实 习 报 告
课程名称 信息系统认知实习
实习题目 java五子棋
专 业
班 级
学 号
学生姓名
实习成绩
指导教师
2010年 1 月
前言
摘要
五子棋作为一个棋类竞技运动，在民间十分流行，为了熟悉五子棋规则及技巧，以及研究简单的人工智能，决定用Java开发五子棋游戏。主要完成了人机对战和玩家之间联网对战2个功能。网络连接部分为Socket编程应用，客户端和服务器端的交互用Class Message定义，有很好的可扩展性，客户端负责界面维护和收集用户输入的信息，及错误处理。服务器维护在线用户的基本信息和任意两个对战用户的棋盘信息，动态维护用户列表。在人机对弈中通过深度搜索和估值模块，来提高电脑棋手的智能。分析估值模块中的影响精准性的几个要素，以及提出若干提高精准性的办法，以及对它们搜索的节点数进行比较，在这些算法的基础上分析一些提高电脑AI方案，如递归算法、电脑学习等。算法的研究有助于理解程序结构，增强逻辑思维能力，在其他人工智能方面也有很大的参考作用。
五子棋作为一个棋类竞技运动，在民间十分流行，为了熟悉五子棋规则及技巧，以及研究简单的人工智能，决定用Java开发五子棋游戏。主要完成了人机对战和玩家之间联网对战2个功能。网络连接部分为Socket编程应用，客户端和服务器端的交互用Class Message定义，有很好的可扩展性，客户端负责界面维护和收集用户输入的信息，及错误处理。服务器维护在线用户的基本信息和任意两个对战用户的棋盘信息，动态维护用户列表。在人机对弈中通过深度搜索和估值模块，来提高电脑棋手的智能。分析估值模块中的影响精准性的几个要素，以及提出若干提高精准性的办法，以及对它们搜索的节点数进行比较，在这些算法的基础上分析一些提高电脑AI方案，如递归算法、电脑学习等。算法的研究有助于理解程序结构，增强逻辑思维能力，在其他人工智能方面也有很大的参考作用。
1引言
1.1课题背景
五子棋是起源于中国古代的传统黑白棋种之一。现代五子棋日文称之为连珠，英译为Renju，英文称之为Gobang或FIR(Five in a Row 的缩写)，亦有连五子、五子连、串珠、
1.1课题背景
五子棋是起源于中国古代的传统黑白棋种之一。现代五子棋日文称之为连珠，英译为Renju，英文称之为Gobang或FIR(Five in a Row 的缩写)，亦有连五子、五子连、串珠、
五目、五目碰、五格等多种称谓。
五子棋起源于古代中国，发展于日本，风靡于欧洲。对于它与围棋的关系有两种说法，一说早于围棋，早在 “ 尧造围棋 ” 之前，民间就已有五子棋游戏；一说源于围棋，是围棋发展的一个分支。在中国的文化里，倍受人们的青睐。本世纪初五子棋传入欧洲并迅速风靡全欧。通过一系列的变化，使五子棋这一简单的游戏复杂化、规范化，而最终成为今天的职业连珠五子棋，同时也成为一种国际比赛棋。
Java语言是当今最为流行的程序设计语言之一 作为一门非常优秀和极为健壮的编程语言，它同时具有的面向对象，与平台无关，分布式应用，安全，稳定和多线程等优良的特征，使用Java语言，不仅可以开发出功能强大的大型应用程序，而且Java语言本身突出的跨平台的特性也使得它特别适合于Internet上的应用开发，可以这样说，Java的出现使得所开发的应用程序“一次编写，处处可用”的实现成为了可能。
1.2本课题研究的意义
近来随着计算机的快速发展，各种各样的电脑游戏层出不穷，使得我们能有更多的娱乐项目，而棋类游戏能起到锻炼人的思维和修身养性的作用，而且棋类游戏水平颇高，大有与人脑分庭抗礼之势。其中战胜过国际象棋世界冠军-卡斯帕罗夫的“深蓝”便是最具说服力的
五子棋起源于古代中国，发展于日本，风靡于欧洲。对于它与围棋的关系有两种说法，一说早于围棋，早在 “ 尧造围棋 ” 之前，民间就已有五子棋游戏；一说源于围棋，是围棋发展的一个分支。在中国的文化里，倍受人们的青睐。本世纪初五子棋传入欧洲并迅速风靡全欧。通过一系列的变化，使五子棋这一简单的游戏复杂化、规范化，而最终成为今天的职业连珠五子棋，同时也成为一种国际比赛棋。
Java语言是当今最为流行的程序设计语言之一 作为一门非常优秀和极为健壮的编程语言，它同时具有的面向对象，与平台无关，分布式应用，安全，稳定和多线程等优良的特征，使用Java语言，不仅可以开发出功能强大的大型应用程序，而且Java语言本身突出的跨平台的特性也使得它特别适合于Internet上的应用开发，可以这样说，Java的出现使得所开发的应用程序“一次编写，处处可用”的实现成为了可能。
1.2本课题研究的意义
近来随着计算机的快速发展，各种各样的电脑游戏层出不穷，使得我们能有更多的娱乐项目，而棋类游戏能起到锻炼人的思维和修身养性的作用，而且棋类游戏水平颇高，大有与人脑分庭抗礼之势。其中战胜过国际象棋世界冠军-卡斯帕罗夫的“深蓝”便是最具说服力的
代表；其它像围棋的“手淡”、象棋的“将族”等也以其优秀的人工智能深受棋迷喜爱。
越来越多的具有智能的机器进入了人类的生活，人工智能的重要性如今显而易见。自己对人工智能比较感兴趣，而五子棋游戏程序的开发实现这个课题，正好提供给我这样一个研究的机会，通过对人工智能中博弈方面的研究（人机对弈），让我在简单的人机对弈全局设计，以及具体到相关算法上有了深入的了解。人工智能属于计算机科学的领域，它以计算机技术为基础，近几十年来，它的理论和技术已经日益成熟，应用领域也正在不断扩大，显示出强大的生命力。人工智能大致可以分成几个学科，它们每一个都是独特的，但是它们常常又互相结合起来完成设计任务，这时，这些学科之间的差别就变的很模糊。人工智能在专家系统，自然语言理解，自动定理证明，自动程序设计，人工智能在机器人学、模式识别、物景分析、数据库的智能检索、机器下棋（实质上是博弈论问题）和家用电器智能化等领域都有广泛的应用。而这个课题就是和人工智能中的博弈论领域紧密相关的。
这个题目核心是人工智能和Socekt编程，。并且人工智能中的博弈部分，由于采用了大量的搜索算法，其中很多被利用到各方面。它的概念、方法和技术，正在各行各业广泛渗透。智能已经成为当今各种新产品、新装备的发展方向。所以，趁着这个机会，对人工智
越来越多的具有智能的机器进入了人类的生活，人工智能的重要性如今显而易见。自己对人工智能比较感兴趣，而五子棋游戏程序的开发实现这个课题，正好提供给我这样一个研究的机会，通过对人工智能中博弈方面的研究（人机对弈），让我在简单的人机对弈全局设计，以及具体到相关算法上有了深入的了解。人工智能属于计算机科学的领域，它以计算机技术为基础，近几十年来，它的理论和技术已经日益成熟，应用领域也正在不断扩大，显示出强大的生命力。人工智能大致可以分成几个学科，它们每一个都是独特的，但是它们常常又互相结合起来完成设计任务，这时，这些学科之间的差别就变的很模糊。人工智能在专家系统，自然语言理解，自动定理证明，自动程序设计，人工智能在机器人学、模式识别、物景分析、数据库的智能检索、机器下棋（实质上是博弈论问题）和家用电器智能化等领域都有广泛的应用。而这个课题就是和人工智能中的博弈论领域紧密相关的。
这个题目核心是人工智能和Socekt编程，。并且人工智能中的博弈部分，由于采用了大量的搜索算法，其中很多被利用到各方面。它的概念、方法和技术，正在各行各业广泛渗透。智能已经成为当今各种新产品、新装备的发展方向。所以，趁着这个机会，对人工智
能中比较容易实现的人机博弈进行了解研究学习，也是很实用且很有必要的。
1.3本课题的研究方法
在进行游戏设计之前，首先决定的第一个问题就是，使用什么开发环境来编写环境? 自己虽然比较熟悉Java语言，但是实际开发项目经验很少，所以决定用Jcreator,其拥有高亮语法编辑、使用向导以及完全定制的用户界面，最主要的是能够自动查文件于 Main 方法或 Html 文件以支持Java 小应用程序，然后启动相应的工具。
其次确定整个程序的结构框架。由于Applet运行速度较慢，如果在加上算法搜索时间，显然不符合程序的设计要求，决定用Java应用程序开发.整个程序的功能实现流程是这样的：网络对战涉及算法较少，所以先实现网络部分，实现基本的棋盘和棋子的类，添加判断胜负条件，这部是基础，也是很重要的，电脑AI也在这些基础上添加上来的。这个题目的2个功能包括2个重要算法，电脑AI和胜负条件，胜负条件运算量不大，有固定的模式。难点是人工智能，可以这样说，人工智能的好坏决定了这个题目的完成深度。所以，大部份时间花在AI算法的研究和改进上，对于算法我掌握的不多，研究了一些国内的五子棋算法，参考了一些游戏设计算法，详细比较各种算法的优缺点，而且参考了现代五子棋比赛的各种规则和技巧，尽量联系实际，努力提高电脑AI。
1.3本课题的研究方法
在进行游戏设计之前，首先决定的第一个问题就是，使用什么开发环境来编写环境? 自己虽然比较熟悉Java语言，但是实际开发项目经验很少，所以决定用Jcreator,其拥有高亮语法编辑、使用向导以及完全定制的用户界面，最主要的是能够自动查文件于 Main 方法或 Html 文件以支持Java 小应用程序，然后启动相应的工具。
其次确定整个程序的结构框架。由于Applet运行速度较慢，如果在加上算法搜索时间，显然不符合程序的设计要求，决定用Java应用程序开发.整个程序的功能实现流程是这样的：网络对战涉及算法较少，所以先实现网络部分，实现基本的棋盘和棋子的类，添加判断胜负条件，这部是基础，也是很重要的，电脑AI也在这些基础上添加上来的。这个题目的2个功能包括2个重要算法，电脑AI和胜负条件，胜负条件运算量不大，有固定的模式。难点是人工智能，可以这样说，人工智能的好坏决定了这个题目的完成深度。所以，大部份时间花在AI算法的研究和改进上，对于算法我掌握的不多，研究了一些国内的五子棋算法，参考了一些游戏设计算法，详细比较各种算法的优缺点，而且参考了现代五子棋比赛的各种规则和技巧，尽量联系实际，努力提高电脑AI。
1.1.1规则及解释
1：黑棋先行，白棋随后。从天元开始相互顺序落子。
2：最先在棋盘的横向、竖向、斜向形成连续的相同五个棋子的一方为胜利。
3：黑棋禁手判负、白棋无禁手。黑棋禁手包括“三、三”；“四、四”；“长连”。黑方只能用“四、三”去取胜。
4：如分不出胜负，则定位平局。
5：对局中拔子、中途退场均判为负
6：五连与禁手同时形成，先五为胜。
7：黑方禁手形成时，白方应立即指出。若白方未发现或发现后不立即指正，反而继续落子，则不能判黑方负。
五子棋是由两个人在一盘棋上进行对抗的竞技运动。在对局开始时，先由执黑棋的一方将一枚棋子的落在“天元”上，然后由执白棋的一方在黑棋周围的交叉点上落子。如此轮流落子直到某一方首先在棋盘的直线 横线或斜线上形成连续的五子或五子以上，则该方就算获胜。但是五子棋的特点是先行的一方优势很大。因此，在职业比赛种对黑方做了种种限制，以利公平竞争。黑白双方的胜负结果必须按照职业五子棋的规则要求来决定。
1：黑棋先行，白棋随后。从天元开始相互顺序落子。
2：最先在棋盘的横向、竖向、斜向形成连续的相同五个棋子的一方为胜利。
3：黑棋禁手判负、白棋无禁手。黑棋禁手包括“三、三”；“四、四”；“长连”。黑方只能用“四、三”去取胜。
4：如分不出胜负，则定位平局。
5：对局中拔子、中途退场均判为负
6：五连与禁手同时形成，先五为胜。
7：黑方禁手形成时，白方应立即指出。若白方未发现或发现后不立即指正，反而继续落子，则不能判黑方负。
五子棋是由两个人在一盘棋上进行对抗的竞技运动。在对局开始时，先由执黑棋的一方将一枚棋子的落在“天元”上，然后由执白棋的一方在黑棋周围的交叉点上落子。如此轮流落子直到某一方首先在棋盘的直线 横线或斜线上形成连续的五子或五子以上，则该方就算获胜。但是五子棋的特点是先行的一方优势很大。因此，在职业比赛种对黑方做了种种限制，以利公平竞争。黑白双方的胜负结果必须按照职业五子棋的规则要求来决定。
第一章 技术介绍
Java技术介绍、编程环境介绍
JAVA技术介绍：
Java技术是一门编程语言，也是一个平台，它基于Java虚拟机技术，借助这个东西建立了跨平台的优势。（题外话：Java热门的原因之一就是一个跨平台的概念，和跨平台类似跨浏览器的好处也是如此，这也是现在AJAX技术流行的原因之一。另外现在热炒的RIA富客户端的概念下的技术除了AJAX外还有Adobe的Flash/Flex，微软的Silver Light，SUN的JavaFX等，个人更看好FLash/Flex，原因是Flash插件在浏览器端占用率很高）
Java技术的重要性就不讲了，从最近流行的一个统计数据上来说，目前世界上编程语言Java 、C 、VB、C++依次排名前4位，这排名本身不说明什么，至少也是工业界对编程语言使用上一个侧面的反映吧。
Java编程语言与众不同之处在于：Java程序既是编译型的（转换为一种称为Java字节码的中间语言），又是解释型的（JVM 对字节码进行解析和运行）。编译只进行一次，而解释
在每次运行程序时都会进行。编译后的字节码采用一种针对JVM 优化过的机器码形式；解释器是JVM 的实现。这段是摘自网上的，编译原理学的不是很好，对这门语言的背后运行机制理解到这样了。
Java平台是一种纯软件平台，它有三个版本Java SE、JavaEE、Java ME。
Java SE（Java Platform，Standard Edition）这个版本以前叫做J2SE，后来版本号从1.4直接跳到5.0，其实也就是1.5，所以就叫成Java SE 5.0。目前Java开发人员使用较多的版本是5.0，当然还有Java SE 6.0这个更新的版本。它允许开发和部署在桌面、服务器、嵌入式环境和实时环境中使用的Java 应用程序。Java SE还包含了支持Java Web服务开发的类，并为Java EE这个版本提供基础。
虽说桌面应用程序，Java一直不被看好，但也稍微提一下，负责桌面GUI开发的类库我知道的有：JDK自带的主要是AWT/SWING这个Java原生类库；也可以使用IBM的SWT/JFace这个第三方类库。开发工具我了解的有：NetBeans（最近已经是6.0final版了，做GUI有使用VB的感觉），Eclipse（SWT/JFace这个项目其实就是做Eclipse项目时扩展出来的，所以对SWT/JFace支持的也不错）。
Java EE（Java Platform，Enterprise Edition）这个版本以前叫做J2EE，也就是大家可能听得比较多的，也是Java比较流行的领域，Java的企业级版本。Java EE下有很多流行的开发框架，像Struts、Spring、Hibernate这种流行的所谓SSH组合等。
根据项目大小、应用领域，技术平台的选择面还是很多的，除了Java EE，还有.Net，LAMPjava技术介绍百度百科组合（Linux、Apatch、MySql、PHP组合），相对来说比较新Ruby在Ruby on Rails的框架应用，后两者可能在相对来说比较轻量级的Web领域运用成功案例比较多，更重量的企业级潜力还有待挖掘。
Java ME（Java Platform，Micro Edition）这个版本以前叫做J2ME。应用领域像各种移动设备和嵌入式设备，比如：手机、PDA、电视机顶盒和打印机。
Java ME不是太熟悉，不过移动设备和嵌入式设备的开发个人觉得算是比较有意思的领域，最近比较瞩目的业界新闻有一个就是Google发布开源智能手机操作系统开发平台Android，也就是前一阵子炒得很火的GPhone（原来Google出的不是手机，而是一个手机操作系统开发平台）。这个平台貌似会对Java ME有些冲击，按照网上的消息，Android包括：1、高度定制的Linux操作系统内核及智能手机硬件驱动支持；2、经过Google修改过
的Java虚拟机Dalvik，这里的性能比SUN的Hotspot高，支持大部分Java核心类库；3、大量智能手机开发核心类库；4、大量现成的智能手机应用软件；5、基于Eclipse的开发环境。也是按照网上的说法，Java EE提供了统一的编程平台，但不能调用操作系统的资源；而Android下直达操作系统，上直达应用软件，如：浏览器、日历、地图等。
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