Python:游戏:五子棋之人机对战

本文代码基于 python3.6 和 pygame1.9.4。python

五子棋比起我以前写的几款游戏来讲,难度提升了很多。若是是人与人对战,那么,电脑只须要判断是否赢了就能够。若是是人机对战,那你还得让电脑知道怎么下。数组

咱们先从简单的问题来看。bash

开端

画棋盘

首先确定是要画出棋盘来,用 pygame 画出一个 19 × 19 或 15 × 15 的棋盘并非什么难事,这在以前的文章中已经屡次用到,就不赘述了。函数

画棋子

须要说一下的是画棋子,由于没找到什么合适的棋子图片,因此只要本身来画棋子。 咱们用 pygame.draw.circle 画出来的圆形是这样的: post

image
锯齿状十分明显, pygame.draw 中有画抗锯齿直线的函数 aaline,可是并无 aacircle 这样的函数来画一个抗锯齿的圆。

这里就须要用到 pygame.gfxdraw 啦。pygame.gfxdraw 目前还仅是实验版本,这意味着这个 API 可能会在之后的 pygame 版本中发生变化或消失。学习

要绘制抗锯齿和填充形状,请首先使用函数的aa *版本,而后使用填充版本。例如:spa

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)
复制代码

咱们用这个方法在棋盘上画一个棋子试试看。 3d

image
能够看到效果已明显改善。

落子

落子须要判断鼠标事件,当鼠标左键点击,获取鼠标点击的位置,而后根据棋盘的位置,计算出棋子落在棋盘的位置。code

while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == MOUSEBUTTONDOWN:
                pressed_array = pygame.mouse.get_pressed()
                if pressed_array[0]:  # 鼠标左键点击
                    mouse_pos = pygame.mouse.get_pos()
                    click_point = _get_clickpoint(mouse_pos)
复制代码

胜利断定

当一子落下,如何断定是否胜利?cdn

能够确定的是,当某一子落下的时候,若是出现了 5 连,那么落下的这颗子一定在这条 5 连线上。那么这个问题就能够简化了,咱们无需全盘扫描,只须要在落子位置上横竖撇捺扫描一下,判断是否出现 5 连便可。

咱们定义一个棋盘类,类中实例化一个 19 × 19 的二维数组,初始值皆为 0,表示空,用 1 表示黑子,2 表示白子。这个类对外提供一个落子方法 drop,接收参数落子方和落子坐标,若是落子后胜利,则返回胜利者,不然返回 None。

Chessman = namedtuple('Chessman', 'Name Value Color')
Point = namedtuple('Point', 'X Y')

BLACK_CHESSMAN = Chessman('黑子', 1, (45, 45, 45))
WHITE_CHESSMAN = Chessman('白子', 2, (219, 219, 219))

offset = [(1, 0), (0, 1), (1, 1), (1, -1)]


class Checkerboard:
    def __init__(self, line_points):
        self._line_points = line_points
        self._checkerboard = [[0] * line_points for _ in range(line_points)]

    def _get_checkerboard(self):
        return self._checkerboard

    checkerboard = property(_get_checkerboard)

    # 判断是否可落子
    def can_drop(self, point):
        return self._checkerboard[point.Y][point.X] == 0

    def drop(self, chessman, point):
        """ 落子 :param chessman: 黑子/白子 :param point:落子位置 :return:若该子落下以后便可获胜,则返回获胜方,不然返回 None """
        print(f'{chessman.Name} ({point.X}, {point.Y})')
        self._checkerboard[point.Y][point.X] = chessman.Value

        if self._win(point):
            print(f'{chessman.Name}获胜')
            return chessman

    # 判断是否赢了
    def _win(self, point):
        cur_value = self._checkerboard[point.Y][point.X]
        for os in offset:
            if self._get_count_on_direction(point, cur_value, os[0], os[1]):
                return True

    def _get_count_on_direction(self, point, value, x_offset, y_offset):
        count = 1
        for step in range(1, 5):
            x = point.X + step * x_offset
            y = point.Y + step * y_offset
            if 0 <= x < self._line_points and 0 <= y < self._line_points and self._checkerboard[y][x] == value:
                count += 1
            else:
                break
        for step in range(1, 5):
            x = point.X - step * x_offset
            y = point.Y - step * y_offset
            if 0 <= x < self._line_points and 0 <= y < self._line_points and self._checkerboard[y][x] == value:
                count += 1
            else:
                break

        return count >= 5
复制代码

这里我定义了一个偏移量,咱们一共要计算横竖撇捺 4 条线,任意一条线出现 5 连就算获胜。计算方法其实是同样的,只是方向不一样,因此定义一个偏移量数组,不一样的偏移量表示不一样的方向,这样就能够利用循环来实现了,节省了不少代码。

电脑落子

这就是全篇的重头戏了,要怎么教电脑下五子棋。首先声明,我用的是相对传统的方式,不是真正意义上的深度学习。

五子棋就是要实现 5 连,因此,一开始,个人想法是:将全部连线保存在一个数组中,落子的时候选择最长的连线落子。但这样有个问题解决不掉,如何让电脑识别“三三”呢?

后来网上看到篇文章,使用的方法是:遍历棋盘上的空位,计算每个位置其横竖撇捺 8 个方向上是否有己方的子,有一个就加 10 分,最后选得分最高的位置落子。

这样不太严谨,写出来的电脑估计水平很菜,可是这个思路倒是对的,落子就是要找到最值得的地方,那么咱们干脆对每个可落子的地方来作一个评估,选出最优解。

棋形术语

这里咱们须要了解一下五子棋的几种基本棋形:连五,活四,冲四,活三,眠三,活二,眠二。

连五

顾名思义,五颗同色棋子连在一块儿,赢了。

连五

活四

四颗同色棋子连在一块儿,而且左右两边都没有对方棋子阻挡,有两个连五点。

活四

冲四

四颗同色棋子连在一块儿,而且一边有对方棋子阻挡,或者四颗棋子不是连的,当中有个空挡,这时只有一个连五点。

冲四

活3、跳活三

活三:三颗同色棋子连在一块儿。

活三
跳活三:中间隔了一个空格的活三。
跳活三

眠三

只可以造成冲四的三,无外乎两种状况,一是一边被挡住了,一是当中有 2 个空格。(其实我在代码中仅考虑了第一种状况,即使造成冲四,也不是什么危险局面。)

眠三

活二和眠二

活二,可以造成活三的二;眠二,可以造成眠三的二。这里就不放图了,参考活三眠三。

打分机制

理解了这些棋形,那么按咱们以前的思路,就是如何打分了。

  • 首先,连五确定是不存在的,出现连五胜负已分,因此只要棋局还在进行中,就不会出现连五。那么,什么优先级最高?天然就是活四了。
  • 其次是对方的“四”,对方活四,你防不防都同样输了,对方冲四,你就必须防守。
  • 再次是我方的活三或冲四,活三跟冲四实际上是一个级别的,对方必须防守。
  • 再次是对方的活三或冲四。

以此类推下去。咱们能够总结一点规律:

  • 相同的棋形,我方优于对方。
  • 冲四跟活三一个级别,眠三跟活二一个级别。
  • 若是中间有空格的话,确定是要比没空格的略微低级一点,但不至于降级。

基本逻辑就是这样,这一块的代码我写得也很差,整个判断写了100多行,就不贴代码了,你们能够直接下源码看。

五子棋执黑是必赢的,代码中,玩家就是执黑先手,电脑执白后手,因此,下的好是彻底能够赢电脑的,不过一个小小失误也极可能被电脑翻盘。


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