分享 中國象棋算法設計

       總的來說,要讓電腦知道該在哪一點下子,就要根據盤面的形勢,爲每一可能落子的點計算其重要程度,也就是當這子落下後會形成什麼棋型(如:“衝四”、“活三”等),然後通覽全盤選出最重要的一點,這便是最基本的算法。

      當然,僅靠當前盤面進行判定是遠遠不夠的,這樣下棋很輕易掉進玩家設下的陷阱,因爲它沒有考慮以後的變化。

      所以在此基礎上我們加入遞歸調用,即:在電腦中猜測出今後幾步的各種走法,以便作出最佳選擇,這也是我們下棋時常說的“想了幾步”。

      如此一來您的程序便具有一定的水平了。

     什麼?不信!過來試試吧!  總體思路弄清之後,下面進行具體討論:

一:數據結構  先來看看數據結構,我們需要哪些變量? 

首先得爲整個棋盤建立一張表格用以記錄棋子信息,我們使用一個15*15的二維數組 Table[15][15] (15*15是五子棋棋盤的大小),數組的每一個元素對應棋盤上的一個交叉點,用‘0’表示空位、‘1’代表己方的子、‘2’代表對方的子;

這張表也是今後分析的基礎。  在此之後還要爲電腦和玩家雙方各建立一張棋型表Computer[15][15][4]和Player[15][15][4],用來存放棋型數據,就是剛纔所說的重要程度,

比如用‘20’代表“衝四”的點,用‘15’代表“活三”的點,那麼在計算重要性時,就可以根據20>15得出前者比後者重要,下子時電腦便會自動選擇“衝四”的點。

那爲什麼棋型表要使用三維數組呢?

因爲棋盤上的每一個點都可以與橫、豎、左斜、右斜四個方向的棋子構成不同的棋型,所以一個點總共有4個記錄;這樣做的另一個好處是可以輕易判定出複合棋型,

例如:假如同一點上有2個‘15’就是雙三、有一個‘15’和一個‘20’就是四三。 

怎麼樣!3個數組構成了程序的基本數據骨架,今後只要再加入一些輔助變量便可以應付自如了。

應該不會太難吧?OK!有了這麼多有用的數據,我們就可以深入到程序的流程中去了。

二:程序流程  我們主要討論五子棋的核心算法,即:人工智能部分,而其他像圖形顯示、鍵盤鼠標控制等,因較爲簡單,所以就不作過多介紹了。 

我們看到本程序由六個基本功能模塊構成,各模塊的具體分析如下: 

(1)初始化:首先,建立盤面數組Table[15][15]、對戰雙方的棋型表Computer[15][15][4]和Player[15][15][4]並將它們清零以備使用;

然後初始化顯示器、鍵盤、鼠等輸入輸出設備並在屏幕上畫出棋盤。 

(2)主循環控制模塊:控制下棋順序,當輪到某方下子時,負責將程序轉到相應的模塊中去,主要擔當一個調度者的角色。 

(3)玩家下子:當輪到玩家下時,您通過鍵盤或鼠標在棋盤上落子,程序會根據該點的位置,在Table[15][15]數組的相應地方記錄‘2’,以表明該子是玩家下的。 

(4)盤面分析填寫棋型表:本程序核心模塊之一,人工智能算法的根本依據!其具體實現方法如下:

您在下五子棋時,一定會先根據棋盤上的情況,找出當前最重要的一些點位,如“活三”、“衝四”等;

然後再在其中選擇落子點。但是,電腦不會像人一樣分析問題,要讓它知道哪是“活三”、哪是“衝四”,就得在棋盤上逐點計算,一步一步的教它。 

先來分析己方的棋型,我們從棋盤左上角出發,向右逐行搜索,當碰到一個空白點時,以它爲中心向左挨個查找,假如碰到己方的子則記錄然後繼續,假如碰到對方的子、空白點或邊界就停止查找。

左邊完成後再向右進行同樣的操作;最後把左右兩邊的記錄合併起來,得到的數據就是該點橫向上的棋型,然後把棋型的編號填入到Computer[x][y][n]中就行了(x、y代表座標,n=0、1、2、3分別代表橫、豎、左斜、右斜四個方向)。

而其他三個方向的棋型也可用同樣的方法得到,當搜索完整張棋盤後,己方棋型表也就填寫完畢了。

然後再用同樣的方法填寫對方棋型表。 

注重:所有棋型的編號都要事先定義好,越重要的號數越大!  OK! 怎麼樣?有點累了吧?不過千萬別泄氣!因爲好戲還在後頭。 

 Let's go! 

(5)電腦下子:有了上面填寫的兩張棋型表,現在要作的就是讓電腦知道在哪一點下子了。

其中最簡單的計算方法,就是遍歷棋型表Computer[15][15][4]和Player[15][15][4]找出其中數值最大的一點,在該點下子即可。

但這種算法的弱點非常明顯,只顧眼前利益,不能顧全大局,這就和許多五子棋初學者一樣犯了“目光短淺”的毛病。  要解決這個問題,我們引入‘今後幾步猜測法’,具體方法是這樣的:

 首先, 讓電腦分析一個可能的點,假如在這兒下子將會形成對手不得不防守的棋型(例如:‘衝四’、‘活三’);

那麼下一步對手就會照您的思路下子來防守您,如此一來便完成了第一步的猜測。

這時再調用模塊4對猜測後的棋進行盤面分析,假如出現了‘四三’、‘雙三’或‘雙四’等制勝點,那麼己方就可以獲勝了(當然對黑棋而言‘雙三’、‘雙四’是禁手,另當別論);

否則照同樣的方法向下分析,就可猜測出第二步、第三步…… 

等一等,要是盤面上沒有對手必須防的棋型,哪該怎麼辦呢?

進攻不成的話就得考慮防守了,將自己和對手調換一下位置,然後用上面的方法來猜測對手的棋,這樣既可以防住對手巧妙的攻擊,又能侍機發動反擊,何樂而不爲呢! 

但是必須告訴大家的是:

猜測法的運算量相當之大,據我的經驗,用Pentium-100猜測3步的走法平均需要15秒以上時間,所以建議猜測量在5步以內。

可別小瞧了這5步,有時它甚至會走出讓您拍手叫絕的妙着呢! 

(6)勝敗判定:務須多言,某方形成五子連即獲勝;

若黑棋走出‘雙三’、‘雙四’或長連即以禁手判負。 

 到現在爲止,整個五子棋軟件就基本完成了,其水平大約在中級上下。

當然,這種算法並不是最好的,但我相信它的基本思路是正確的。

發表評論
所有評論
還沒有人評論,想成為第一個評論的人麼? 請在上方評論欄輸入並且點擊發布.
相關文章