c++五子棋神经网络算法代码

时间: 2023-09-04 07:06:53 浏览: 98
以下是使用C++实现的五子棋神经网络算法代码,仅供参考: ```c++ #include <iostream> #include <vector> #include <cstdlib> #include <ctime> #include <cmath> using namespace std; const int BOARD_SIZE = 15; const int INPUT_SIZE = BOARD_SIZE * BOARD_SIZE; const int HIDDEN_LAYER_SIZE = 200; const int OUTPUT_SIZE = BOARD_SIZE * BOARD_SIZE; const double LEARNING_RATE = 0.1; const double MOMENTUM = 0.9; class NeuralNetwork { private: vector<double> inputNodes; vector<double> hiddenNodes; vector<double> outputNodes; vector<double> hiddenBiases; vector<double> outputBiases; vector<vector<double>> hiddenWeights; vector<vector<double>> outputWeights; vector<double> hiddenErrorGradients; vector<double> outputErrorGradients; vector<vector<double>> hiddenWeightDelta; vector<vector<double>> outputWeightDelta; public: NeuralNetwork() { inputNodes.resize(INPUT_SIZE); hiddenNodes.resize(HIDDEN_LAYER_SIZE); outputNodes.resize(OUTPUT_SIZE); hiddenBiases.resize(HIDDEN_LAYER_SIZE); outputBiases.resize(OUTPUT_SIZE); hiddenWeights.resize(HIDDEN_LAYER_SIZE, vector<double>(INPUT_SIZE)); outputWeights.resize(OUTPUT_SIZE, vector<double>(HIDDEN_LAYER_SIZE)); hiddenErrorGradients.resize(HIDDEN_LAYER_SIZE); outputErrorGradients.resize(OUTPUT_SIZE); hiddenWeightDelta.resize(HIDDEN_LAYER_SIZE, vector<double>(INPUT_SIZE)); outputWeightDelta.resize(OUTPUT_SIZE, vector<double>(HIDDEN_LAYER_SIZE)); srand(time(NULL)); for (int i = 0; i < HIDDEN_LAYER_SIZE; i++) { hiddenBiases[i] = ((double) rand() / RAND_MAX) * 2 - 1; for (int j = 0; j < INPUT_SIZE; j++) { hiddenWeights[i][j] = ((double) rand() / RAND_MAX) * 2 - 1; } } for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { outputBiases[i] = ((double) rand() / RAND_MAX) * 2 - 1; for (int j = 0; j < HIDDEN_LAYER_SIZE; j++) { outputWeights[i][j] = ((double) rand() / RAND_MAX) * 2 - 1; } } } void setInputNodes(vector<vector<int>>& board) { for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { inputNodes[i * BOARD_SIZE + j] = board[i][j]; } } } void feedForward() { for (int i = 0; i < HIDDEN_LAYER_SIZE; i++) { double sum = 0.0; for (int j = 0; j < INPUT_SIZE; j++) { sum += inputNodes[j] * hiddenWeights[i][j]; } sum += hiddenBiases[i]; hiddenNodes[i] = 1.0 / (1.0 + exp(-sum)); } for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { double sum = 0.0; for (int j = 0; j < HIDDEN_LAYER_SIZE; j++) { sum += hiddenNodes[j] * outputWeights[i][j]; } sum += outputBiases[i]; outputNodes[i] = 1.0 / (1.0 + exp(-sum)); } } void backPropagate(vector<int>& target) { for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { outputErrorGradients[i] = outputNodes[i] * (1 - outputNodes[i]) * (target[i] - outputNodes[i]); for (int j = 0; j < HIDDEN_LAYER_SIZE; j++) { outputWeightDelta[i][j] = LEARNING_RATE * outputErrorGradients[i] * hiddenNodes[j] + MOMENTUM * outputWeightDelta[i][j]; outputWeights[i][j] += outputWeightDelta[i][j]; } outputBiases[i] += LEARNING_RATE * outputErrorGradients[i]; } for (int i = 0; i < HIDDEN_LAYER_SIZE; i++) { double sum = 0.0; for (int j = 0; j < OUTPUT_SIZE; j++) { sum += outputErrorGradients[j] * outputWeights[j][i]; } hiddenErrorGradients[i] = hiddenNodes[i] * (1 - hiddenNodes[i]) * sum; for (int j = 0; j < INPUT_SIZE; j++) { hiddenWeightDelta[i][j] = LEARNING_RATE * hiddenErrorGradients[i] * inputNodes[j] + MOMENTUM * hiddenWeightDelta[i][j]; hiddenWeights[i][j] += hiddenWeightDelta[i][j]; } hiddenBiases[i] += LEARNING_RATE * hiddenErrorGradients[i]; } } vector<int> getOutputNodes() { vector<int> result(OUTPUT_SIZE); for (int i = 0; i < OUTPUT_SIZE; i++) { result[i] = round(outputNodes[i]); } return result; } }; class Game { private: vector<vector<int>> board; int currentPlayer; int winner; bool gameOver; NeuralNetwork neuralNetwork; public: Game() { board.resize(BOARD_SIZE, vector<int>(BOARD_SIZE)); currentPlayer = 1; winner = 0; gameOver = false; } void play() { while (!gameOver) { printBoard(); if (currentPlayer == 1) { playerMove(); } else { computerMove(); } updateGameState(); } printBoard(); printResult(); } private: void printBoard() { cout << " "; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { cout << i << " "; } cout << endl; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { cout << i << " "; for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == 0) { cout << ". "; } else if (board[i][j] == 1) { cout << "X "; } else { cout << "O "; } } cout << endl; } } void playerMove() { int x, y; cout << "Enter your move (row column): "; cin >> x >> y; board[x][y] = currentPlayer; } void computerMove() { vector<int> input(BOARD_SIZE * BOARD_SIZE); for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { input[i * BOARD_SIZE + j] = board[i][j]; } } neuralNetwork.setInputNodes(board); neuralNetwork.feedForward(); vector<int> output = neuralNetwork.getOutputNodes(); int maxIndex = 0; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE * BOARD_SIZE; i++) { if (output[i] > output[maxIndex]) { maxIndex = i; } } int x = maxIndex / BOARD_SIZE; int y = maxIndex % BOARD_SIZE; board[x][y] = currentPlayer; } void updateGameState() { int winner = checkWinner(); if (winner != 0) { gameOver = true; this->winner = winner; } else { currentPlayer = (currentPlayer == 1 ? 2 : 1); } } int checkWinner() { // Check rows for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { int count = 0; for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] == currentPlayer) { count++; } else { count = 0; } if (count == 5) { return currentPlayer; } } } // Check columns for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { int count = 0; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { if (board[i][j] == currentPlayer) { count++; } else { count = 0; } if (count == 5) { return currentPlayer; } } } // Check diagonals for (int i = 0; i < BOARD_SIZE - 4; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE - 4; j++) { if (board[i][j] == currentPlayer && board[i + 1][j + 1] == currentPlayer && board[i + 2][j + 2] == currentPlayer && board[i + 3][j + 3] == currentPlayer && board[i + 4][j + 4] == currentPlayer) { return currentPlayer; } } } // Check anti-diagonals for (int i = 4; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE - 4; j++) { if (board[i][j] == currentPlayer && board[i - 1][j + 1] == currentPlayer && board[i - 2][j + 2] == currentPlayer && board[i - 3][j + 3] == currentPlayer && board[i - 4][j + 4] == currentPlayer) { return currentPlayer; } } } // Check for tie int count = 0; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board[i][j] != 0) { count++; } } } if (count == BOARD_SIZE * BOARD_SIZE) { gameOver = true; return -1; } return 0; } void printResult() { if (winner == -1) { cout << "Tie!" << endl; } else if (winner == 1) { cout << "You win!" << endl; } else { cout << "Computer wins!" << endl; } } }; int main() { Game game; game.play(); return 0; } ``` 该代码实现了一个简单的五子棋游戏,并使用神经网络算法实现了计算机的下棋。其中,神经网络包含一个输入层、一个隐藏层和一个输出层,每个节点采用sigmoid函数作为激活函数。神经网络的训练采用反向传播算法。
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