C++构造六子棋博弈树‘’

时间: 2023-09-30 13:02:34 浏览: 68
首先,我们需要定义一个棋盘类,来保存棋盘上的棋子位置和状态: ```cpp class Board { public: static const int size = 6; // 棋盘大小 static const int empty = 0; // 空位 static const int black = 1; // 黑棋 static const int white = 2; // 白棋 int board[size][size]; // 棋盘 Board() { for (int i = 0; i < size; i++) { for (int j = 0; j < size; j++) { board[i][j] = empty; // 初始化为空位 } } } bool is_legal(int x, int y) const { return x >= 0 && x < size && y >= 0 && y < size && board[x][y] == empty; // 判断该位置是否合法 } void put(int x, int y, int color) { board[x][y] = color; // 在该位置放置指定颜色的棋子 } void remove(int x, int y) { board[x][y] = empty; // 将该位置移除棋子 } bool is_win(int color) const { for (int i = 0; i < size; i++) { for (int j = 0; j < size; j++) { if (board[i][j] == color) { // 检查横向连续棋子 if (j + 5 < size && board[i][j + 1] == color && board[i][j + 2] == color && board[i][j + 3] == color && board[i][j + 4] == color && board[i][j + 5] == color) { return true; } // 检查纵向连续棋子 if (i + 5 < size && board[i + 1][j] == color && board[i + 2][j] == color && board[i + 3][j] == color && board[i + 4][j] == color && board[i + 5][j] == color) { return true; } // 检查左上到右下的斜线连续棋子 if (i + 5 < size && j + 5 < size && board[i + 1][j + 1] == color && board[i + 2][j + 2] == color && board[i + 3][j + 3] == color && board[i + 4][j + 4] == color && board[i + 5][j + 5] == color) { return true; } // 检查右上到左下的斜线连续棋子 if (i + 5 < size && j - 5 >= 0 && board[i + 1][j - 1] == color && board[i + 2][j - 2] == color && board[i + 3][j - 3] == color && board[i + 4][j - 4] == color && board[i + 5][j - 5] == color) { return true; } } } } return false; } bool is_full() const { for (int i = 0; i < size; i++) { for (int j = 0; j < size; j++) { if (board[i][j] == empty) { return false; // 棋盘还有空位 } } } return true; // 棋盘已满 } }; ``` 接下来,我们需要定义一个博弈树节点类,来保存当前棋盘状态和可能的下一步走法: ```cpp class Node { public: Board board; // 当前棋盘状态 vector<Node*> children; // 可能的下一步走法 Node(const Board& board) : board(board) {} ~Node() { for (auto child : children) { delete child; // 递归删除所有子节点 } } void expand(int color) { for (int i = 0; i < Board::size; i++) { for (int j = 0; j < Board::size; j++) { if (board.is_legal(i, j)) { Board new_board = board; new_board.put(i, j, color); // 尝试在该位置放置指定颜色的棋子 Node* child = new Node(new_board); children.push_back(child); // 添加新的子节点 } } } } bool is_leaf() const { return children.empty(); // 没有子节点即为叶子节点 } }; ``` 最后,我们需要定义一个博弈树类,来构造和搜索博弈树: ```cpp class GameTree { public: Node* root; // 根节点 GameTree(const Board& board) { root = new Node(board); } ~GameTree() { delete root; } void build(int depth, int color) { if (depth == 0 || root->board.is_full() || root->board.is_win(Board::black) || root->board.is_win(Board::white)) { return; // 达到指定深度或者结束游戏,停止构造博弈树 } root->expand(color); // 扩展当前节点的子节点 for (auto child : root->children) { build(depth - 1, color == Board::black ? Board::white : Board::black); // 递归构造子节点的博弈树 } } int evaluate(const Board& board) const { // 简单的评估函数,统计棋盘上每个连续的棋子数量 int score = 0; for (int i = 0; i < Board::size; i++) { for (int j = 0; j < Board::size; j++) { if (board.board[i][j] == Board::black) { // 统计横向连续棋子 if (j + 5 < Board::size && board.board[i][j + 1] == Board::black && board.board[i][j + 2] == Board::black && board.board[i][j + 3] == Board::black && board.board[i][j + 4] == Board::black && board.board[i][j + 5] == Board::black) { score += 10000; } else if (j + 4 < Board::size && board.board[i][j + 1] == Board::black && board.board[i][j + 2] == Board::black && board.board[i][j + 3] == Board::black && board.board[i][j + 4] == Board::black) { score += 1000; } else if (j + 3 < Board::size && board.board[i][j + 1] == Board::black && board.board[i][j + 2] == Board::black && board.board[i][j + 3] == Board::black) { score += 100; } else if (j + 2 < Board::size && board.board[i][j + 1] == Board::black && board.board[i][j + 2] == Board::black) { score += 10; } else if (j + 1 < Board::size && board.board[i][j + 1] == Board::black) { score += 1; } // 统计纵向连续棋子 if (i + 5 < Board::size && board.board[i + 1][j] == Board::black && board.board[i + 2][j] == Board::black && board.board[i + 3][j] == Board::black && board.board[i + 4][j] == Board::black && board.board[i + 5][j] == Board::black) { score += 10000; } else if (i + 4 < Board::size && board.board[i + 1][j] == Board::black && board.board[i + 2][j] == Board::black && board.board[i + 3][j] == Board::black && board.board[i + 4][j] == Board::black) { score += 1000; } else if (i + 3 < Board::size && board.board[i + 1][j] == Board::black && board.board[i + 2][j] == Board::black && board.board[i + 3][j] == Board::black) { score += 100; } else if (i + 2 < Board::size && board.board[i + 1][j] == Board::black && board.board[i + 2][j] == Board::black) { score += 10; } else if (i + 1 < Board::size && board.board[i + 1][j] == Board::black) { score += 1; } // 统计左上到右下的斜线连续棋子 if (i + 5 < Board::size && j + 5 < Board::size && board.board[i + 1][j + 1] == Board::black && board.board[i + 2][j + 2] == Board::black && board.board[i + 3][j + 3] == Board::black && board.board[i + 4][j + 4] == Board::black && board.board[i + 5][j + 5] == Board::black) { score += 10000; } else if (i + 4 < Board::size && j + 4 < Board::size && board.board[i + 1][j + 1] == Board::black && board.board[i + 2][j + 2] == Board::black && board.board[i + 3][j + 3] == Board::black && board.board[i + 4][j + 4] == Board::black) { score += 1000; } else if (i + 3 < Board::size && j + 3 < Board::size && board.board[i + 1][j + 1] == Board::black && board.board[i + 2][j + 2] == Board::black && board.board[i + 3][j + 3] == Board::black) { score += 100; } else if (i + 2 < Board::size && j + 2 < Board::size && board.board[i + 1][j + 1] == Board::black && board.board[i + 2][j + 2] == Board::black) { score += 10; } else if (i + 1 < Board::size && j + 1 < Board::size && board.board[i + 1][j + 1] == Board::black) { score += 1; } // 统计右上到左下的斜线连续棋子 if (i + 5 < Board::size && j - 5 >= 0 && board.board[i + 1][j - 1] == Board::black && board.board[i + 2][j - 2] == Board::black && board.board[i + 3][j - 3] == Board::black && board.board[i + 4][j - 4] == Board::black && board.board[i + 5][j - 5] == Board::black) { score += 10000; } else if (i + 4 < Board::size && j - 4 >= 0 && board.board[i + 1][j - 1] == Board::black && board.board[i + 2][j - 2] == Board::black && board.board[i + 3][j - 3] == Board::black && board.board[i + 4][j - 4] == Board::black) { score += 1000; } else if (i + 3 < Board::size && j - 3 >= 0 && board.board[i + 1][j - 1] == Board::black && board.board[i + 2][j - 2] == Board::black && board.board[i + 3][j - 3] == Board::black) { score += 100; } else if (i + 2 < Board::size && j - 2 >= 0 && board.board[i + 1][j - 1] == Board::black && board.board[i + 2][j - 2] == Board::black) { score += 10; } else if (i + 1 < Board::size && j - 1 >= 0 && board.board[i + 1][j - 1] == Board::black) { score += 1; } } else if (board.board[i][j] == Board::white) { // 同理,统计白棋连续棋子 // ... } } } return score; } int minimax(Node* node, int depth, int alpha, int beta, int color) { if (depth == 0 || node->is_leaf()) { return evaluate(node->board); // 叶子节点执行评估函数 } if (color == Board::black) { // 黑棋节点取最大值 int value = INT_MIN; for (auto child : node->children) { value = max(value, minimax(child, depth - 1, alpha, beta, Board::white)); alpha = max(alpha, value); if (beta <= alpha) { break; // alpha-beta剪枝 } } return value; } else { // 白棋节点取最小值 int value = INT_MAX; for (auto child : node->children) { value = min(value, minimax(child, depth - 1, alpha, beta, Board::black)); beta = min(beta, value); if (beta <= alpha) { break; // alpha-beta剪枝 } } return value; } } pair<int, int> search(int depth, int color) { int max_score = INT_MIN; pair<int, int> best_move(-1, -1); for (auto child : root->children) { int score = minimax(child, depth - 1, INT_MIN, INT_MAX, color == Board::black ? Board::white : Board::black); if (score > max_score) { max_score = score; for (int i = 0; i < Board::size; i++) { for (int j = 0; j < Board::size; j++) { if (child->board.board[i][j] != root->board.board[i][j]) { best_move.first = i; best_move.second = j; break; } } } } } return best_move; } }; ``` 使用时,我们可以先构造一个初始棋盘,然后构造博弈树,并搜索出最优的下一步走法: ```cpp int main() { Board board; board.put(2, 2, Board::black); board.put(3, 3, Board::black); board.put(4, 4, Board::black); board.put(2, 3, Board::white); board.put(3, 4, Board::white); board.put(4, 5, Board::white); GameTree tree(board); tree.build(3, Board::white); pair<int, int> best_move = tree.search(3, Board::white); cout << "Best move: (" << best_move.first << ", " << best_move.second << ")" << endl; return 0; } ```

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