Aktuelles Spielfeld wird kopiert um besser damit arbeiten zu können
    for(int y=0; y<maxY; y++) {
        for(int x=0; x<maxX; x++){
            checkField[x][y] = field[x][y];
        }
    }

    bestScore = evaluateBestScore(character); //aktuelle Bewertung des Spielfeldes

    for(int y=0; y<maxY; y++) {
        for(int x=0; x<maxX; x++){
            if(field[x][y] == 0) {
                checkField[x][y] = character; //Setzt den aktuellen Buchstaben an jede leere Position
                getScore = evaluateBestScore(character); //holt sich die bewertung des gemachten Zuges
                checkField[x][y] = 0; // setzt den vorher gesetzten Buchstaben wieder auf 0
                if(getScore == bestScore){
                    bestX = x;
                    bestY = y;
                }
                else if(getScore > bestScore) {
                    bestScore = getScore;
                    bestX = x;
                    bestY = y;
                }
            }
        }
    }
}

int evaluateBestScore(int character)    {
    int opponent, position;
    if(character == 1) { opponent=2; } else { opponent=1; }; //Legt den Gegnerbuchstaben fest
    int players, others, score = 0, i, j;
    for(i=0; i<8; i++)  {
        players = others = 0;
        for(j=0; j<3; j++)  {
            position = checkField[winCasePartA[i][j]][winCasePartB[i][j]]; //Zeigt das Aktuelle Feld an z.B. [0][0] .. [0][1] .. etc....
            if (position == character) {
                players++;
            }
            else if (position == opponent) {
                others++;
            }
        }
        score += heuristic_Array[players][others]; //holt sich die Score aus dem vordefiniertem Array
    }
    return score;
}

Vielen Dank für eure Bemühungen!

M

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NachoMan

Community-Fossil

Beiträge: 3 885

Wohnort: Berlin

Beruf: (Nachhilfe)Lehrer (Mathematik, C++, Java, C#)

06.03.2014, 01:04

	C-/C++-Quelltext
1	case 'X': case 'x': character = 1; checkCharacter = true; break;

sollte das selbe machen wie

	C-/C++-Quelltext
1 2	case 'X': character = 1; checkCharacter = true; break; case 'x': character = 1; checkCharacter = true; break;

Wieso zählst du nicht einfach die gemachten Züge anstatt jede Runde die leeren Felder abzuzählen?

"Der erste Trunk aus dem Becher der Erkenntnis macht einem zum Atheist, doch auf dem Grund des Bechers wartet Gott." - Werner Heisenberg
Biete Privatunterricht in Berlin und Online.
Kommt jemand mit Nach oMan?

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Das M

Frischling

Beiträge: 2

06.03.2014, 09:43

Hi NachoMan,

danke für den Case-Hinweis. Ich hab das lustiger Weise bei der Abfrage der Eingabe in startGame() auch so gelöst nur bei der Spieler und Buchstabenwahl nicht - wer weiß was mich da geritten hat.

Da mein field-Array ja nur aus 0, 1, 2 besteht muss ich um die Win-Situation zu vergleichen sowieso jedes mal das Array in ein zweites Kopieren - also statt Nullen dann Zahlen aufsteigend von 3.
Da kann ich mir die Leerfelder auch gleich mit auszählen.

Ich fand den Weg mit der Schleifenüberprüfung schmaler als alle Win-Situationen per Hand einzutragen.

C-/C++-Quelltext

1
2
3

    for(i=0; i<3; i++) {
        if((checkField[i][j] == checkField[i][j+1] && checkField[i][j+1] == checkField[i][j+2]) ||
           (checkField[j][i] == checkField[j+1][i] && checkField[j+1][i] == checkField[j+2][i])) {

Sicherlich könnte man das field-Array auch von Anfang an mit 1, 2, und dann 3++ gestalten und sich das ganze kopiere sparen aber ich lern ja noch und bin so erstmal recht zufrieden mit meiner Lösung.

M

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