Python实现五子棋人机对战

五子棋是常见的一款小游戏,五子棋问题是人工智能中的一个经典问题。这篇文章主要介绍了python版本五子棋的实现代码,大家可以做个参考,与我的傻儿子对弈一下。

简 述

虽然计算机已经几乎破解了五子棋的取胜秘籍,甚至给出了取胜的具体方案,然而,对人来说,五子棋还是非常有玩头的。

我们往往有五子棋的技巧性和全局观远远比不上象棋,围棋之类的感觉:

这个真不一定,先说技巧性:五子棋、象棋、围棋的最初级技巧都是死活题。围棋那高难度的生死题我就不多说了。而象棋如果只是说铁门栓天地炮等等杀法,其实还是很好掌握的;如果加上各种基础的残局估计差不多。五子棋的话,坂田三手胜与天狗道场,或者是贴吧里边各种变态杀法题,也不敢说简单。

扯远啦~,这篇文章主要是要用python来实现五子棋的人机对战,可以趣味性地玩一下,远没有到不可战胜的程度。

问题描述

人机对弈算法属于策略型人工智能算法,本游戏中设置了人机对弈的游戏模式,整个程序我们有几个大的问题需要解决:

1)、计算机需要判断胜负

2)、计算机落子的逻辑

第一个问题的核心思想是要设置对局结束的判断逻辑,在这部分我们只需要写出五子相连的判断条件;

第二个问题的核心思想是要比较不同落子的优劣势,需要评估每一步的胜算。

其算法如下:

  • 写出获胜逻辑或者设置所有获胜组合

获胜逻辑:一个二维坐标上,判断上下、左右、两个45度直线,是否有五个相同的直连棋子。

  • 评估棋格获胜分数

在计算机下棋之前,会计算空白棋格上的获胜分数,根据分数高低获取最佳位置。计算机会将棋子下在获胜分数最高的地方。

当已放置4颗棋子时,必须在第五个空棋格上设置绝对高的分值。 当获胜组合上有部分位置已被对手的棋格占据而无法连成五子时,获胜组合上空棋格的获胜分数会直接设置为0。 当有两组及其以上的获胜组合位置交叉时,对该位置的分数进行叠加,形成分数比周围位置明显高。

  • 计算机的攻击与防守

计算机计算获胜分值越高的棋格,就能确定能让自己的棋子最有可能达成联机的位置,也就是最佳进攻位置,而一旦计算机能确定自己的最高分值的位置,计算机就具备了进攻能力。同理,计算机能计算出玩家的最大分值位置,并抢先玩家获得该位置,这样计算机就具有了防御的能力。

代码实现

  • 棋盘

棋盘是我们整个游戏的落子范围,需要提前定义好大小:

# 画棋盘
def GobangWin():
    gw = GraphWin('AI Gobang', GRID_WIDTH*COLUMN, GRID_WIDTH*ROW)
    gw.setBackground('gray')
    for j in range(0, GRID_WIDTH*COLUMN+1, GRID_WIDTH):
        l = Line(Point(j, 0), Point(j, GRID_WIDTH*COLUMN))
        l.draw(gw)
    for i in range(0, GRID_WIDTH*ROW+1, GRID_WIDTH):
        l = Line(Point(0, i), Point(GRID_WIDTH*ROW, i))
        l.draw(gw)
    return gw
  • 棋子

在棋盘上画一个棋子:

col =(255, 0, 0)
surf.fill((255, 255, 255))
pygame.gfxdraw.aacircle(surf, x, y, 30, col)
pygame.gfxdraw.filled_circle(surf, x, y, 30, col)
  • 落子

通过鼠标点击的位置记录落子,这里核心是要实现的点击鼠标获取坐标,可以使用Graphics

from graphics import * 
#设置画布窗口名和尺寸 
win = GraphWin('hehe', 666, 666) 
#关闭画布窗口 
win.getMouse() 
win.close()   
#画点 
pt = Point(100, 100) 
pt.draw(win) 
#画圆 
cir = Circle(Point(200, 200), 75) 
cir.draw(win) 
cir.setOutline('red') #外围轮廓颜色 
cir.setFill('yellow') #填充颜色  
#画线 
line = Line(Point(650, 100), Point(250, 100)) 
line.draw(win)  
#画矩形 
rect = Rectangle(Point(300, 300), Point(400, 400)) 
rect.setFill('red') #填充颜色 
rect.draw(win) 
#画椭圆 
oval = Oval(Point(450, 450), Point(600, 600)) 
oval.setFill('red') #填充颜色 
oval.draw(win)   
#显示文字 
message = Text(Point(win.getWidth()/2, 20), 'Click anywhere to quit.') 
message.draw(win)
  • 判断输赢

一个二维坐标上,判断上下、左右、两个45度直线,是否有五个相同的直连棋子,只要五子相连则游戏结束。或者遍历每一种获胜情况都可以做出判断:

# 四种情况
def is_GameOver(list_now):
    for c in range(COLUMN):
        for r in range(ROW):
            if r < ROW - 4 and (r, c) in list_now and (r+1, c) in list_now and (r+2, c) in list_now and (r+3, c) in list_now and (r+4, c) in list_now:
                return True
            elif c < COLUMN - 4 and (r, c) in list_now and (r, c+1) in list_now and (r, c+2) in list_now and (r, c+3) in list_now and (r, c+4) in list_now:
                return True
            elif r < ROW - 4 and c < COLUMN - 4 and (r, c) in list_now and (r+1, c+1) in list_now and (r+2, c+2) in list_now and (r+3, c+3) in list_now and (r+4, c+4) in list_now:
                return True
            elif r > 3 and c < COLUMN - 4 and (r, c) in list_now and (r-1, c+1) in list_now and (r-2, c+2) in list_now and (r-3, c+3) in list_now and (r-4, c+4) in list_now:
                return True
    return False

演示操作

下面直接看一下实际操作结果吧~

这里执行起来还是挺慢的,在执行逻辑的判断方面还有很多可以优化的地方。

呼~,傻儿子玩得还不错,还好赢了,另外这个不是深度学习的实现办法,如果想尝试深度学习方法戳这里:

AlphaZero实战:从零学下五子棋(附代码)

https://github.com/junxiaosong/AlphaZero_Gomoku

本文分享自微信公众号 - 数据森麟(shujusenlin)

原文出处及转载信息见文内详细说明,如有侵权,请联系 yunjia_community@tencent.com 删除。

原始发表时间:2019-11-06

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