实现和使用 MinMax 与四排 (connect4) 游戏

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【中文标题】实现和使用 MinMax 与四排 (connect4) 游戏【英文标题】:Implementing and using MinMax with four in row (connect4) game 【发布时间】:2016-08-16 00:38:48 【问题描述】:

我正在尝试为连续四个(或 connect4 或连接四个)游戏实现 MinMax 算法。

我想我明白了,它应该建立一个可能的板子树直到一定深度,评估它们并返回它们的分数,然后我们只取这些分数的最大值。

因此,aiChooseCol() 通过调用 MinMax() 检查每个可能列的分数,并返回具有最高分数的列。

现在我不确定,这是拨打MinMax() 的正确方式吗?

检查temp = Math.Max(temp, 1000);是否正确?

我还没有制作启发式函数,但这至少应该识别一个获胜的列并选择它,但目前它只是选择左边的第一个空闲列......我不知道我在做什么错了。

private int AiChooseCol()

    int best = -1000;
    int col=0;
    for (int i = 0; i < m_Board.Cols; i++)
    
        if (m_Board.CheckIfColHasRoom(i))
        
            m_Board.FillSignInBoardAccordingToCol(i, m_Sign);
            int t = MinMax(5, m_Board, board.GetOtherPlayerSign(m_Sign));
            if (t > best)
            
                best = t;
                col = i;
            
            m_Board.RemoveTopCoinFromCol(i);
        

    
    return col;



private int MinMax(int Depth, board Board, char PlayerSign)

    int temp=0;
    if (Depth <= 0)
    
        // return from heurisitic function
        return temp;
    
    char otherPlayerSign = board.GetOtherPlayerSign(PlayerSign);

    char checkBoard = Board.CheckBoardForWin();
    if (checkBoard == PlayerSign)
    
        return 1000;
    
    else if (checkBoard == otherPlayerSign)
    
        return -1000;
    
    else if (!Board.CheckIfBoardIsNotFull())
    
        return 0;   // tie
    


    if (PlayerSign == m_Sign)   // maximizing Player is myself
    
        temp = -1000;
        for (int i = 0; i < Board.Cols; i++)
        
            if (Board.FillSignInBoardAccordingToCol(i, PlayerSign)) // so we don't open another branch in a full column
            
                var v = MinMax(Depth - 1, Board, otherPlayerSign);
                temp = Math.Max(temp, v);
                Board.RemoveTopCoinFromCol(i);
            
        
    
    else
    
        temp = 1000;
        for (int i = 0; i < Board.Cols; i++)
        
            if (Board.FillSignInBoardAccordingToCol(i, PlayerSign)) // so we don't open another branch in a full column
            
                var v = MinMax(Depth - 1, Board, otherPlayerSign);
                temp = Math.Min(temp, v);
                Board.RemoveTopCoinFromCol(i);
            
        
    
    return temp;

一些注意事项:

FillSignInBoardAccordingToCol() 如果成功则返回一个布尔值。

board 类型有一个 char[,] 数组,其中包含实际的棋盘和玩家的标志。

此代码在 AI Player 类中。

【问题讨论】:

AiChooseCol 中,您没有将i 列传递给MinMax,那么它如何知道您要求它评估哪一列? 哦,对了,也许我应该在调用MinMax() 之前在i 列中放置一个硬币? @juharr 是的,我知道它可以重构。它仍然无法修复AiChooseCol。 @juharr 您应该在else 分支中使用Min 值,而不是Max。因为这是唯一的区别,所以你应该把 if-else 放在周围。 @juharr 仍然无法正常工作,我也尝试在 1000-1000 之间切换。 【参考方案1】:

所以我决定编写自己的 MinMax Connect 4。我使用深度来确定输赢的价值,以便让您更接近赢或阻止输的动作优先。如果不止一个具有相同的启发式,我还决定我将随机选择移动。最后我将深度扩展到 6,因为这是从一开始就需要多少步才能找到可能的获胜路径。

private static void Main(string[] args)

    var board = new Board(8,7);
    var random = new Random();

    while (true)
    
        Console.WriteLine("Pick a column 1 -8");
        int move;
        if (!int.TryParse(Console.ReadLine(), out move) || move < 1 || move > 8)
        
            Console.WriteLine("Must enter a number 1-8.");
            continue;
        

        if (!board.DropCoin(1, move-1))
        
            Console.WriteLine("That column is full, pick another one");
            continue;
        

        if (board.Winner == 1)
        
            Console.WriteLine(board);
            Console.WriteLine("You win!");
            break;
        

        if (board.IsFull)
        
            Console.WriteLine(board);
            Console.WriteLine("Tie!");
            break;
        

        var moves = new List<Tuple<int, int>>();
        for (int i = 0; i < board.Columns; i++)
        
            if (!board.DropCoin(2, i))
                continue;
            moves.Add(Tuple.Create(i, MinMax(6, board, false)));
            board.RemoveTopCoin(i);
        

        int maxMoveScore = moves.Max(t => t.Item2);
        var bestMoves = moves.Where(t => t.Item2 == maxMoveScore).ToList();
        board.DropCoin(2, bestMoves[random.Next(0,bestMoves.Count)].Item1);
        Console.WriteLine(board);

        if (board.Winner == 2)
        
            Console.WriteLine("You lost!");
            break;
        

        if (board.IsFull)
        
            Console.WriteLine("Tie!");
            break;
        
    

    Console.WriteLine("DONE");
    Console.ReadKey();


private static int MinMax(int depth, Board board, bool maximizingPlayer)

    if (depth <= 0)
        return 0;

    var winner = board.Winner;
    if (winner == 2)
        return depth;
    if (winner == 1)
        return -depth;
    if (board.IsFull)
        return 0;


    int bestValue = maximizingPlayer ? -1 : 1;
    for (int i = 0; i < board.Columns; i++)
    
        if (!board.DropCoin(maximizingPlayer ? 2 : 1, i))
            continue;
        int v = MinMax(depth - 1, board, !maximizingPlayer);
        bestValue = maximizingPlayer ? Math.Max(bestValue, v) : Math.Min(bestValue, v);
        board.RemoveTopCoin(i);
    

    return bestValue;


public class Board

    private readonly int?[,] _board;

    private int? _winner;

    private bool _changed;

    public Board(int cols, int rows)
    
        Columns = cols;
        Rows = rows;
        _board = new int?[cols, rows];
    

    public int Columns  get; 
    public int Rows  get; 

    public bool ColumnFree(int column)
    
        return !_board[column, 0].HasValue;
    

    public bool DropCoin(int playerId, int column)
    
        int row = 0;
        while (row < Rows && !_board[column,row].HasValue)
        
            row++;
        

        if (row == 0)
            return false;
        _board[column, row - 1] = playerId;
        _changed = true;
        return true;
    

    public bool RemoveTopCoin(int column)
    
        int row = 0;
        while (row < Rows && !_board[column, row].HasValue)
        
            row++;
        

        if (row == Rows)
            return false;
        _board[column, row] = null;
        _changed = true;
        return true;
    

    public int? Winner
    
        get
        
            if (!_changed)
                return _winner;

            _changed = false;
            for (int i = 0; i < Columns; i++)
            
                for (int j = 0; j < Rows; j++)
                
                    if (!_board[i, j].HasValue)
                        continue;

                    bool horizontal = i + 3 < Columns;
                    bool vertical = j + 3 < Rows;

                    if (!horizontal && !vertical)
                        continue;

                    bool forwardDiagonal = horizontal && vertical;
                    bool backwardDiagonal = vertical && i - 3 >= 0;

                    for (int k = 1; k < 4; k++)
                    
                        horizontal = horizontal && _board[i, j] == _board[i + k, j];
                        vertical = vertical && _board[i, j] == _board[i, j + k];
                        forwardDiagonal = forwardDiagonal && _board[i, j] == _board[i + k, j + k];
                        backwardDiagonal = backwardDiagonal && _board[i, j] == _board[i - k, j + k];
                        if (!horizontal && !vertical && !forwardDiagonal && !backwardDiagonal)
                            break;
                    

                    if (horizontal || vertical || forwardDiagonal || backwardDiagonal)
                    
                        _winner = _board[i, j];
                        return _winner;
                    
                
            

            _winner = null;
            return _winner;
        
    

    public bool IsFull
    
        get
        
            for (int i = 0; i < Columns; i++)
            
                if (!_board[i, 0].HasValue)
                    return false;
            

            return true;
        
    

    public override string ToString()
    
        var builder = new StringBuilder();
        for (int j = 0; j < Rows; j++)
        
            builder.Append('|');
            for (int i = 0; i < Columns; i++)
            
                builder.Append(_board[i, j].HasValue ? _board[i,j].Value.ToString() : " ").Append('|');
            
            builder.AppendLine();
        

        return builder.ToString();
    

【讨论】:

你的在深度 6 处真的很快,我的在那个深度处真的很慢,即使没有调用启发式函数。深度5前期需要1秒左右,你的快很多,怎么会? 你把isFull变成了一个属性,非常聪明。 winner 方法不是多次检查许多坐标吗? (即使是同一个方向) Winner 循环遍历每个位置,将其视为向下、向右、向下对角线向右或向下对角线向左的连接四的起点。然后它可能会查看这些方向上的多达 12 个位置,所以在某种程度上它确实不止一次查看位置,但这是因为一个位置可以是多达 16 种不同可能的连接 4 场景的一部分(在一块板上至少 7x7)。 这对我完成任务帮助很大。谢谢

以上是关于实现和使用 MinMax 与四排 (connect4) 游戏的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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三次握手与四次挥手

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Python网络编程9-实现TCP三次握手与四次挥手

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