蒙特卡洛算法uct 五子棋python

时间: 2023-12-13 15:01:10 浏览: 269
蒙特卡洛算法是一种基于随机模拟的算法,可以用于解决很多复杂的决策问题。在五子棋中,使用蒙特卡洛算法可以帮助计算机找到最佳的下棋策略。 在Python中,我们可以使用蒙特卡洛算法来实现五子棋的计算机对弈程序。使用UCT(Upper Confidence Bounds for Trees)算法结合蒙特卡洛树搜索,可以让计算机在搜索空间中快速找到最优解,提高计算机的下棋水平。 首先,我们需要编写一个五子棋的游戏引擎,实现下棋规则和胜负判断等功能。然后,我们可以编写一个基于蒙特卡洛算法的计算机对弈程序,通过大量的模拟来评估每一步的可能走法,根据评估结果选择最优的下棋策略。 在计算机和玩家对弈时,计算机可以利用蒙特卡洛算法来搜索可能的下棋位置,然后选择最优的下棋策略。通过不断的模拟和更新状态价值,计算机可以逐步提高对弈水平,最终实现与人类玩家有一定竞争力的对弈能力。 总之,利用蒙特卡洛算法和UCT算法实现五子棋的计算机对弈程序,可以帮助我们提高对弈水平,也可以作为一个很好的学习和实践项目。
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python实现的基于蒙特卡洛树搜索(MCTS)与UCT 的五子棋游戏的代码

好的,以下是一个基于Python实现的基于MCTS和UCT的五子棋游戏AI的代码示例: ``` python import random import math class TreeNode: def __init__(self, state, parent=None): self.state = state self.parent = parent self.children = [] self.visits = 0 self.score = 0 def UCT(node): C = 1.4 if node.visits == 0: return float('inf') return (node.score / node.visits) + C * math.sqrt(math.log(node.parent.visits) / node.visits) def MCTS(state, iterations): root = TreeNode(state) for i in range(iterations): node = root # selection while node.children: node = max(node.children, key=UCT) # expansion if node.visits > 0: moves = node.state.get_moves() for move in moves: if move not in [c.state.last_move for c in node.children]: child_state = node.state.apply_move(move) child_node = TreeNode(child_state, node) node.children.append(child_node) # simulation sim_node = node while sim_node.children: sim_node = random.choice(sim_node.children) score = simulate(sim_node.state) # backpropagation while node: node.visits += 1 node.score += score node = node.parent return max(root.children, key=lambda c: c.visits).state.last_move def simulate(state): player = state.get_current_player() while not state.is_terminal(): move = random.choice(state.get_moves()) state = state.apply_move(move) player = state.get_current_player() if state.get_winner() == player: return 1 elif state.get_winner() == None: return 0.5 else: return 0 class Board: def __init__(self, width=15, height=15, win_length=5): self.width = width self.height = height self.win_length = win_length self.board = [[None for y in range(height)] for x in range(width)] self.last_move = None def get_moves(self): moves = [] for x in range(self.width): for y in range(self.height): if self.board[x][y] == None: moves.append((x, y)) return moves def apply_move(self, move): x, y = move player = self.get_current_player() new_board = Board(self.width, self.height, self.win_length) new_board.board = [row[:] for row in self.board] new_board.board[x][y] = player new_board.last_move = move return new_board def get_current_player(self): if sum(row.count(None) for row in self.board) % 2 == 0: return "X" else: return "O" def is_terminal(self): if self.get_winner() != None: return True for x in range(self.width): for y in range(self.height): if self.board[x][y] == None: return False return True def get_winner(self): for x in range(self.width): for y in range(self.height): if self.board[x][y] == None: continue if x + self.win_length <= self.width: if all(self.board[x+i][y] == self.board[x][y] for i in range(self.win_length)): return self.board[x][y] if y + self.win_length <= self.height: if all(self.board[x][y+i] == self.board[x][y] for i in range(self.win_length)): return self.board[x][y] if x + self.win_length <= self.width and y + self.win_length <= self.height: if all(self.board[x+i][y+i] == self.board[x][y] for i in range(self.win_length)): return self.board[x][y] if x + self.win_length <= self.width and y - self.win_length >= -1: if all(self.board[x+i][y-i] == self.board[x][y] for i in range(self.win_length)): return self.board[x][y] return None def __str__(self): return "\n".join(" ".join(self.board[x][y] or "-" for x in range(self.width)) for y in range(self.height)) if __name__ == "__main__": board = Board() while not board.is_terminal(): if board.get_current_player() == "X": x, y = map(int, input("Enter move (x y): ").split()) board = board.apply_move((x, y)) else: move = MCTS(board, 1000) print("AI move:", move) board = board.apply_move(move) print(board) print("Winner:", board.get_winner()) ``` 该代码定义了一个 `TreeNode` 类来保存节点的状态和统计信息,实现了基于UCB公式的UCT算法和基于MCTS和UCT的五子棋AI。同时,代码还定义了一个 `Board` 类来表示五子棋游戏的状态和规则,并实现了判断胜负、获取可行落子位置等方法。在 `__main__` 函数中,代码通过交替输入玩家落子位置和调用AI选择落子位置的方式,实现了人机对战的功能。 希望这个代码对你有所帮助!

用python实现UCT算法

好的,下面是一个简单的Python实现UCT算法的示例代码: ```python import math import random class Node: def __init__(self, state, parent=None): self.state = state self.parent = parent self.children = [] self.wins = 0 self.visits = 0 def is_leaf(self): return len(self.children) == 0 def is_fully_expanded(self): return all(child.visits > 0 for child in self.children) def add_child(self, child_state): child_node = Node(child_state, self) self.children.append(child_node) return child_node class UCT: def __init__(self, state, exploration_constant=1.4): self.root = Node(state) self.exploration_constant = exploration_constant def select(self): node = self.root while not node.is_leaf(): node = self._uct_select(node) return node def expand(self, node): untried_actions = [action for action in self._get_actions(node.state) if not any(child.state == action for child in node.children)] if untried_actions: action = random.choice(untried_actions) child_node = node.add_child(action) return child_node else: return None def simulate(self, state): while not self._is_terminal(state): action = random.choice(self._get_actions(state)) state = self._get_next_state(state, action) return self._get_reward(state) def backpropagate(self, node, reward): while node is not None: node.visits += 1 node.wins += reward node = node.parent def run(self, num_iterations): for i in range(num_iterations): node = self.select() child = self.expand(node) if child: reward = self.simulate(child.state) self.backpropagate(child, reward) else: reward = self.simulate(node.state) self.backpropagate(node, reward) best_child = None best_score = float('-inf') for child in self.root.children: score = child.wins / child.visits + self.exploration_constant * math.sqrt(2 * math.log(self.root.visits) / child.visits) if score > best_score: best_child = child best_score = score return best_child.state def _uct_select(self, node): best_child = None best_score = float('-inf') for child in node.children: score = child.wins / child.visits + self.exploration_constant * math.sqrt(2 * math.log(node.visits) / child.visits) if score > best_score: best_child = child best_score = score return best_child def _get_actions(self, state): # Return a list of possible actions from the given state pass def _get_next_state(self, state, action): # Return the next state given the current state and action pass def _get_reward(self, state): # Return the reward for the given state pass def _is_terminal(self, state): # Return True if the given state is a terminal state, False otherwise pass ``` 要使用这个算法,需要在 `UCT` 类中实现 `_get_actions`、`_get_next_state`、`_get_reward` 和 `_is_terminal` 方法。这些方法需要根据具体的问题实现。 例如,如果我们想使用 UCT 算法解决一个棋盘游戏,可以实现这些方法如下: ```python class Board: def __init__(self): self.board = [[0] * 3 for _ in range(3)] def is_valid_move(self, row, col): return self.board[row][col] == 0 def make_move(self, row, col, player): self.board[row][col] = player def is_win(self, player): for i in range(3): if self.board[i][0] == player and self.board[i][1] == player and self.board[i][2] == player: return True if self.board[0][i] == player and self.board[1][i] == player and self.board[2][i] == player: return True if self.board[0][0] == player and self.board[1][1] == player and self.board[2][2] == player: return True if self.board[0][2] == player and self.board[1][1] == player and self.board[2][0] == player: return True return False def is_full(self): return all(self.board[i][j] != 0 for i in range(3) for j in range(3)) class TicTacToeUCT(UCT): def __init__(self): super().__init__(Board()) def _get_actions(self, state): actions = [] for i in range(3): for j in range(3): if state.is_valid_move(i, j): actions.append((i, j)) return actions def _get_next_state(self, state, action): row, col = action player = 1 if state.is_full() or state.is_win(2) else 2 next_state = Board() next_state.board = [row[:] for row in state.board] next_state.make_move(row, col, player) return next_state def _get_reward(self, state): if state.is_win(1): return 1 elif state.is_win(2): return 0 else: return 0.5 def _is_terminal(self, state): return state.is_full() or state.is_win(1) or state.is_win(2) ``` 这个例子中,我们使用 UCT 算法解决井字棋游戏。对于 `_get_actions` 方法,我们返回一个包含所有空位置的列表。对于 `_get_next_state` 方法,我们先判断当前玩家是谁,然后创建一个新的棋盘状态,并在新状态上执行该动作。对于 `_get_reward` 方法,我们返回 1(玩家1赢)、0(玩家2赢)或0.5(平局)中的一个。对于 `_is_terminal` 方法,我们检查棋盘是否已满或某个玩家已经赢了。 使用这个算法的示例代码如下: ```python game = TicTacToeUCT() for i in range(10000): game.run(1) best_move = game.run(100) print(best_move) ``` 这个例子中,我们在 UCT 算法中运行 10000 次迭代,然后再运行 100 次迭代来选择下一步最佳动作。在这个例子中,UCT 算法将选择最有可能导致胜利的行动。
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