算法 - 智能拼图AI

Posted 2020-08-13

继上一篇博文，已经半年没有写过博文了

因为不想打字和语文能力比较差 所以就懒得写了

不过也不是坏事 　　上一篇就是一个拼图的游戏  　　这篇写的是这个游戏的AI　　[是AI不是外挂 ]

 这个是智能拼图游戏http://www.cnblogs.com/magicianlyx/p/5205799.html

网上的　　贪食蛇AI　　俄罗斯方块AI 　　见得比较多并且他们的算法思路都是比较普遍我就不重复造轮子了，自己也多拼图这个游戏比较有兴趣 

 

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先来几张效果的样张

 

6*6的gif　　　

556步 　　　　5秒生成

  

 

 

 14*14的  　　因为时间太长 剪出来的GIF太大了   我就上传静态图片吧 　　如果要看的等下面我放个EXE大家可以到自己的机器上运行一下

 8000+步  　　50秒完成

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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下面我先来说说AI的思路　　主要用的是变形的A*算法   　　其他的基本都是逻辑判断了

 

先说一下一些名词：

　　　　　　　　　　主动块：当前处理的方块

　　　　　　　　　　空白块：就是在拼图时一直为白色的那一块 最后完成时在左上角出现的哪一个块 只有空白块的附近的方块才可以运动 

 

 

 

 

先说 方块的处理顺序  

　以4*4为例　　　　先处理外层（靠右靠下）的，因为空白的方块在左上角　，这样做更加有利于后期的左上部分的方块处理， 　　高瞻远瞩 　　的策略 

处理顺序如下

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

再来说一下 方块的当前位置和目标位置的关系

 

 

黄色是方块的当前位置

红色是方块的目标位置

 

方块需要从当前位置（黄色）移动到目标位置（红色）

 

这里一共是9种情况，我们下面分析一下9种情况存在的可能性和处理策略

情景A：目标位置在当前位置的右下方向

情景B：目标位置在当前位置的正下方向

情景C：目标位置在当前位置的左下方向

情景D：目标位置在当前位置的正左方向

情景E：目标位置在当前位置的正右方向

情景F：目标位置在当前位置的右上方向

情景G：目标位置在当前位置的正上方向

情景H：目标位置在当前位置的左上方向

还有最后一种情况在图中没有画出：就是当目标位置和当前位置是一致

 

更具优先处理靠右和靠下的方块

我们可以判断　　

{目标位置在当前位置的正左方向D}　和　{目标位置在当前位置的左上方向H}　这两种是不可能存在的　　——至于为什么？读者在脑海里YY一下方块的处理顺序的场景就自然很清晰了

{目标位置和当前位置一致}　　这种是不需要处理的

 

 

 

 

 

 

 

再来看看　　各种情景的对应的处理策略

处理策略是让当前处理的块在处理过程中不破坏已经完成（摆放好）的块

 

 

情景A：目标位置在当前位置的右下方向

 

 

情景B：目标位置在当前位置的正下方向

 

 

 

情景C：目标位置在当前位置的左下方向

 

 

 

情景D：目标位置在当前位置的正左方向（上面已经说明不可能的情况 不处理） 

情景E：目标位置在当前位置的正右方向

 

情景F：目标位置在当前位置的右上方向

 

 

 

情景G：目标位置在当前位置的正上方向

 

 

 

情景H：目标位置在当前位置的左上方向（上面已经说明不可能的情况 不处理）

 

 

 

还有两种情况的块是不能用上面的办法处理的 需要特殊处理（这种比上面的更优先 这里说的优先是指当块是这两种情况的时候 优先采用这里对应的处理策略）

一种是位于最左的块　　图中灰色的块

第二种是x和y相同的块　　图中蓝色的块

至于有一些是属于第一种或者第二种却没有被标出来的（图中打问好的方块） 那是因为这种块的x和y都小于2，需要被另外一种特殊处理，等下后面会说到　　

 

 

第一种[位于最左的块]图中被灰色框框住的，他在不影响绿色框的位置的块的情况下做红色箭头的移动操作

 

 

 

处理方法：

第一步[以空白块为右下角相关的四个块进行顺时针旋转]

　　以空白块为右下角相关的四个块进行顺时针旋转 效果 

 

 

第二步[以空白块为右上角相关的四个块进行顺时针旋转]

　　以空白块为右上角相关的四个块进行顺时针旋转 效果

 

 

 

第三步[以空白块为右下角相关的四个块进行逆时针旋转]

 以空白块为右下角相关的四个块进行逆时针旋转 效果

 

 

第四步[以空白块为右上角相关的四个块进行逆时针旋转]

 

 以空白块为右上角相关的四个块进行逆时针旋转 效果

 

 

所以归纳得出第一种情况及其处理方法是 设其目标位置为TargetPos

当主动块位于最左的块[即TargetPos.X==0的块]

先把主动块移动到目标位置的对上的一个位置(TargetPos.X,TargetPos.Y-1) ，

判断空白块是不是在（TargetPos.X,TargetPos.Y）是的话就把主动块下移直接完事

然后把空白块放到(TargetPos.X+1,TargetPos.Y-1)

再进行四次转换

　　　　　　{　　　　　　

　　　　　　　　以空白块为右上角相关的四个块进行顺时针旋转

　　　　　　　　以空白块为左上角相关的四个块进行顺时针旋转

　　　　　　　　以空白块为右上角相关的四个块进行逆时针旋转

　　　　　　　　以空白块为左上角相关的四个块进行逆时针旋转

　　　　　　}

 

 

 

第二种情况[目标位置X==Y的块]图中被灰色框框住的，他在不影响绿色框的位置的块的情况下做红色箭头的移动操作

 

我就不一一再图解了，因为和上面第一种情况有点相似，发个GIF直接归纳好了

 

 

所以归纳得出第二种情况及其处理方法是 设其目标位置为TargetPos

当位于TargetPos.X==TargetPos.Y的块

先把他移动到目标位置的对上的一个位置(TargetPos.X-1,TargetPos.Y) ，

判断空白块是不是在（TargetPos.X,TargetPos.Y）是的话就把主动块右移直接完事

然后把空白块放到(TargetPos.X-1,TargetPos.Y-1)

 

再进行四次转换

　　　　　　{　　　　　　

　　　　　　　　以空白块为右下角相关的四个块进行顺时针旋转

　　　　　　　　以空白块为右上角相关的四个块进行顺时针旋转

　　　　　　　　以空白块为右下角相关的四个块进行逆时针旋转

　　　　　　　　以空白块为右上角相关的四个块进行逆时针旋转

　　　　　　}

 

 

 

先写一半 已经2点了 太晚了  下星期有考试　　 迟点有时间&&有心情再写   ^_^

 

 

先公开源码： 估计有点难看 因为代码还没被调整和重构过

 

http://pan.baidu.com/s/1nvDA5PR