为五子棋游戏实现有限的极大极小搜索和有限的alpha-beta搜索方法,使用固定深度的递归DEPTH_LIMIT和非终端状态的启发式评估

时间: 2023-05-20 11:01:35 浏览: 110
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基于ALPHA-BETA算法的五子棋程序

以下是一个五子棋游戏的实现,包括有限的极大极小搜索和有限的alpha-beta搜索方法,使用固定深度的递归DEPTH_LIMIT和非终端状态的启发式评估: ``` #include <iostream> #include <vector> #include <algorithm> using namespace std; const int BOARD_SIZE = 15; const int DEPTH_LIMIT = 3; const int INF = 1e9; enum class Player { BLACK, WHITE }; enum class State { EMPTY, BLACK, WHITE }; struct Point { int x, y; Point(int x = 0, int y = 0) : x(x), y(y) {} }; struct Board { State board[BOARD_SIZE][BOARD_SIZE]; Board() { for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { board[i][j] = State::EMPTY; } } } bool is_valid(const Point& p) const { return p.x >= 0 && p.x < BOARD_SIZE && p.y >= 0 && p.y < BOARD_SIZE; } bool is_empty(const Point& p) const { return board[p.x][p.y] == State::EMPTY; } void set(const Point& p, State s) { board[p.x][p.y] = s; } State get(const Point& p) const { return board[p.x][p.y]; } bool is_win(const Point& p, State s) const { int dx[4] = {1, 0, 1, -1}; int dy[4] = {0, 1, 1, 1}; for (int i = 0; i < 4; i++) { int cnt = 1; Point q = p; while (true) { q.x += dx[i]; q.y += dy[i]; if (!is_valid(q) || get(q) != s) break; cnt++; } q = p; while (true) { q.x -= dx[i]; q.y -= dy[i]; if (!is_valid(q) || get(q) != s) break; cnt++; } if (cnt >= 5) return true; } return false; } }; int evaluate(const Board& board, State s) { int score = 0; int dx[4] = {1, 0, 1, -1}; int dy[4] = {0, 1, 1, 1}; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { if (board.get(Point(i, j)) == s) { for (int k = 0; k < 4; k++) { int cnt = 1; Point p(i, j); while (true) { p.x += dx[k]; p.y += dy[k]; if (!board.is_valid(p) || board.get(p) != s) break; cnt++; } p = Point(i, j); while (true) { p.x -= dx[k]; p.y -= dy[k]; if (!board.is_valid(p) || board.get(p) != s) break; cnt++; } if (cnt >= 5) score += 10000; else score += cnt * cnt; } } } } return score; } int max_value(Board& board, int depth, int alpha, int beta, State s) { if (depth == DEPTH_LIMIT) { return evaluate(board, s); } int max_score = -INF; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { Point p(i, j); if (board.is_empty(p)) { board.set(p, s); int score = min_value(board, depth + 1, alpha, beta, s == State::BLACK ? State::WHITE : State::BLACK); board.set(p, State::EMPTY); max_score = max(max_score, score); alpha = max(alpha, score); if (beta <= alpha) { return max_score; } } } } return max_score; } int min_value(Board& board, int depth, int alpha, int beta, State s) { if (depth == DEPTH_LIMIT) { return evaluate(board, s); } int min_score = INF; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { Point p(i, j); if (board.is_empty(p)) { board.set(p, s); int score = max_value(board, depth + 1, alpha, beta, s == State::BLACK ? State::WHITE : State::BLACK); board.set(p, State::EMPTY); min_score = min(min_score, score); beta = min(beta, score); if (beta <= alpha) { return min_score; } } } } return min_score; } Point find_best_move(const Board& board, State s) { int max_score = -INF; Point best_move; Board tmp_board = board; for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++) { for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++) { Point p(i, j); if (board.is_empty(p)) { tmp_board.set(p, s); int score = min_value(tmp_board, 0, -INF, INF, s == State::BLACK ? State::WHITE : State::BLACK); tmp_board.set(p, State::EMPTY); if (score > max_score) { max_score = score; best_move = p; } } } } return best_move; } int main() { Board board; Player player = Player::BLACK; while (true) { if (player == Player::BLACK) { cout << "Black's turn:" << endl; Point p = find_best_move(board, State::BLACK); board.set(p, State::BLACK); cout << "Black plays at (" << p.x << ", " << p.y << ")" << endl; if (board.is_win(p, State::BLACK)) { cout << "Black wins!" << endl; break; } player = Player::WHITE; } else { cout << "White's turn:" << endl; Point p = find_best_move(board, State::WHITE); board.set(p, State::WHITE); cout << "White plays at (" << p.x << ", " << p.y << ")" << endl; if (board.is_win(p, State::WHITE)) { cout << "White wins!" << endl; break; } player = Player::BLACK; } } return 0; } ``` 这个实现使用了一个简单的启发式评估函数,它会计算每个棋子的得分,得分越高表示越有利。在极大极小搜索和alpha-beta搜索中,它会尽可能地选择得分高的走法。
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