C++简单五子棋的AI设计实现

 更新时间:2018年09月28日 14:45:44   作者:black_kyatu  
这篇文章主要为大家详细介绍了C++简单五子棋的AI设计实现,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下

本文实例为大家分享了C++五子棋的AI设计实现代码,供大家参考,具体内容如下

设计思路:通过接口获取信息来确定颜色,通过set_chess函数来确定落点。

  • 对每个点位给出两种颜色棋子的打分,分别存在两个15*15的数组里,数组下标代表点的位置。
  • 确定最大值所在数组之后,遍历该数组找出所有最大值对应的位置,然后对这些位置统计另一种颜色的棋子的分数,再选取一次最大值,从而确定要落点的位置。
  • 打分函数的设计:在四个方向分别统计然后相加。对于某一个方向的分数统计,则分为正反两个方向进行,统计的时候如果有连成5个则直接返回一个最大值(最高分)。其他情况则按不同情况设置不同的权重,触发结束某一个方向上的统计的事件如下:遇到异色棋子;空白格子超过两个;遇到棋盘边界。其中遇到异色棋子和棋盘边界均视为一边被堵死,相比空白来说适当减分,而1个空白相比于完全连续则应再适当减分,最后取10的次幂,以保证不同情况的优先级,即不至于出现因为下到位置A可以形成4个活2而放弃下可以形成1个活4的位置B。

具体代码如下:

#pragma once
#ifndef AI_H
#define AI_H
#include "renju.h"
#include <vector>
#include <math.h>

class Ai
{
public:
  Ai(chessboard &bd, state hm)
  {
    ms.set_color(hm);
    this->p_bd = &bd;
  }
  chess set_chess();

private:
  int evaluate(position pos, state color, position (*pf)(position ,bool ));//给出落子位置和方向移动函数,返回该落子位置在该方向上的评分

  int point(position pos, state color);//给出一个落子位置,返回该落子的得分

  void whole_points(int points[][15], state color );//给定颜色 ,记录该颜色棋子下在每一处的得分

  int best_posits(const int points[][15], position p_s[], int& count); //给出分数数组,找出最大值对应的位置(可能不止一个),返回分数最大值

  chess ms;
  const chessboard *p_bd;
};

//确定落子
chess Ai:: set_chess()
{
  int points_b[15][15];    //记录黑棋各落点分数
  int points_w[15][15];    //记录白棋各落点分数
  position best_b[20];    //记录黑棋最大分数对应的落点位置
  position best_w[20];    //记录白棋最大分数对应的落点位置
  int s_black = 0, s_white = 0;    //记录黑白棋分别的最大分数值
  int count_b = 0,count_w = 0;      //记录黑白棋最大分数对应的落点位置个数

  whole_points(points_b, black);
  whole_points(points_w, white);
  s_white = best_posits(points_w, best_w,count_w);
  s_black = best_posits(points_b, best_b,count_b);

  if( s_black > s_white )   //黑棋最高分高过白棋,在黑棋最高分对应的位置中选出白棋分数最大的位置落子
  {
  sb: int a[20];
    for(int i = 0;i < count_b;i++)
    {
      a[i] = point(best_b[i],white);
    }
    int max_w = MAX(a, count_b);
    for(int i = 0;i < count_b;i++)
    {
      if(a[i] == max_w)
      {
        ms.set_point(best_b[i]);
        return ms;
      }
    }
  }
  if( s_black < s_white )   //白棋最高分高过黑棋,在白棋最高分对应的位置中选出黑棋分数最大的位置落子
  {
  sw: int a[20];
    for(int i = 0;i < count_w;i++)
    {
      a[i] = point(best_w[i],black);
    }
    int max_b = MAX(a, count_b);
    for(int i = 0;i < count_w;i++)
    {
      if(a[i] == max_b)
      {
        ms.set_point(best_w[i]);
        return ms;
      }
    }
  }
  if( s_black == s_white )  
  {
    if(ms.get_color() == white)
      goto sw;
    if(ms.get_color() == black)
      goto sb;
  }
}

//给出分数数组,找出最大值对应的位置(可能不止一个),返回分数最大值
int Ai::best_posits(const int points[][15], position p_s[], int& count)
{
  int max_row[15];
  int max_all;
  for(int i = 0;i < 15;i++)
  max_row[i] = MAX(points[i],15);
  max_all = MAX(max_row,15);
  cout<<"maxall"<<max_all;
  count = 0;
  for(int i = 0;i < 15;i++)
  {
    for(int j =0;j < 15;j++)
    {
      if(points[i][j] == max_all)
      {
        position x(i,j);
        p_s[count] = x;
        count++;
      }
    }
  }
  return max_all;
}

//给定颜色 ,记录该颜色棋子下在每一处的得分
void Ai::whole_points(int points[][15], state color )
{
  for( int i =0;i < 15;i++)
  {
    for(int j = 0;j < 15;j++)
    {
      position temp(i,j);
      points[i][j] = point(temp,color);
    }
  }
}

//位置函数,用于上下移动棋子并判断是否越界
position up(position pos,bool dir)
{
  position r;
  if(dir)
  {
    while(pos.y > 0)
    {
      r.x = pos.x;
      r.y = pos.y - 1;
      return r;
    }
    throw 0;
  }
  else
  {
    while(pos.y < 14)
    {
      r.x = pos.x;
      r.y = pos.y + 1;
      return r;
    }
    throw 0;
  }
}

//位置函数,用于左右移动棋子并判断是否越界
position left(position pos,bool dir)
{
  position r;
  if(dir)
  {
    while(pos.x > 0)
    {
      r.x = pos.x - 1;
      r.y = pos.y;
      return r;
    }
    throw 0;
  }
  else
  {
    while(pos.x < 14)
    {
      r.x = pos.x + 1;
      r.y = pos.y;
      return r;
    }
    throw 0;
  }
}

//位置函数,用于左上右下移动棋子并判断是否越界
position left_up(position pos,bool dir)
{
  position r;
  if(dir)
  {
    while(pos.x > 0 && pos.y > 0)
    {
      r.x = pos.x - 1;
      r.y = pos.y - 1;
      return r;
    }
    throw 0;
  }
  else
  {
    while(pos.x < 14 && pos.y < 14)
    {
      r.x = pos.x + 1;
      r.y = pos.y + 1;
      return r;
    }
    throw 0;
  }
}

//位置函数,用于右上左下移动棋子并判断是否越界
position right_up(position pos,bool dir)
{
  position r;
  if(dir)
  {
    while(pos.x < 14 && pos.y > 0)
    {
      r.x = pos.x + 1;
      r.y = pos.y - 1;
      return r;
    }
    throw 0;
  }
  else
  {
    while(pos.x > 0 && pos.y < 14)
    {
      r.x = pos.x - 1;
      r.y = pos.y + 1;
      return r;
    }
    throw 0;
  }
}

int Ai::evaluate(position pos, state color, position (*pf)(position ,bool ))
{
  int sum = 0;
  position p_i = pos;
  int count = 0,mc = 1;
  bool flag = true;
  int c_blank = 0;
  state judge_t;

  try
  {
    do
    {
      p_i = pf(p_i, flag);
      judge_t = p_bd -> viewboard(p_i);
      if(judge_t == color)
      {
        if(c_blank == 1)
        {
          count += 1;
        }
        else
        {
          mc++;
          if(mc == 5)
            return 100000000000;
          count += 2;
        }
      }
      else 
      {
        if(judge_t == blank)
        {
          if(c_blank >= 1)
            flag = false;
          else
          {
            c_blank++;
          }
        }
        else
        {
          count-=2;
          flag = false;
        }
      }
    }while(flag);
  }
  catch(int key)
  {
    flag = false;
    if(c_blank == 0)count-=2;
  }

  p_i = pos;
  int b_blank = 0;//记录另一半的空白格子
  try
  {
    do
    {
      p_i = pf(p_i, flag);
      judge_t = p_bd -> viewboard(p_i);
      if(judge_t == color)
      {
        if(b_blank == 1)
        {
          count += 1;
        }
        else
        {
          if(c_blank == 0 && b_blank == 0)
            mc++;
          if(mc == 5)
            return 100000000000;
          count += 2;
        }
      }
      else 
      {
        if(judge_t == blank)
        {
        if(b_blank >= 1)
            flag = true;
          else
          {
            b_blank++;
          }
        }
        else
        {
          count-=2;
          flag = true;
        }
      }
    }while(!flag);
  }
  catch(int key)
  {
    if(b_blank == 0)count-=2;
    return pow(10,count);
  }
  return pow(10,count);
}
//给出一个落子位置,返回该落子的得分
int Ai::point(position pos, state color)
{
  if(p_bd -> viewboard(pos) != blank)
  {
    return 0;
  }

  position (*p_f)(position,bool) = NULL;
  int sum = 0;

  p_f = up;
  sum += evaluate(pos, color, p_f);
  p_f = left;
  sum += evaluate(pos, color, p_f);
  p_f = left_up;
  sum += evaluate(pos, color, p_f);
  p_f = right_up;
  sum += evaluate(pos, color, p_f);

  return sum;
}
#endif

其中所需要的头文件在上一篇文章中有提到:C++语言设计实现五子棋

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持脚本之家。

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