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人工智能α-β剪枝实现的一字棋实验报告.doc
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人工智能α-β剪枝实现的一字棋实验报告.doc
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实验 5:� -�剪枝实现一字棋
一、实验目的
学习极大极小搜索与� -�剪枝算法实现一字棋。
二、实验原理
1.游戏规则
"一字棋"游戏(又叫"三子棋"或"井字棋"),是一款十分经典的益智小游戏。
"井字棋" 的棋盘很简单,是一个 3×3 的格子,很像中国文字中的"井"字,所
以得名"井字棋"。"井字棋"游戏的规则与"五子棋"十分类似,"五子棋"的规则是
一方首先五子连成一线就胜利;"井字棋"是一方首先三子连成一线就胜利。
2.极小极大分析法
设有九个空格,由 MAX,MIN 二人对弈,轮到谁走棋谁就往空格上放一只自
己的棋子,谁先使自己的棋子构成"三子成一线"(同一行或列或对角线全是某人
的棋子),谁就取得了胜利。
○
╳
用圆圈表示 MAX,用叉号代表 MIN
○
○
○
比如左图中就是 MAX 取胜的棋局。
╳
╳
估价函数定义如下设棋局为 P,估价函数为
e(P)。
(1) 若 P 对任何一方来说都不是获胜的位置,则 e(P)=e(那些仍为 MAX 空
着的完全的行、列或对角线的总数)-e(那些仍为 MIN 空着的完全的行、列或对
角线的总数)
(2) 若 P 是 MAX 必胜的棋局,则 e(P)=+� (实际上赋了 60)。
(3) 若 P 是 B 必胜的棋局,则 e(P)=-� (实际上赋了-20)。
比如 P 如以下图示,则 e(P)=5-4=1
需要说明的是,+�赋 60,-�赋-20 的原因是机器若赢
了,则不论玩家下一步是否会赢,都会走这步必赢
棋。
3. � -�剪枝算法
○
╳
. . . .
2 / 12
上述的极小极大分析法,实际是先生成一棵博弈树,然后再计算其倒推值,
至使极小极大分析法效率较低。于是在极小极大分析法的基础上提出了�-� 剪
枝技术。
� -� 剪枝技术的基本思想或算法是,边生成博弈树边计算评估各节点的倒
推值,并且根据评估出的倒推值围,与时停止扩展那些已无必要再扩展的子节点,
即相当于剪去了博弈树上的一些分枝,从而节约了机器开销,提高了搜索效率。
具体的剪枝方法如下:
(1) 对于一个与节点 MIN,若能估计出其倒推值的上确界 �,并且这个 �
值不大于 MIN 的父节点(一定是或节点)的估计倒推值的下确界 �,即 ���,
则就不必再扩展该 MIN 节点的其余子节点了(因为这些节点的估值对 MIN 父节
点的倒推值已无任何影响了)。这一过程称为 � 剪枝。
(2) 对于一个或节点 MAX,若能估计出其倒推值的下确界 �,并且这个 �
值不小于 MAX 的父节点(一定是与节点)的估计倒推值的上确界 �,即 ���,
则就不必再扩展该 MAX 节点的其余子节点了(因为这些节点的估值对 MAX 父节
点的倒推值已无任何影响 了)。这一过程称为 � 剪枝。
从算法中看到:
(1) MAX 节点(包括起始节点)的 � 值永不减少;
(2) MIN 节点(包括起始节点)的 � 值永不增加。
在搜索期间,� 和 � 值的计算如下:
(1) 一个 MAX 节点的 � 值等于其后继节点当前最大的最终倒推值。
(2) 一个 MIN 节点的 � 值等于其后继节点当前最小的最终倒推值。
4.输赢判断算法设计
因为每次导致输赢的只会是当前放置的棋子,输赢算法中只需从当前点开始
扫描判断是否已经形成三子。对于这个子的八个方向判断是否已经形成三子。如
果有,则说明有一方胜利,如果没有则继续搜索,直到有一方胜利或者搜索完整
个棋盘。
三、实验代码
#include<iostream>
using namespace std;
int num=0; //记录棋盘上棋子的个数
int p,q; //判断是否平局
int tmpQP[3][3]; //表示棋盘数据的临时数组,其中的元素
0 表示该格为空,
int now[3][3]; //存储当前棋盘的状态
const int depth=3; //搜索树的最大深度
void Init() { //初始化棋盘状态
for(int i=0;i<3;i++)
for(int j=0;j<3;j++)
now[i][j]=0; //将初值均置为 0
}
void PrintQP(){ //打印棋盘当前状态
. . . .
3 / 12
for(int i=0;i<3;i++){
for(int j=0;j<3;j++)
cout<<now[i][j]<<'\t';
cout<<endl;
}
}
void playerinput(){ //用户通过此函数来输入落子的位置,
比如:用户输入 3 1,则表示用户在第 3 行第 1 列落子。
int x,y;
L1: cout<<"请输入您的棋子位置(x y):"<<endl;
cin>>x>>y;
if(x>0&&x<4&&y>0&&y<4&&now[x-1][y-1]==0)
now[x-1][y-1]=-1; //站在电脑一方,玩家落子置为-1
else{
cout<<"非法输入!"<<endl; //提醒输入错误
goto L1;
}
}
int Checkwin() //检查是否有一方赢棋(返回 0:没
有任何一方赢;1:计算机赢;-1:人赢)
{ //该方法没有判断平局
for(int i=0;i<3;i++){
if((now[i][0]==1&&now[i][1]==1&&now[i][2]==1)||(now[0][i]==1&&now[1][i]==1&&now
[2][i]==1)
||(now[0][0]==1&&now[1][1]==1&&now[2][2]==1)||(now[2][0]==1&&now[1][1]==1&&now[
0][2]==1)) //正方行连成线
return 1;
if((now[i][0]==-1&&now[i][1]==-1&&now[i][2]==-1)||(now[0][i]==-1&&now[1][i]==-1
&&now[2][i]==-1)||(now[0][0]==-1&&now[1][1]==-1&&now[2][2]==-1)||(now[2][0]==-1
&&now[1][1]==-1&&now[0][2]==-1)) //反方行连成线
return -1;
}
return 0;
}
int value() { //评估当前棋盘状态的值(同时可
以用 p 或 q 判断是否平局)
p=0; q=0;
for(int i=0;i<3;i++){ //计算机一方 将棋盘中的空格填
满自己的棋子,既将棋盘数组中的 0 变为 1
for(int j=0;j<3;j++){
if(now[i][j]==0)
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