JavaScript中國象棋程序（2） - 校驗棋子走法

“JavaScript中國象棋程序” 這一系列教程將帶你從頭使用JavaScript編寫一個中國象棋程序。這是教程的第2節。

程序的最終效果點擊這里查看。

這一系列共有9個部分：

0、JavaScript中國象棋程序（0）- 前言

1、JavaScript中國象棋程序（1）- 界面設計

2、JavaScript中國象棋程序（2）- 校驗棋子走法 

3、JavaScript中國象棋程序（3）- 電腦自動走棋

4、JavaScript中國象棋程序（4）- 極大極小搜索算法

5、JavaScript中國象棋程序（5）- Alpha-Beta搜索

6、JavaScript中國象棋程序（6）- 克服水平線效應、檢查重復局面

7、JavaScript中國象棋程序（7）- 置換表

8、JavaScript中國象棋程序（8）- 進一步優化

 

這一節介紹棋子的走法。改進之后的程序，可以連續走動紅方棋子，但要符合象棋規則。黑方（電腦方）暫時還不能回應。

2.1、走法表示

一個走法包括起點和終點，分別用sqSrc和pcDst表示一維棋局數組中的起點和終點。很容易想到，使用數組[sqSrc, pcDst]表示一個走法。但程序將來會處理大量的走法，使用數組表示走法太浪費內存。由於sqSrc和pcDst都是不超過255的整數（因為一維棋盤數組的大小是256），可以將sqSrc和pcDst壓縮到一個整數中，算法如下：

function MOVE(sqSrc, sqDst) {
  return sqSrc + (sqDst << 8);
}

如果想從壓縮后的整數中，重新獲取起點和終點，可分別使用以下函數：

// 獲取走法的起點
function SRC(mv) {
  return mv & 255;
}

// 獲取走法的終點
function DST(mv) {
  return mv >> 8;
}

2.2、判斷目標位置是否有本方棋子

如果目標位置有本方棋子，那么該走法肯定是不合法的。

設置一個變量pcSelfSide。走棋方為紅方時pcSelfSide=8，走棋方為黑方時pcSelfSide=16。在上一節提到過：

紅方棋子 & 8 = 1

黑方棋子 & 16 = 1

(終點棋子 & pcSelfSide) != 0 就說明終止位置有本方棋子，走法不合法。

另外，我們設置七個全局變量：

var PIECE_KING = 0; // 將
var PIECE_ADVISOR = 1; // 士
var PIECE_BISHOP = 2; // 象
var PIECE_KNIGHT = 3; // 馬
var PIECE_ROOK = 4; // 車
var PIECE_CANNON = 5; // 炮
var PIECE_PAWN = 6; // 卒

來對棋子編號。例如，只要滿足：

棋子數值 - pcSelfSide = PIECE_KING

那么這個棋子就是將（帥）。使用同樣的方法，可以判斷出其他六種棋子。

2.3、校驗將（帥）的走法

將的走法有四個方向，如下圖所示：

 

 

在一維數組中，1、2、3、4幾個方向的起點和終點分別滿足以下等式：

pcDst = sqSrc - 16

pcDst = sqSrc - 1

pcDst = sqSrc + 1

pcDst = sqSrc + 16

將（帥）的走法需要滿足下面這兩個條件：

（1）、終點sqSrc位於九宮

可使用一個輔助數組，標識出所有合法的位置。

var IN_FORT_ = [
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
]; 

判斷是否在九宮，使用函數

function IN_FORT(sq) {
  return IN_FORT_[sq] != 0;
}

（2）、pcDst - sqSrc等於-16、-1、1、16其中的一個。

設置一個數組16×32的一維數組

var LEGAL_SPAN = [
                       0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 1, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 1, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
  0, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
];

在該數組中，（-16 + 256）、（-1 + 256）、（1 + 256）、（16 + 256）四個位置是1，其他位置都不是1。校驗函數如下

function KING_SPAN(sqSrc, sqDst) {
  return LEGAL_SPAN[sqDst - sqSrc + 256] = = 1;
}

2.4、校驗士的走法

士的走法也是四個方向，如下所示

 

士的4個方向分別滿足以下等式：

pcDst = sqSrc - 17

pcDst = sqSrc - 15

pcDst = sqSrc + 15

pcDst = sqSrc + 17

士的走法需要滿足下面這兩個條件：

（1）、終點sqSrc位於九宮

這與將（帥）的判斷方法相同

（2）、pcDst - sqSrc等於-17、-15、15、17其中的一個

在上面提到的輔助數組LEGAL_SPAN中，（-17 + 256）、（-15 + 256）、（15 + 256）、（17 + 256）四個位置是2，其他位置都不是2。檢驗函數如下

function ADVISOR_SPAN(sqSrc, sqDst) {
  return LEGAL_SPAN[sqDst - sqSrc + 256] == 2;
}

2.5、校驗象的走法

象的四個走法如下圖所示，黑三角是相應的象眼位置

象的4個方向分別滿足以下等式：

pcDst = sqSrc - 34

pcDst = sqSrc - 30

pcDst = sqSrc + 30

pcDst = sqSrc + 34

象的走法需要滿足下面三個條件：

（1）、象不能過河

在程序中，棋局被表示為大小為256的一維數組，一半棋盤位於0到127，另一半位於128到255。

128的二進制是1000 0000，右起第八位是1。128到255這些數的二進制，右起第8位都是1；0到127這些數的二進制，右起第8位都是0。因此，如果象沒過河，也就是pcDst和sqSrc位於相同的一半棋盤，那么

(sqSrc ^ sqDst)二進制的右起第八位是0，((sqSrc ^ sqDst) & 256)等於0。判斷函數如下：

// 如果從起點sqSrc到終點sqDst沒有過河，則返回true；否則返回false
function SAME_HALF(sqSrc, sqDst) {
  return ((sqSrc ^ sqDst) & 0x80) == 0;
}

（2）、pcDst - sqSrc等於-34、-30、34、30其中的一個

在上面提到的輔助數組LEGAL_SPAN中，（-34 + 256）、（-30 + 256）、（30 + 256）、（34 + 256）四個位置是3，其他位置都不是3。檢驗函數如下

function BISHOP_SPAN(sqSrc, sqDst) {
  return LEGAL_SPAN[sqDst - sqSrc + 256] == 3;
}

（3）、象眼無棋子

象眼位於sqSrc和sqDst的中點，判斷(sqSrc + sqDst)/2 的位置是否有棋子即可。

2.6、校驗馬的走法

馬的8個走法如下圖所示，黑三角是相應的馬腳位置

 

馬的8個方向滿足以下等式：

pcDst = sqSrc - 33

pcDst = sqSrc - 31

pcDst = sqSrc - 18

pcDst = sqSrc + 14

pcDst = sqSrc - 14

pcDst = sqSrc + 18

pcDst = sqSrc + 31

pcDst = sqSrc + 33

對應的馬腳分別位於：

sqSrc - 16

sqSrc - 16

sqSrc - 1

sqSrc - 1

sqSrc + 1

sqSrc + 1

sqSrc + 16

sqSrc + 16

馬的走法需要滿足下面兩個條件：

（1）、pcDst - sqSrc等於-33、-31、-18、14、-14、18、31、33其中的一個

（2）、對應馬腳的位置沒有棋子

我們使用一個新的輔助數組，來判斷馬的走法是否合法。

var KNIGHT_PIN_ = [
                              0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,-16,  0,-16,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0, -1,  0,  0,  0,  1,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0, -1,  0,  0,  0,  1,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16,  0, 16,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
  0,  0,  0,  0,  0,  0,  0,
];

該數組在（-33 + 256）、（-31 + 256）、（-18 + 256）、（14 + 256）、（-14 + 256）、（18 + 256）、（31 + 256）、（33 + 256）這8個位置分別存放了-1、-1、-16、-16、1、1、16、16，其他位置都是0。

設置變量sqPin滿足：

sqPin = sqSrc + KNIGHT_PIN_[sqDst - sqSrc + 256]

如果馬的走法滿足條件（1），那么spPin就是馬腳的位置；否則sqPin = sqSrc。

因此馬的走法合法，只需要滿足sqPin != sqSrc並且sqPin位置無棋子。

2.7、校驗車、炮的走法

車的走法如下圖所示：

 

沿着四條直線走，每個方向可一直向前走，直到：

（1）、走出棋盤

（2）、碰到本方棋子

（3）、吃掉對方棋子

例如方向1，每走一步都是在起點基礎上-1；方向2是在起點基礎上-16；方向3是在起點基礎上+1；方向4是在起點基礎上+16。

炮與車的行棋規則類似，也可以沿一個方向一直向前走，不過遇到棋子時，要越過去（也就是翻山）。翻山后，炮只能吃對方棋子，不能落到空位置。

具體校驗算法可參看代碼。

2.8、校驗卒（兵）的走法

紅兵的走法如下圖所示：

 

過河前，只能向前走。過河后，可以左右走。

（1）、判斷是否過河

以紅方為例，紅方是向上走。如果紅方過河，則會走到棋盤0到127的位置，此時所處位置的二進制表示，右起第8位是0。（因為128的二進制是1000 0000，這與之前講過的SAME_HALF函數類似）

判斷函數如下：

// sp是棋子位置，sd是走棋方（紅方0，黑方1）。如果該位置已過河，則返回true；否則返回false。
function AWAY_HALF(sq, sd) {
  return (sq & 0x80) == (sd << 7);

}

如果兵已經過河，是可以左右走的，滿足下面條件的走法一定合法：

AWAY_HALF(sq, sd) && (sqDst == sqSrc - 1 || sqDst == sqSrc + 1)

（2）、判斷兵（卒）是否是向前走了一步

紅兵向前走一步是sqSrc - 16，黑卒向前走一步是sqSrc + 16。可用如下函數得到兵（卒）向前一步的位置：

// sp是棋子位置，sd是走棋方（紅方0，黑方1）。返回兵（卒）向前走一步的位置。
function SQUARE_FORWARD(sq, sd) {
  return sq - 16 + (sd << 5);
}

因此，只要sqDst = = SQUARE_FORWARD(sq, sd)，說明兵（卒）是向前走了一步，走法合法。

2.9、核心代碼說明

本節的代碼可以在 Github 下載，也可以直接clone

git clone -b step-2 https://github.com/Royhoo/write-a-chinesechess-program 

Board中新增或修改的主要屬性和方法

（1）、sqSelected

當前被選中棋子的位置。

（2）、clickSquare(sq_)

用戶點擊棋盤時，我們分兩種情況進行討論：

1、當前棋盤上沒有棋子被選中

也就是說sqSelected為0。如果點擊的是己方棋子，那么直接選中該子

sqSelected = 點擊的位置

2、當前棋盤上有棋子被選中

也就是說sqSelected不為0。如果這次點擊的仍然是己方棋子，這說明用戶重新選擇了要走的棋子，

sqSelected = 新的點擊的位置

如果這次點擊的是對方棋子，或者是一個空位置，這說明用戶是在走棋。起點是原來選中的位置，終點是當前選中的位置。

（3）、addMove(mv)

判斷一步棋是否合法，如果合法，就執行這步棋。

Position中新增或修改的主要屬性和方法

（1）、legalMove(mv)

判斷步驟是否合法。合法返回true，非法返回false。