井字棋AI開發

• 1.井字棋的原理
• • 井字棋流程圖
• 井字棋實現過程
• • 1.游戲菜單
  • 2.打印棋盤
  • 3.人先走
  • 4.電腦先走
  • 5.玩家下棋
  • 6.電腦下棋
  • • 原始方法
    • AI下棋
    • • 1.暴力枚舉
      • 2.極大極小算法

我們要開發一款AI項目，最重要的是得理解它的原理

1.井字棋的原理

雙方輪流下棋，若其中一方在水平、垂直、斜線方向上形成三個棋子連線，則獲勝

井字棋流程圖

井字棋實現過程

1.游戲菜單

這是一個雙人游戲，自然有一個先后的問題，那么人先走和電腦先走的情況肯定是不一樣的，所以我們得用switch函數將其分開來運行。

void menu() {printf("\n\n\n");printf("*************************************************\n");printf("******* ********\n");printf("******* 歡迎使用井字棋人機對弈系統 ********\n");printf("******* ********\n");printf("*************************************************\n");printf("\n\n\n");printf("正在為您跳轉，請稍后...\n");Sleep(2000);system("CLS");printf("\n\n\n");printf("**************************************\n");printf("******* 1.PlayerFirst ********\n");printf("******* 2.ComputerFirst ********\n");printf("******* 0.Exit ********\n");printf("**************************************\n");}

2.打印棋盤

在沒有下棋之前，棋盤肯定是空的，所以我們得將棋盤初始化，我們每下一次，棋盤就變化一次，因此我們還得打印一下棋盤，以便我們觀察。
棋盤呢有多種形式，帶邊框的和不帶邊框的就看你喜歡哪種了，具體思路是一樣的，就是細節上有略微的差異

//棋盤初始化 void Inintboard(char board[ROW][COL], int row, int col) {int i = 0;int j = 0;for (i = 0; i < row; i++)for (j = 0; j < col; j++){board[i][j] = ' ';} }//打印棋盤 void Displayboard() {system("CLS");int i, j;for (i = 0; i < COL; i++){printf("-------------\n");for (j = 0; j < ROW; j++){if (board[i][j] == COM){printf("| X ");}else if (board[i][j] == MAN){printf("| O ");}else{printf("| ");}}printf("|\n");}printf("-------------\n"); }

3.人先走

void game1() {//存儲數據--二維數組char board[ROW][COL];//棋盤初始化Inintboard(board, ROW, COL);//打印棋盤Displayboard();char ret = 0;while (1){//玩家下棋PlayerMove();Displayboard();//判斷玩家是否贏了ret = IsWin();if (ret != 'C')break;//電腦下棋ComputerMove();Displayboard();//判斷電腦是否贏了ret = IsWin();if (ret != 'C')break;}if(ret == 'O'){Sleep(1000);system("CLS");printf("玩家贏了\n");Sleep(2000);}else if (ret == 'X'){Sleep(1000);system("CLS");printf("電腦贏了\n");Sleep(2000);}else if(ret == 'Q'){Sleep(1000);system("CLS");printf("平局\n");Sleep(2000);}Displayboard(); }

4.電腦先走

void game2() {//存儲數據--二維數組char board[ROW][COL];//棋盤初始化Inintboard(board, ROW, COL);//打印棋盤Displayboard();char ret = 0;while (1){//電腦下棋ComputerMove();Displayboard();//判斷電腦是否贏了ret = IsWin();if (ret != 'C')break;//玩家下棋PlayerMove();Displayboard();//判斷玩家是否贏了ret = IsWin();if (ret != 'C')break;}if (ret == 'O'){Sleep(1000);system("CLS");printf("玩家贏了\n");Sleep(2000);}else if (ret == 'X'){Sleep(1000);system("CLS");printf("電腦贏了\n");Sleep(2000);}else if (ret == 'Q'){Sleep(1000);system("CLS");printf("平局\n");Sleep(2000);}Displayboard(); }

5.玩家下棋

此項目中，我們用的是二維數組來制作的棋盤，所以玩家在下棋的時候只用輸入需要落入棋子的坐標即可，既然是輸入坐標，那么就有可能是輸入錯的，或者在該位置已經有棋子了，因此我們需要先判斷輸入坐標的合法性，如果合法了我們再判斷該位置是否有棋子了。

//玩家下棋 void PlayerMove() {printf("玩家走\n");int x = 0;int y = 0;while (1){printf("請輸入下棋的坐標>\n");scanf("%d %d", &x, &y);if (x >= 1 && x <= ROW && y >= 1 && y <= COL){if (board[x - 1][y - 1] == ' '){board[x - 1][y - 1] = MAN;break;}else{printf("坐標被占用，請重新輸入\n");}}else{printf("坐標錯誤，請重新輸入\n");}} }

6.電腦下棋

原始方法

利用srand，rand函數產生1-3的隨機值x和y（因此無需判斷電腦下棋坐標的合法性），然后判斷該位置是否有棋子了，就可以了，本質上就是把玩家下棋里玩家輸入的坐標改成rand函數生成的隨機值，很簡單。

為啥這沒有代碼呢，別問，問就是博主要給你們看更高逼格的

AI下棋

針對井字棋游戲，在游戲設計過程中可按照以下基本原則進行：
1. 如果下在該位置可以贏棋，那么久下在該位置
2. 如果對手下在該位置可以贏棋，那就下在該位置
3. 如果中心位置空閑，那么下在中心位置要優于邊上和角上位置
4. 如果角上位置空閑，那么下在角上位置要優于邊上位置
5. 如果只有邊上位置空閑，那么只能下在邊上位置

在這呢，博主提供兩種方法，第一種暴力枚舉所有下棋的可能，然后下棋，第二種通過極大極小搜索算法找到每次下棋的最優解，然后下棋。

1.暴力枚舉

此種方法有局限性，只能是電腦先手，才能做到肯定贏棋，最差也是平局的局面，如果是人先手的話，人的下棋有9種可能，暴力枚舉的次數太多，這就沒必要了，這就是枚舉的局限性。

//電腦下棋 void ComputerMove(char board[ROW][COL], int row, int col) {int x = 0;int y = 0;int ret = CountNum(board, row, col);while (1){if (ret == 1|| ret == 3 || ret == 5 || ret == 7){x = rand() % row;y = rand() % col;if (board[x][y] == ' ')board[x][y] = 'X';break;}}if (ret == 0){board[0][0] = 'X';}if (ret == 2){//5 types , 8 situations// 1if (board[0][1] == 'O'){board[2][0] = 'X';}// 2if (board[1][0] == 'O'){board[0][2] = 'X';}// 3 if (board[0][2] == 'O'){board[2][2] = 'X';}// 4if (board[2][0] == 'O'){board[2][2] = 'X';}// 5if (board[2][1] == 'O'){board[2][0] = 'X';}// 6if (board[1][2] == 'O'){board[0][2] = 'X';}// 7if (board[1][1] == 'O'){board[0][1] = 'X';}// 8if (board[2][2] == 'O'){board[0][2] = 'X';}}if (ret == 4){// 1@1if (board[0][1] == 'O' && board[2][0] == 'X'){if (board[1][0] == 'O'){board[2][2] = 'X';}else{board[1][0] = 'X';}}// 2@1if (board[1][0] == 'O' && board[0][2] == 'X'){if (board[0][1] == 'O'){board[2][2] = 'X';}else{board[0][1] = 'X';}}// 3@1if (board[0][2] == 'O' && board[2][2] == 'X'){if (board[1][1] == 'O'){board[2][0] = 'X';}else{board[1][1] = 'X';}}// 4@1if (board[2][0] == 'O' && board[2][2] == 'X'){if (board[1][1] == 'O'){board[0][2] = 'X';}else{board[1][1] = 'X';}}// 5@1if (board[2][1] == 'O' && board[2][0] == 'X'){if (board[1][0] == 'O'){board[0][2] = 'X';}else{board[1][0] = 'X';}}// 6@1if (board[1][2] == 'O' && board[0][2] == 'X'){if (board[0][1] == 'O'){board[2][0] = 'X';}else{board[0][1] = 'X';}}// 7@1if (board[1][1] == 'O' && board[0][1] == 'X'){if (board[0][2] == 'O'){board[2][0] = 'X';}else{board[0][2] = 'X';}}// 8@1if (board[2][2] == 'O' && board[0][2] == 'O'){if (board[0][1] == 'O'){board[2][0] = 'X';}else{board[0][1] = 'X';}}}if (ret == 6){// 1@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[2][0] == 'X'&& board[2][2] == 'X' && board[0][1] == 'O'&& board[1][0] == 'O'){if (board[1][1] == ' '){board[1][1] = 'X';}else{board[1][1] = 'X';}}// 2@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[0][2] == 'X' &&board[2][2] == 'X' && board[0][1] == 'O' &&board[1][0] == 'O'){if (board[1][1] == ' '){board[1][1] = 'X';}else{board[1][1] = 'X';}}// 3@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[2][0] == 'X' &&board[2][2] == 'X' && board[0][2] == 'O' &&board[1][1] == 'O'){if (board[1][0] == ' '){board[1][0] = 'X';}else{board[2][1] = 'X';}}// 4@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[0][2] == 'X' &&board[2][2] == 'X' && board[2][0] == 'O' &&board[1][1] == 'O'){if (board[0][1] == ' '){board[0][1] = 'X';}else{board[1][2] = 'X';}}// 5@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[2][0] == 'X' &&board[0][2] == 'X' && board[1][0] == 'O' &&board[2][1] == 'O'){if (board[0][1] == ' '){board[0][1] = 'X';}else{board[1][1] = 'X';}}// 6@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[0][2] == 'X' &&board[2][0] == 'X' && board[0][1] == 'O' &&board[1][2] == 'O'){if (board[1][0] == ' '){board[1][0] = 'X';}else{board[1][1] = 'X';}}// 7@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[0][1] == 'X' &&board[2][0] == 'X' && board[1][1] == 'O' &&board[0][2] == 'O'){if (board[1][0] == 'O'){board[1][2] = 'X';}else{board[1][0] = 'X';}}// 8@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[0][2] == 'X' &&board[2][0] == 'X' && board[0][1] == 'O' &&board[2][2] == 'O'){if (board[1][0] == ' '){board[1][0] = 'X';}else{board[1][1] = 'X';}}}if (ret == 8){//7@1@1@1if (board[0][0] == 'X' && board[0][1] == 'X' &&board[1][2] == 'X' && board[2][0] == 'X' &&board[0][2] == 'O' && board[1][0] == 'O' &&board[1][1] == 'O'){if (board[2][1] == 'O'){board[2][2] = 'X';}else{board[2][1] = 'X';}}}}

2.極大極小算法

為方便表達游戲的狀態，通常使用樹或圖來表達

為了更好的理解搜索過程，這里就先介紹博弈樹中一些常用的概念

分支因子：指從游戲起始出發游戲者可以移動到的位置。例如井字棋的分支因子為9（游戲開始時，下棋共有9個位置可以選擇）

層次：博弈樹的層次。游戲者通過下棋進入博弈樹的下一層次。

深度：在博弈樹中向下搜索的層次稱為深度（或搜索深度）。例如井字棋游戲的搜索深度一般為6~7，而國際象棋的通常要達到40。

最重要的就是估值函數，估值函數的能力真正決定了你所寫的AI的能力，估值函數判斷的越準確，AI越能找到最優解。

估值函數并不是唯一的，不同的人有不同的想法，用的編程語言也不相同，所寫出來的估值函數也就不一樣，所以下面我就展示偽碼來體現一種估值函數，希望讀者能有所感悟，能寫出更好的估值函數

function eval() {int temp[9] = 0for i:0 to 8temp[i] = board[i]int win = 0int lose = 0for i:0 to 8int sum = 0for j:0 to 2sum += temp[line[i][j]]if(sum == 3)then return MAX = +INFINITYelse if (sum == -3)then return MIN = -INFNINTYelse if (-3<sum<0)then lose ++else if(0<sum<3)then win ++endifreturn win-lose }

估值函數的不同，寫出來的極大極小搜索算法也不同，下面我也僅通過偽碼來展示極大極小搜索算法

function minmaxSearch() {int bestMoves[9] = { 0 }index = 0int bestValue = -INFINITYif (depth == 0 and isFull())then return eval()elsefor pos:0 to 8if(board[pos] == NULL)then board[pos] = MAXint value = minSearch(depth-1)if(value>bestValue)then bestValue = valueint index = 0bestMoves[index] = poselse if (value == bestValue)then bestMoves[++index] = posendifboard[pos] = NULLendifendifreturn bestMoves[index] }

上述例子才用的是一維數組表示棋盤，在打印棋盤時每打印3個數據就換行，這樣就保證了棋盤的正常展示，根據實際需要也可以用二維數組，改一改過程即可

還有一個十分重要的算法：阿爾法-貝塔剪枝算法，在搜索過程中，我們會發現，當搜索到一定程度時，下面的結果都不能取得最優解了，繼續搜索下去，就會造成時間的浪費，因此就要把他cut掉，這就誕生了剪枝算法
但由于井字棋的搜索樹并不大，搜索時間也不多，所以是用不到阿爾法-貝塔剪枝算法的。這里就不繼續闡述了。

至此，井字棋AI介紹就完了，你get到了嗎？

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【简单AI井字棋】的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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