深圳大学 计算机系统(1) 实验报告4：四子棋
时间：2020-08-31 20:19:53 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
深 圳 大 学 实 验 报 告
课程名称 计算机系统1
项目名称 简易版四子棋游戏设计
学 院 计算机与软件学院
专 业
指导教师
报 告 人 学号
实验时间 2017年5月8日
提交时间 2017年6月4日星期日
教务处制
一、实验目的与要求
（1）分析和理解试验指定的问题；
（2）掌握子函数的编写与使用；
（3）利用LC-3的汇编代码设计实现比较复杂程序。
二、实验内容与方法
实验内容：在LC-3中实现简易版四子棋的游戏，两位选手通过键盘和输出窗口轮流交互操作，棋盘由6 * 6的网格组成。
游戏规则如下：
两位选手依次轮流落子；
选手不能悔棋；
有子的地方不能继续落子；
直到有一方的四个棋子能够连成一条水平线、垂直线或者是对角线；
如果棋盘已满，无人获胜，则平局。
棋盘显示要求：
游戏最初时应该打印空的棋盘，可以用ASCII码"-" （即ASCII 码 x002D）来表示该处为空，"O"(ASCII 码 x004F)表示第一位选手的棋子，"X" (ASCII 码 x0058)来表示第二位选手的棋子，为了让棋盘更易于观察，在各列间加一个空格，第6列之后不要添加。初始棋盘如下：
选手一始终先下第一步棋，然后两者轮流落子，在每次落子之后，应该打印该选手的信息，提示他落子，以选手一为例，应该打印信息如下：
Player 1, choose a column:
为了明确选手的落子的位置，该选手应该输入数字1-6，然后回车，数字1-6指示在落子所在的列，从左到右，无需输入行号，程序应默认从行号6到行号1递减的顺序填入该棋子，若前后输入的列号相同，则行号减一。例如，如果选手第一次在左起第二列落子，应该输入2，然后回车，则该棋子落在行6列2处，当后面输入的列号再次为2时，则将棋子落子行5列2处，以此类推，详情见后续示例输出。程序应该确保选手输入的数字对应正确的列的范围，如果输入不合理，应该输出一条错误信息，提示该选手继续输入，例如，如果对于选手一：
Player 1, choose a column: D
Invalid move. Try again.
Player 1, choose a column: 7
Invalid move. Try again.
Player 1, choose a column:
程序应该一直提示该选手，知道输入正确的数字，当用户输入完成，程序应通过显示回馈给选手，然后通过换行符(ASCII 码 x000A)换行。
当选手输入成功后，程序应打印更新后的棋盘，并检查是否有人获胜，如果没人获胜，则轮到下一位输入。
当其中一位获胜或平局时，游戏结束，程序显示最后的棋盘情况并终止（Halt）。例如，如果选手二有四子相连，应该输出：
Player 2 Wins.
如果平局，程序应该输出：
Tie Game.
实验分为4个步骤：
1） 分解任务
2） 模块细化
3） 编写汇编代码
4） 调试
三、实验步骤与过程
1） 分解任务
分析题目要求，得到初步流程图，如下：
在本四子棋游戏中，最多填子36次，故设置循环变量，是填子、显示棋盘、判断循环36次，若中间有人赢了，就跳出循环。
虽然双方在输入前三颗子时必定不会谁输谁赢，但是为了流程简单，在下完每颗子后都判断一下是否有人已经赢了。
显然，显示棋盘，填子，判断这三个模块要多次用到，故应该写成子函数格式。
2） 模块细化
为了简化实验，先按照上述流程编写一个C语言程序实现功能，然后对照C语言程序进行汇编程序的细化。
输出棋盘：该子函数十分简单，不需要从主函数中传递任何参数。只需要在子函数中加载存放棋子的首地址，然后用两层循环输出。
用C语言表示如下，但用汇编不需要传参数，因为可以用LEA指令直接加载a的地址。
填子：在填子中，需要判断a[i][j]是否已经有棋子了，在C语言中a[i][j]可以直接表示，但在汇编中却需要大费周章。于是再编写一个为子函数服务的子函数：返回a[i][j]的地址与值。如果值表示为空（即还没填子），那就用ST指令向该地址填入某个选手的棋子。
判断：判断氛围四个判断：水平方向，竖直方向，对角线方向以及斜对角线方向。
以水平方向为例：将填子地址水平前移3位，如a[i][j]向前移得到a[i][j-3] 。然后以a[i][j-3]为起点，判断水平四个棋子是否一致，一致则判断返回YES，从a[i][j-2]开始判断连续四个棋子是否相同，一直到从a[i][j]开始。如果都没有，则进行另外的判断。最后没有得到YES的话，就返回NO。
整个程序的函数如下：
3） 编写汇编代码
就按照模块细化的要求逐条编辑指令，最后得到汇编程序。汇编程序见附件。
4） 调试
错误1：
经检查，是标号错误，一个用的是sum，一个用的是SUM，将他们都改成SUM就行了。
错误二：
本想输出棋盘，结果显示下面左图，相关代码在右边：
经修改后如下：
错误三：
如下图，发现R1和r1其实是一个东西，于是r1改名成rR1，编译通过。
错误5：输出换行之前没有将R0中的值保存，改正之后就好了。
错误6：偏移量超出指令范围。
对此，只能改变rR1到rR7的内存地址，使其偏移不超过指令要求的偏移范围。
在编写程序时，除了以上错误外，还有其他错误，经过一一改正后，最终得到正确程序。
四、实验结论或体会
程序应调试完成后，需经过多次测试，分别检验水平线、垂直线、对角线、斜对角线、平局，以及各种意外情况。
测试一：测试水平线
测试序列数：1,1,2,2,3,3,4.
符合实验预期。
测试二：测试垂直线
测试序列数: 1,2,1,2,1,2,1.
符合实验预期。
测试三：测试对角线
测试序列数：1,1,1,1,2,6,2,2,3,3,6,4
符合实验预期。
测试四：测试斜对角线
测试序列数：1,2,2,3,3,1,4,4,3,4,4.
符合实验预期。
测试五：平局
测试序列数：1,2,2,3,3,1,4,4,3,4,4.
符合实验预期。
测试六：错误输入
1）当输入的不是1—6的字符时，
2）当一列已经填子填满时
经过上面的各种测试，所编写程序都与预期功能一致，故本程序满足实验要求。
实验体会
1） 编写的四子棋程序用C语言都有一点难，何况是用汇编语言呢。在编写本程序时，我断断续续地编写了近三周才完工，除了说明我比较懒之外，也说明程序比较难。
2） 本程序我共编写了四百多行（算上各个输出语句所占内存，实际指令两百左右吧），本来是准备按标准模式来写（即先后顺序：主函数 -> 子函数 -> 数据区），但是这样写有些指令加载地址时发现偏移量已经超限，没办法，只有将数据放在离该指令比较近的地方，于是就造成了数据区被分成了许多块。
3） 写汇编是会用到很多跳转，感觉跳转和C语言中的goto语句非常相似。程序一旦比较大，标签名就容易取重，为了避免这一点，我取得标签名就比较怪，可能过了一段时间自己都不知道是怎么取的了。在以后写程序，要注意标签名的选取。
4）汇编语言相比高级语言来讲，更加接近于底层，因此细节考虑得更多，写的程序也更加繁杂，然后就造成了这么一个情况：我写的程序，过一段时间后，让我读这个程序，虽然是我自己写的，但仍然需要大量时间来理清思路。
5） 总之一句话，多写。当初开学时，我可不认为我能写出本次试验的程序，感觉太难了。但是随着程序越写越多，从简单到复杂，虽然还是比较难，但自己已能克服了。
指导教师批阅意见：
成绩评定：
指导教师签字：
2017年 5月 1日
备注：
注：1、报告内的项目或内容设置，可根据实际情况加以调整和补充。
2、教师批改学生实验报告时间应在学生提交实验报告时间后10日内。
