《era 象棋》开发日志

国际象棋#

具体玩法自行搜索，此处不再赘述。

参考#

前置知识#

记谱法

首先我们要知道「福斯夫－爱德华兹记号法（Forsyth–Edwards Notation）（后简写为 FEN）」：

• 棋子位置数值区域（Piece placement data）：
  • 以白方（先行）视角，依次描述从上到下、从左到右的盘面，以 / 分隔横行。
  • 白方 / 黑方 分别以字母 P/p、N/n、B/b、R/r、Q/q、K/k 表示：
    士兵（Pawn）、骑士（kNight）、主教（Bishop）¹、城堡（Rook）²、皇后（Queen）、国王（King）。
  • 各横行的连续空位以数字表示，比如 4 代表「连续 4 个空格」。
• 轮走棋方（Active color）：以 w 代表白方（White），以 b 代表黑方（Black）。
• 易位可行性（Castling availability）：当前是否能够易位，KQ 表示白方可易位，kq 表示黑方可易位。
• 吃过路兵目标格（En passant target square）：棋格标记，走棋方吃过路兵后到达的目的地，若无则写 -。
• 半回合计数（Halfmove clock）：数字，距离上一次吃子或移动兵后的回合数。
  （用于判定 50 回合「自然限著」和局。）
• 回合数（Fullmove number）：数字，从开局开始计算的回合数。

这套记谱法也可以用于中国象棋，更新一下棋子类型，禁用王车易位就行。
但我暂时没有做中国象棋的意向，此处且按下不表。

举例

rnbqkbnr/ppp2ppp/4p3/3pP3/8/8/PPPP1PPP/RNBQKBNR b KQkq d6 0 2

实现#

棋盘的可视化

数据结构

很容易能够想到，我们可以用一个 8 × 8 的二维字符串数组表示棋盘：

#DIMS ChessBoard, 8, 8

然后就简单了：

;;;初始化棋盘
;;;@param (int)clear 是否清空棋盘
;;;@return (int) 没有返回值
@ChessInitBoard(clear=0)
#DIM DYNAMIC clear
    #DIM DYNAMIC i
    VARSET ChessBoard, "."
    SIF clearRETURN
    SPLIT "r n b q k b n r", " ", ChessBoard
    FOR i, 0, 8ChessBoard:1:i '= "p"
    NEXT
    FOR i, 0, 8ChessBoard:6:i '= "P"
    NEXT
    SPLIT "R N B Q K B N R", " ", RESULTS
    FOR i, 0, 8ChessBoard:7:i '= RESULTS:i
    NEXT
    RETURN

ASCII 码

;;;打印当前棋盘(ASCII 码方式)
;;;@return (int) 没有返回值
@ChessPrintBoard()
#DIM DYNAMIC param
    #DIM DYNAMIC i
    #DIM DYNAMIC j
    PRINTL    +------------------------+
    FOR i, 0, 8PRINTS @" {8 - i} | "FOR j, 0, 8    PRINTS @"%ChessBoard:i:j% "    SIF j < 7        PRINTS " "NEXTPRINTL |
    NEXT
    PRINTL    +------------------------+
    PRINTL     a  b  c  d  e  f  g  h
    RETURN

   +------------------------+
 8 | r  n  b  q  k  b  n  r |
 7 | p  p  p  p  .  p  p  p |
 6 | .  .  .  .  .  .  .  . |
 5 | .  .  .  .  p  .  .  . |
 4 | .  .  .  .  P  P  .  . |
 3 | .  .  .  .  .  .  .  . |
 2 | P  P  P  P  .  .  P  P |
 1 | R  N  B  Q  K  B  N  R |
   +------------------------+
     a  b  c  d  e  f  g  h

图像

;;;打印当前棋盘(图像方式)
;;;@return (int) 没有返回值
@ChessDrawBoard()
    #DIM CONST GRID_SIZE = 80
    #DIM CONST GID_CHESS_BOARD = 0x123
    #DIM DYNAMIC i
    #DIM DYNAMIC j
    #DIM DYNAMIC _is_white
    GDISPOSE GID_CHESS_BOARD
    GCREATE GID_CHESS_BOARD, GRID_SIZE * 8, GRID_SIZE * 8
    FOR i, 0, 8FOR j, 0, 8    GSETBRUSH GID_CHESS_BOARD, (i + j) % 2 ? 0xfff0d9b5 # 0xffb58863    GFILLRECTANGLE GID_CHESS_BOARD, j * GRID_SIZE, i * GRID_SIZE, GRID_SIZE, GRID_SIZE    IF ChessBoard:i:j != "."        _is_white = ENCODETOUNI(ChessBoard:i:j) < ENCODETOUNI("b")        GDRAWSPRITE GID_CHESS_BOARD, @"chess_\@ _is_white ? w # b \@%ChessBoard:i:j%", j * GRID_SIZE, i * GRID_SIZE    ENDIFNEXT
    NEXT
    SPRITECREATE "chess_board", GID_CHESS_BOARD
    HTML_PRINT @"<p align='right'><img src='chess_board' height='{CLIENTHEIGHT() / 2}px'><shape type='space' param='500'></p>"
    RETURN

进一步优化：0x88 移动生成算法

描述方法

所谓 0x88 Move Generation Algorithm 简单概括就是：

与我一贯偏好的「十六进制记座标」不谋而合。

这种设计的好处是什么呢？

• 求横行（rank）座标：即保留高 4 位：右移 4 位（sq_0x88_idx >> 4）。
• 求纵列（file）座标：即保留低 4 位（由于最大为 7，实际上保留 3 位即可）——
  和 7（0b111）做与运算（sq_0x88_idx & 7）。
• 已知横行 / 纵列座标，求 0x88 座标系下标：rank_idx << 4 | file_idx。

以防有人真的不知道：为什么一定是 4 位？因为 16 进制（hexadecimal） = 2⁴。

简化计算

甚至可以进一步把 8 × 8 的二维数组压缩成长度 64 的一维数组（还就那个降维打击）：

• 已知 0x88 下标，求一维数组下标：(sq_0x88_idx + (sq_0x88_idx & 7)) >> 1
• 已知一维数组下标，求 0x88 下标：sq_64_idx + (sq_64_idx & ~7)

如此一来，无论你在什么位置，与另一个棋子的相对位置都可以通过简单地加减一个 唯一的差值 获得。比如以 D4 为基准点，原 0x88 座标系就变成了：

棋子的移动规则

1. 不能超出棋盘（off the board）。
2. 不能吃自己的棋子。
3. 符合每个棋子特定的移动规则。

在 0x88 算法的基础上，解决这三个问题也变得异常简单。

1. 可以通过一个特别的、快速的、开销极低的方式判断：& 0x88。
   （原理：所有在棋盘内的 0x88 座标 & 0b_1000_1000 结果都应该为 0。）
2. 直接判断目标位置有没有棋子，如果有，是什么花色就行了。
3. 最令人头疼的棋子移动规则也可以用数个一维数组来描述。
   • 士兵：
     • 黑方：第一步可以 +32，平常只能 +16，吃过路兵可以 +15 / +17。
     • 白方：第一步可以 -32，平常只能 -16，吃过路兵可以 -15 / -17。
   • 国王：除开自己的九宫格 -17 / -16 / -15 / -1 / +1 / +15 / +16 / +17。
   • 骑士：12 点钟方向顺时针 -31 / -14 / 18 / 33 / 31 / 14 / -18 / -33。
     （这个斜走日字格的棋子在二维座标系里如何描述是最麻烦的。）
   • 城堡：4 条射线 -16 / +1 / +16 / -1，最多 7 次（不能超出棋盘）就是了。
   • 主教：4 条射线 -15 / +17 / +15 / -17，最多 7 次。
   • 皇后：城堡和主教加起来的 8 条射线。

车 / 象 / 后这三种棋子的路径叫做「射线」是因为会被第一个遇到的东西挡下来。
无论是墙（棋盘边界）还是障碍物（其他棋子）。

如果你愿意像 chess.js 里 那样 不惜通过大量空间换时间追求极限效率的话，甚至可以全部穷举出来列成表：

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17

const RAYS = [
   17,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 16,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 15, 0,
    0, 17,  0,  0,  0,  0,  0, 16,  0,  0,  0,  0,  0, 15,  0, 0,
    0,  0, 17,  0,  0,  0,  0, 16,  0,  0,  0,  0, 15,  0,  0, 0,
    0,  0,  0, 17,  0,  0,  0, 16,  0,  0,  0, 15,  0,  0,  0, 0,
    0,  0,  0,  0, 17,  0,  0, 16,  0,  0, 15,  0,  0,  0,  0, 0,
    0,  0,  0,  0,  0, 17,  0, 16,  0, 15,  0,  0,  0,  0,  0, 0,
    0,  0,  0,  0,  0,  0, 17, 16, 15,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 0,
    1,  1,  1,  1,  1,  1,  1,  0, -1, -1,  -1,-1, -1, -1, -1, 0,
    0,  0,  0,  0,  0,  0,-15,-16,-17,  0,  0,  0,  0,  0,  0, 0,
    0,  0,  0,  0,  0,-15,  0,-16,  0,-17,  0,  0,  0,  0,  0, 0,
    0,  0,  0,  0,-15,  0,  0,-16,  0,  0,-17,  0,  0,  0,  0, 0,
    0,  0,  0,-15,  0,  0,  0,-16,  0,  0,  0,-17,  0,  0,  0, 0,
    0,  0,-15,  0,  0,  0,  0,-16,  0,  0,  0,  0,-17,  0,  0, 0,
    0,-15,  0,  0,  0,  0,  0,-16,  0,  0,  0,  0,  0,-17,  0, 0,
  -15,  0,  0,  0,  0,  0,  0,-16,  0,  0,  0,  0,  0,  0,-17
];

人机 AI

TODO

中国象棋#