文中我做的 2048,参考了这个项目:https://github.com/nneonneo/2048-ai
该项目里的 AI算法是用 C++语言实现的,可以拼出 32768。我做了个带详细注释版的算法文件:https://github.com/zj05409/2048/blob/master/2048.cpp
今天,我继续加强了自己的 2048 游戏,添加了 AI 模拟决策的功能,可以看到 AI 如何对比选择不同方向后的棋盘局面。另外,还增加了 Ctrl+Z 或 Command+Z 快速撤销的功能,此外还实时显示了上一步的棋盘,以及当前棋盘与上一步棋盘之间的 4 个维度数据对比,可以辅助分析自己的决策效果。
游玩网址:https://zj05409.github.io/2048/
Github 仓库网址:https://github.com/zj05409/2048
通过分析2048游戏AI的策略和决策过程,我们可以学习一些关键技巧,帮助人类玩家挑战更高难度的目标,比如32768甚至65536。下面就让我们一起探索AI的智慧,提升我们的游戏水平。
一、AI决策的核心理念
AI在玩2048时考虑四个关键因素:
空格数量- 保持足够的空格是游戏持续的关键
可合并方块- 尽量让下一步有较多能够合并的数字,从而有更多的决策选项
单调性排列- 每一行的数字尽量按相邻的大小顺序排列,比如 16 8 4 2,便于连锁合并
数值总和控制- 避免大数字分散在棋盘上较远的位置
这些因素被赋予不同的权重,共同决定每一步的最佳移动方向。我们可以模仿这种思维方式,建立自己的评估标准。
单调性概念解释
单调性是指棋盘上数字排列的有序程度。在2048游戏中,理想的排列是数字沿着某个方向(通常是从一个角落开始)有规律地递增或递减。这种有序排列使得合并操作更加可预测和高效。
例如,一个具有良好单调性的棋盘排列:
| 2 | 4 | 8 | 16 |
| 128 | 64 | 32 | 16 |
| 256 | 512 | 1024| 512 |
| 2048| 4096| 2048| 1024|
在这个例子中,数字从左上角开始基本按照增大的顺序排列,形成了良好的单调结构。从左下角开始,数字大小大致呈现递减趋势。
为什么单调性重要?因为:
它创造了可预测的合并路径
大数字集中在特定区域,不会随机分散
减少了大小数字错位阻塞的风险
而缺乏单调性的混乱棋盘可能是这样的:
| 16 | 2 | 128 | 8 |
| 4 | 32 | 4 | 256 |
| 64 | 8 | 16 | 4 |
| 2 | 128 | 32 | 512 |
这种混乱排列很难形成有效的合并路径,各种数值相互阻隔,无法高效合并。
二、实用策略与技巧
1. 角落战略:大数字固定在角落
AI评估发现,将大数字固定在一个角落是最有效的策略。选择棋盘的一个角落(通常是左下或右下角),将最大数字放在那里,并确保它不移动。
| 4 | 8 | 32 | 2 |
| 8 | 32 | 64 | 4 |
| 32 | 64 | 128| 8 |
| 512| 256| 128| 64 |
在这个例子中,最大数字512被固定在左下角,其他数字按递减顺序排列。
角落策略的优势:
防止大数字随机移动导致危险局面
为蛇形路径提供稳定的起点
减少棋盘上的混乱和不可预测性
2. 蛇形路径的详细解释
蛇形路径是一种特殊的数字排列模式,它是实现高分数的关键策略。顾名思义,这种排列像一条蛇一样在棋盘上弯曲,大数字按照特定的顺序依次排列。
最常用的蛇形路径有两种:
1. S形路径(最常用):
| | | | |
| | | | |
| 8─┐7─┐6─┐5 |
| 1─┘2─┘3─┘4 |
数字从最大到最小的排列方向如箭头所示,形成S形。最大的数字(1)位于左下角,依次蛇形排列。对应实际数值可能是:
| | | | |
| | | | |
| 128| 256| 512|1024|
|2048|1024| 512| 256|
2. 螺旋形路径:
| 7─┐6─┐5─┐4 |
| 8 | | | 3 |
| 9 | | | 2 |
| 10─┘11─┘12─┘1 |
数字从最大(1)到最小按照螺旋方式排列。最大的数字位于右下角,数值逐渐减小,形成螺旋。对应实际数值可能是:
| 32| 64| 128| 256|
| 16| | | 512|
| 8| | |1024|
| 4| 2| 2|2048|
蛇形路径的关键优势在于:
相邻数字之间可以容易地进行合并
大数字被固定在角落,不会轻易移动
合并操作具有可预测的方向和结果
新生成的小数字不会被困在不适当的位置
实际游戏中建立蛇形路径的步骤:
首先选择一个角落(例如左下角)作为最大数字位置
优先使用"左"和"下"移动方向
将小数字向蛇形路径引导,按顺序合并
始终保持大数字在角落位置不变
使用蛇形路径策略时,玩家主要使用两个方向的移动(比如左和下)来维持这种结构,仅在必要时使用第三个方向(通常是上),尽量避免使用第四个方向(右)。
3. 移动方向策略详解
在2048游戏中,并非所有移动方向都是等价的。根据AI分析,建立并坚持固定的移动方向组合是达到高分的关键。
移动方向的优先级选择:
主要移动方向(首选):选择两个互相垂直的方向作为主要移动方向,通常是"左"和"下"。这两个方向配合使用可以维持蛇形路径。
"左"移动:帮助将数字集中到左侧,促进水平方向的合并
"下"移动:引导大数字向下移动,维持角落战略
辅助移动方向(偶尔使用):第三个方向(通常是"上")应该只在必要时使用,比如当主要方向无法移动或会破坏序列时。
"上"移动:当下方过于拥挤且无法左移时使用
使用频率应控制在总移动次数的20%以下
避免方向(尽量不用):第四个方向(通常是"右")应该尽量避免使用,因为它往往会破坏建立的数字序列。
"右"移动:只在绝对必要时(无其他可行动作)使用
频率应控制在总移动次数的5%以下
动态适应游戏状态: 除了固定的移动优先级外,还需要根据棋盘状态动态调整:
当棋盘上有大量空格(>=8个):
更积极地使用主要移动方向(左和下)
尝试更多合并以创建更大的数字
例子:连续使用"左下左下"的模式
当棋盘空格较少(4-7个):
变得更加保守,优先选择能创造更多空格的移动
可能需要更频繁地使用辅助方向(上)
重点关注维持主要数字序列
当棋盘危急(<=3个空格):
紧急模式:唯一目标是创造更多空格
可以暂时牺牲序列结构
准备使用任何可能的方向,包括平时避免的"右"移动
具体实践示例: 如果你选择了左下角作为大数字放置区,形成了如下蛇形路径:
| 4 | 8 | 16 | 32 |
| 32 | 16 | 8 | 4 |
| 128 | 64 | 32 | 16 |
|1024 | 512 | 256 | 128 |
那么移动顺序的优先级应为:
优先尝试"左"移动,让数字向左聚集
其次尝试"下"移动,让大数字向下方走
仅当上述两个方向都无效时,谨慎使用"上"移动
尽量避免"右"移动,除非别无选择
移动节奏技巧:
尝试形成一个稳定的移动模式,例如:左左下左左...
在移动前思考2-3步后的棋盘状态
当遇到不确定情况时,选择能保持最多空格的移动
4. 合并优先级详解
在2048游戏中,当棋盘上有多个可能的合并选择时,不是所有合并都具有相同的价值。AI评估表明,了解合并的优先级可以显著提高游戏表现。以下是合并优先级的具体指南:
1. 合并优先级基本原则
当棋盘上有多个可以合并的相同数字对时,应该按照以下优先顺序考虑:
保护主序列完整性的合并:优先合并那些能够维持你设定的主要数字序列(蛇形路径)的合并操作。
创造空格的合并:选择那些合并后能够释放更多空格的操作。
创造连锁合并的机会:优先选择那些合并后能够立即创造新的合并机会的操作。
2. 合并优先级实际应用示例
让我们通过几个具体例子来说明如何应用这些原则:
示例A:保护序列完整性
初始棋盘:
| 8 | 4 | 4 | 2 |
| 16 | 8 | 4 | 2 |
| 32 | 16 | 8 | 4 |
|1024| 512| 256| 128|
这里有两对可合并的4:一对在第一行,一对分散在第二、三行。
正确选择:向左移动合并第一行的4。
| 8 | 8 | 2 | 0 |
| 16 | 8 | 4 | 2 |
| 32 | 16 | 8 | 4 |
|1024| 512| 256| 128|
这样做保持了蛇形路径的完整性,而不是追求可能打乱序列的合并。
示例B:创造空格的合并
初始棋盘:
| 2 | 2 | 4 | 4 |
| 8 | 8 | 0 | 0 |
| 32 | 16 | 0 | 0 |
|1024| 512| 256| 128|
这里有两对可合并的数字:2和8。
正确选择:优先合并第二行的8,而不是第一行的2或4。
| 2 | 2 | 4 | 4 |
| 16 | 0 | 0 | 0 |
| 32 | 16 | 0 | 0 |
|1024| 512| 256| 128|
原因:合并8立即创造了更多的连续空格,为后续操作提供更多灵活性。
示例C:创造连锁合并机会
初始棋盘:
| 4 | 4 | 8 | 8 |
| 16 | 16 | 32 | 0 |
| 64 | 64 | 0 | 0 |
| 512| 256| 128| 0 |
这里有多对可合并的数字:4、8、16和64。
最佳合并顺序:
先合并4形成新的8
| 8 | 0 | 8 | 8 |
| 16 | 16 | 32 | 0 |
| 64 | 64 | 0 | 0 |
| 512| 256| 128| 0 |
再合并8形成新的16
| 16 | 8 | 0 | 0 |
| 16 | 16 | 32 | 0 |
| 64 | 64 | 0 | 0 |
| 512| 256| 128| 0 |
继续合并16和64
| 16 | 8 | 0 | 0 |
| 32 | 0 | 32 | 0 |
| 128| 0 | 0 | 0 |
| 512| 256| 128| 0 |
这种连续合并创造了最大数值增长和最多空间。
3. 不同阶段的合并优先级调整
合并策略应根据游戏阶段动态调整:
早期(出现8、16阶段):优先合并能创造更大数字的组合,快速建立基本结构
中期(出现64、128阶段):优先考虑维持蛇形路径的合并
后期(出现512以上):优先考虑保护大数字位置的合并,即使牺牲小的合并机会
4. 合并决策的误区
避免常见的合并决策错误:
贪婪合并:不要仅仅因为看到两个相同数字就立即合并它们
忽视序列:不要为了短期合并而破坏已建立的序列
死角陷阱:避免将小数字合并到难以再次移动的角落位置
5. 动态调整策略的具体方法
随着游戏进行,需要根据棋盘状况灵活调整策略:
1. 开局阶段(4-8个数字):
目标:快速建立基本结构
策略:主动合并小数字,为未来建立蛇形路径打基础
例子:优先将2和4合并为8,然后将8引导到预定位置
| 2 | 2 | | | | 4 | | | |
| 2 | 4 | | | | 2 | 4 | | |
| | | | | | | | | |
| | | | | | | | | |
2. 中期阶段(棋盘半满):
目标:巩固蛇形结构,形成稳定序列
策略:严格遵循主要移动方向,让大数字稳定在角落
警惕:注意避免小数字被卡在不合适的位置
| 4 | 8 | 4 | 2 |
| 8 | 16 | 32 | 4 |
| 32 | 64 | 16 | 8 |
|128 |256 | 64 | 16 |
此时应该专注于维护左下角的序列,抵制随意移动的冲动。
3. 后期阶段(棋盘大部分被填满):
目标:保持生存,等待机会重组
策略:优先考虑创造空间,必要时牺牲小数字或次序
技巧:寻找能够产生连锁反应的合并机会
当棋盘几乎填满时,最重要的是保持冷静,仔细寻找能够创造多个空格的移动。有时候,暂时打破序列也是必要的,只要能够保住最大的数字结构。
| 4 | 8 | 16 | 4 |
| 8 | 32 | 4 | 16 |
| 16 | 8 | 32 | 64 |
|128 |256 |512 |1024|
在这种情况下,即使上面几行似乎混乱,只要底行的大数字序列保持完整,仍有机会恢复。
三、应对危险局面的技巧
1. 识别潜在危险
游戏中最危险的情况是主序列被打乱或大数字被移出角落。学会预见几步后的局面:
避免在没有退路的情况下使用不常用的移动方向
如果必须打破序列,选择影响最小的方式
警惕棋盘中部出现的大数字(如256或512),它们很难移动到正确位置
危险信号包括:
大数值被小数值包围且无法移动
蛇形路径断裂,数字顺序混乱
多个位置的数字无法按照预期合并
2. 紧急恢复策略
当棋盘混乱时,AI会优先考虑恢复空间和重建秩序:
先合并任何可能的数字以创造空间
尝试将大数字移回角落
重新建立数字的单调序列
具体步骤:
暂时放弃蛇形路径,专注于创造空间
使用通常避免的移动方向(如右移)来临时调整布局
一旦创造了足够空间,立即尝试恢复蛇形路径结构
3. 权衡短期损失与长期收益
有时牺牲短期的合并机会,可以换取更好的长期局面:
避免仅为了小数字的合并而破坏主序列
有时保持不移动比做出不良移动更明智
短期看似无效的移动可能为未来的高效合并创造条件
四、突破32768的高级技巧详解
要达到32768甚至65536这样的极高分数,需要掌握远超基础技巧的高级策略。以下是专业玩家和AI分析得出的关键方法:
1. 高效合并链技术
一般玩家会简单地将相同数字合并,但要达到32768,需要构建"合并链":
合并链示例:
初始状态:
| | | | |
| | | | |
|1024|1024| 512| 512|
|2048|4096|8192|16384|
按照传统方式,你可能会先合并1024和512。但更高效的策略是:
先向左移动,不执行任何合并
| | | | |
| | | | |
|1024|1024| 512| 512|
|2048|4096|8192|16384|
假设新的2出现在右上角
| | | | 2|
| | | | |
|1024|1024| 512| 512|
|2048|4096|8192|16384|
向下移动,将所有数字下移
| | | | |
| | | | 2|
| | | | 512|
|2048|4096|8192|16384|
再次向左移动,形成潜在的连续合并
| | | | |
| 2| | | |
| 512| | | |
|2048|4096|8192|16384|
假设新的2出现在右上角,再次向下移动
| | | | 2|
| | | | |
| 2| | | |
|2048|4096|8192|16384|
最后关键一步:向左移动,执行合并
| 2| | | |
| | | | |
| 2| | | |
|32768| | | |
这种"先集中、后合并"的策略能够在一步中完成多个合并,比单纯的一对一合并效率高出数倍。
2. 节奏控制与"呼吸"技术
32768以上的游戏需要精确的节奏控制,我们称之为"呼吸"技术:
"呼吸"技术的四个阶段:
收集阶段(集中相同数字)
使用主要移动方向将相同数字聚集到一起
暂不执行合并,而是创造合并条件
合并阶段(一次性合并多个数字)
当收集了足够多相同数值后,执行一次性合并
理想情况下,一次合并可以产生多个空格
重组阶段(恢复蛇形序列)
合并后立即调整数字排列,恢复蛇形序列
确保大数字回到固定位置
准备阶段(为下一轮循环做准备)
创造更多空格,为下一次收集做准备
评估棋盘状态,决定下一步行动
具体节奏示例:
连续进行3-4次"左"移动(收集阶段)
进行1次"下"移动(合并阶段)
进行1-2次"左"移动调整结构(重组阶段)
重复上述过程
3. 关键决策点管理
达到32768需要在游戏中识别和处理关键决策点:
高风险情况的处理方法:
角落危机:当大数字可能离开角落时
解决方案:宁可牺牲一些中等数字,也要保证最大数字的位置
实例:如果32768在角落但有合并风险,优先考虑保持其位置,而不是追求其他合并
序列断裂:当蛇形路径被打断时
解决方案:立即停止常规移动模式,专注于修复序列
应对技巧:使用临时的上移或右移来重新排列数字,即使暂时看起来效率不高
空间危机:当棋盘接近填满时
解决方案:采用"空间优先"策略,暂时放弃数值增长
核心理念:在危机中宁可维持现状,等待更好的机会
4. 掌握随机性
理解并适应游戏的随机性是达到极高分数的关键:
应对随机性的策略:
了解随机规则:游戏中新出现的方块有90%是2,10%是4
布局策略:始终为可能出现的4留出应对空间
实践技巧:在做决策时,考虑"如果出现4会怎样"的情况
概率思维:不要基于最佳情况做决策,而是考虑最可能的情况
评估每个移动的"安全系数",而不仅仅是潜在收益
例如:一个有80%成功率但只能获得8的移动,比一个有30%成功率但可能获得16的移动更可取
利用随机性创造优势:
当新的2出现在理想位置时,立即利用这一优势
学会识别"幸运序列",即一系列有利的随机结果,并充分利用它们
五、练习方法
1. 分析自己的游戏
记录和分析自己的游戏,特别是失败的游戏:
找出导致失败的关键决策点
比较自己的选择与AI可能的选择
注意观察自己是否频繁违反了上述策略原则
2. 使用AI辅助工具
利用本游戏的AI模式:
使用"AI单步"功能学习单个决策
使用"AI模拟决策"分析不同选择的优缺点
观察"实时评分分析"了解每个因素的权重变化
3. 渐进式挑战
设定渐进的目标:
先稳定达成4096
然后挑战8192
再挑战16384
最后才挑战32768和65536
每达成一个目标后,分析成功因素再继续挑战。
结语
AI的策略展示了一种系统化、结构化的游戏方法。通过理解并应用这些原则,人类玩家完全可以达到甚至超越AI的表现。挑战32768和65536需要耐心、专注和策略性思维,但有了AI的指导,这个目标变得更加可行。
掌握这些高级技巧需要大量实践和耐心。使用游戏中的"AI模拟决策"功能可以帮助你理解这些概念在实际游戏中的应用。记住,即使是专业玩家也需要多次尝试才能达到32768或65536,关键在于持续学习和调整策略。
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