4x4井字棋是在一個有四行(從上到下編號為0到3)和四列(從左到右編號為0到3)的棋盤上進行。X總是要走第一步的。
游戲由第一個在同一行、同一列或同一條對角線(僅2條主對角線)上得到四個棋子的玩家獲勝。如果棋盤已經滿了,而且雙方都沒有贏,那么這盤棋就是平局。
假設輪到X下棋,如果X能夠下出一步棋,使O在游戲的剩余時間內無論下什么棋,X都能獲勝,那么我們就稱其為被迫獲勝。這并不一定意味著X會在下一步棋中獲勝,盡管那是一種可能性。這意味著X有一個獲勝策略,無論O做什么,都能保證最終獲勝。
給定部分完成的游戲,并由X下一步,我必須確定X是否有一個強制勝利。這個游戲將代表一個真實世界的游戲,并且沒有錯誤出現(比如X的數量多于O的數量等)。如果有這樣的強迫性勝利,應該報告發現的第一個這樣的強迫性勝利。對于這個問題,第一個強行獲勝是由棋盤位置決定的。
搜索強行取勝是通過檢查位置(0,0)、(0,1)、(0,2)、(0,3)、(1,0)、(1,1)、...、(2,2)、...(3,3)的順序進行的,并輸出發現的第一個強行取勝。注意,對于X來說,可能有許多步棋會導致強行獲勝--所以要以這種方式找到第一個這樣的強行獲勝。
示例:
....
.xo.
.ox.
....
在這里,X并沒有強行獲勝。但這是另一個例子:
o...
.ox.
.xxx
xooo
(0, 1)由X是一個強制勝利。(即使在(0,3)和(2,0)處標記x會使x在同一步棋中獲勝,我們也不允許跳到任何特定的位置。必須對每個位置進行連續的掃描,其順序如上所述。)
我的方法
我的方法:x并在3個不同的子程式下檢查以下內容來確定,
- 有
x嗎? - 是否
x贏了? - 是否有一個平局?
- 是否有
o贏了?
這3個條件將在一個單獨的方法中被評估,每個方法都回傳一個布林值。如果1的回傳值為真,我將直接把它作為一個答案回傳。但如果2為真,那么對于當前棋盤上x在(0, 1)處走了一步棋,我將由o走一步棋,阻止x獲勝。這個回合的改變可以根據當前作為引數傳遞給函式的bool值來進行。為了確定這步棋,我必須掃描整個棋盤(4行、4列和2條對角線),看看棋盤上是否有任何地方x在4個標記中擁有3個標記。
我不知道下一步該怎么做,我強烈地感覺到我走錯了方向。我知道這涉及到遞回和回溯(如果不是,請糾正我)。如果能得到任何指導,我們將不勝感激。
更新:
我試著自己想出了一些東西。
我試著自己想出了一些東西。
Update2:
Tricont建議我在這里使用Minmax演算法。但我認為這對這個問題來說可能是一種矯枉過正。這不是人類與AI的游戲。我只需要確定導致 uj5u.com熱心網友回復: 每一個欄位都被玩家1覆寫,被玩家2覆寫,或者空著。這有3^{16}$的可能性,這比1億要少得多。
根據X與Y所覆寫的場數,將每個位置標記為X、Y或 "不允許":相同的數字->;X在下,多一個X場->;Y在下,其他都->;不允許。
將每個允許的位置標記為贏、輸、平或未知。對手的四個顏色=輸了,自己的四個顏色=不允許,所有填上的東西=平局,否則就是未知。
現在遍歷所有未知位置。任何走到 "丟失"(對對手而言)位置的棋步-->;贏。任何走到 "未知 "位置的棋步--> 未知。任何走到 "平局 "的棋步--gt;平局。否則,所有的棋步都是為對手贏得的--> 失去的。
uj5u.com熱心網友回復: Minimax是這個問題的解決方案。 這里最重要的想法是,棋手O可以對平局感到滿意,而且當它在網格上任何可能的四線中至少放了一個O單元格時,它就可以確定至少是平局。有10條這樣的線(4條水平線,4條垂直線,2條對角線)。要讓O在這10條線上都出現并不難。例如,如果O占據了這4個位置,那么X就不可能贏: 這意味著O很容易阻止X獲勝,因此預計在棋盤完全被填滿之前,搜索不必下棋,因為雙方中的一個棋手已經在對局中更早地達到了他們的目標。
因此,評估函式可以檢查所有10條四線,看看最后下棋的棋手是否完全占據了這樣一條線。如果發現了,評估函式應該回傳1--表示該玩家已經達到了他們的目標。
接下來,評估函式應該檢查O是否是最后下棋的玩家。如果是的話,它可以再次檢查所有10條四線,看看O是否在每條線中至少有一個存在。如果是這樣的話,它也應該回傳1--表明O已經達到了他們的目標。
在所有其他情況下,評估函式可以回傳 0 --表明還沒有明確的答案。
由于唯一的結果是0或1,評估函式也可以回傳一個布林值。我將把這個函式稱為
x是強行獲勝,我們就可以立即回傳)。x的強行獲勝(在棋盤上,我用1表示標記為x,-1表示標記為o,0代表空位)。
o,而x就會丟失。
x被迫獲勝的位置。如果不存在這樣的位置,那么肯定不是被迫獲勝(這可能是x輸掉比賽或平局)。
...o
.o..
..o.
o...
評估功能
一個最小化實作需要一個評估函式。在這種情況下,它可以決定最后下棋的一方是否達到了他們的目標。
happy。Minimax
一個minimax函式回傳一個值。在這種情況下,我們將支持值-1、0或1:
- -1
- -1:最后出牌的玩家不能達到他們的目標 。
- 0:未決定 。
- 1:最后出場的玩家可以強行達到他們的目標 。
Minimax將執行所有對手的棋步,并找出哪個棋步給出了 "最佳 "結果,在本例中,評估值為1。如果找到了這樣的棋步,那么前一個棋手將得到他們最后一步棋的否定評估值,即-1。類似的邏輯也發生在其他可以從minimax的遞回呼叫中得到的評估值上。
棋盤表示法
有許多方法來表示游戲。我選擇為雙方玩家使用一個位圖,每個位置有一個位。所以每個棋手都有一個16位的位圖,他們位圖中的每一個1位都代表他們走過的一步棋。導致某種狀態的棋步順序并不重要。四線也可以用位圖來表示,這樣通過將棋手的位圖與之疊加,就可以很容易地檢測到勝利。
棋步以數字表示,從0到15.
。記憶法
Minimax可以從記憶化中獲益,這樣它就不需要通過相同的搜索樹來評估同一棋盤狀態兩次。由于我選擇用兩個 16 位數字來表示電路板,因此很容易通過一個 32 位數字來識別(哈希)一個狀態。具體實施
這里是一個 JavaScript 實作。你可以在這里運行它,它將為你給出的兩個例子輸出結果。一個非負整數的輸出,意味著那步棋是被迫獲勝的。輸出為-1意味著不可能有強行獲勝。 。class TicTacToe {
static memo = new Map; // for memoization
constructor(str) {
str = str.toLowerCase().replace(/[^.xo]/gi, "")。
if (str.length !== 16) throw "Invalid board size" 。
this.players = [0x0000, 0x0000]; //為兩位玩家提供位圖。
this.lines = [ //贏錢線的位圖].
0xF000, 0x0F00, 0x00F0, 0x000F,
0x1111, 0x2222, 0x4444, 0x8888,
0x1248, 0x8421。
];
this.turn = 0; //0 or 1.
//收集移動到位圖。
let bit = 1;
let balance = 0;
for (let ch of str) {
let player = "xo".indexOf(ch)。
if (player >= 0) {
this.players[player] ^= bit;
balance = player || -1;
}
bit *= 2;
}
if (balance != 0) throw "X和O的數量應該相等"。
}
doMove(move) {
this.players [this.turn] ^= 1 << move;
this.turn ^= 1;
}
undoMove(move) {
this.turn ^= 1;
this.players [this.turn] ^= 1 << move;
}
happy(){
///回傳玩家(最后一次移動)是否達到了他們的目標(布林值)。
//對于 "X "來說,這意味著他們有4排。
// 對于 "O",這意味著他們有4個在一排或在所有10行都有出現。
let mask = this. players[1 - this.turn] 。
for (let line of this.lines) {
if ((line & mask) === line) return true; //游戲結束。最后一步是贏家。
}
if (this.turn ==1) return false。
//檢查最后一個玩家("O")是否不能輸:
for (let line of this.lines) {
if ((line & mask) == 0) return false; //對手仍然可以在這里獲勝。
}
return true; // Second player is happy with draw
}
getMoveList(){
let occupied = this. players[0] ^ this.players[1] 。
let moveList = [];
for (let move = 0; move < 16; move ) {
if ((( occupied >> move) & 1) == 0) moveList.push(move)。
}
return moveList;
}
minimax() { // return value for player that just played(-1, 0 or 1).
let key = (this.players[0] < < 16) this.players[1] 。
let value = TicTacToe.memo.get(key); // Using memoization.
if (value ==undefined) { // Not encountered before
value = 1;
if (!this.happy()) { // Undecided?
for (let move of this.getMoveList() ) {
this.doMove(move)。
//對對手有利的是對當前玩家不利的是:。
value = Math.min(value, -this.minimax())。)
this.undoMove(move)。
if (value == -1) break; //對手可以達到目標。
}
}
TicTacToe.memo.set(key, value); // Memoize... }
}
return value。
}
bestMove() { // Returns winning move (0...15) for X or -1 if none found.
if (this.happy() return -1; //"O "已經確保了至少一個平局。
for (let move of this.getMoveList()) {
this.doMove(move)。
let value = this.minimax()。
this.undoMove(move)。
if (value == 1) return move; // forced win: return this winning move.
}
return -1; //沒有發現強制勝利。
}
toString() { // 為了方便列印。
let str = ""/span>;
for (let bit = 1; bit < 0x10000; bit *= 2) {
if (this.players[0] & bit) str = "x" /span>。
else if (this. players[1] & bit) str = "o"/span>。
else str = "。"。
if (bit & 0x8888) str = " 。
"。
}
return str。
}
}
let game;
//測驗案例1:
game = new TicTacToe(`)
o...
.ox.
.xxx
xooo`)。)
console.log(game.toString())。
console.log("bestMove() returned", game.bestMove() )。)
//測驗案例2:
game = new TicTacToe(`)
....
.ox.
.xo.
....`)。)
console.log(game.toString())。
console.log("bestMove() returned", game.bestMove() ;
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人們可以想到許多優化措施,但由于這已經在可接受的時間內運行,所以我讓它像這樣。
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