用alphabeta剪枝实现五子棋

时间: 2023-06-17 13:04:02 浏览: 69
好的,下面是用alphabeta剪枝实现五子棋的Python代码: ```python import numpy as np # 定义棋盘大小 BOARD_SIZE = 15 # 定义棋子类型 EMPTY = 0 BLACK = 1 WHITE = 2 # 定义评估函数中的棋型 FIVE = 100000 # 连五 FOUR = 10000 # 活四 THREE = 1000 # 活三 TWO = 100 # 活二 # 定义走法评分表 score_table = { FIVE: 100000, FOUR + THREE: 10000, THREE + THREE: 5000, FOUR + TWO: 5000, THREE + TWO: 1000, TWO + TWO: 500, FOUR: 500, THREE: 100, TWO: 50, } # 初始化棋盘 board = np.zeros((BOARD_SIZE, BOARD_SIZE), dtype=int) # 判断是否在棋盘内 def is_in_board(x, y): return 0 <= x < BOARD_SIZE and 0 <= y < BOARD_SIZE # 判断某一位置是否可以下棋 def is_valid_move(x, y): return is_in_board(x, y) and board[x][y] == EMPTY # 判断是否五子连珠 def is_five_in_a_row(x, y, player): # 水平方向 count = 1 for i in range(1, 5): if is_in_board(x+i, y) and board[x+i][y] == player: count += 1 else: break for i in range(1, 5): if is_in_board(x-i, y) and board[x-i][y] == player: count += 1 else: break if count >= 5: return True # 垂直方向 count = 1 for i in range(1, 5): if is_in_board(x, y+i) and board[x][y+i] == player: count += 1 else: break for i in range(1, 5): if is_in_board(x, y-i) and board[x][y-i] == player: count += 1 else: break if count >= 5: return True # 左上-右下方向 count = 1 for i in range(1, 5): if is_in_board(x+i, y+i) and board[x+i][y+i] == player: count += 1 else: break for i in range(1, 5): if is_in_board(x-i, y-i) and board[x-i][y-i] == player: count += 1 else: break if count >= 5: return True # 右上-左下方向 count = 1 for i in range(1, 5): if is_in_board(x+i, y-i) and board[x+i][y-i] == player: count += 1 else: break for i in range(1, 5): if is_in_board(x-i, y+i) and board[x-i][y+i] == player: count += 1 else: break if count >= 5: return True return False # 获得当前棋盘中的所有空位 def get_empty_positions(): positions = [] for i in range(BOARD_SIZE): for j in range(BOARD_SIZE): if board[i][j] == EMPTY: positions.append((i, j)) return positions # 评估当前棋盘状态 def evaluate_board(player): opp = BLACK if player == WHITE else WHITE score = 0 for i in range(BOARD_SIZE): for j in range(BOARD_SIZE): if board[i][j] == player: # 水平方向 count = 1 for k in range(1, 5): if is_in_board(i+k, j) and board[i+k][j] == player: count += 1 else: break for k in range(1, 5): if is_in_board(i-k, j) and board[i-k][j] == player: count += 1 else: break score += score_table.get(count*1000, 0) # 垂直方向 count = 1 for k in range(1, 5): if is_in_board(i, j+k) and board[i][j+k] == player: count += 1 else: break for k in range(1, 5): if is_in_board(i, j-k) and board[i][j-k] == player: count += 1 else: break score += score_table.get(count*1000, 0) # 左上-右下方向 count = 1 for k in range(1, 5): if is_in_board(i+k, j+k) and board[i+k][j+k] == player: count += 1 else: break for k in range(1, 5): if is_in_board(i-k, j-k) and board[i-k][j-k] == player: count += 1 else: break score += score_table.get(count*1000, 0) # 右上-左下方向 count = 1 for k in range(1, 5): if is_in_board(i+k, j-k) and board[i+k][j-k] == player: count += 1 else: break for k in range(1, 5): if is_in_board(i-k, j+k) and board[i-k][j+k] == player: count += 1 else: break score += score_table.get(count*1000, 0) elif board[i][j] == opp: # 水平方向 count = 1 for k in range(1, 5): if is_in_board(i+k, j) and board[i+k][j] == opp: count += 1 else: break for k in range(1, 5): if is_in_board(i-k, j) and board[i-k][j] == opp: count += 1 else: break score -= score_table.get(count*1000, 0) # 垂直方向 count = 1 for k in range(1, 5): if is_in_board(i, j+k) and board[i][j+k] == opp: count += 1 else: break for k in range(1, 5): if is_in_board(i, j-k) and board[i][j-k] == opp: count += 1 else: break score -= score_table.get(count*1000, 0) # 左上-右下方向 count = 1 for k in range(1, 5): if is_in_board(i+k, j+k) and board[i+k][j+k] == opp: count += 1 else: break for k in range(1, 5): if is_in_board(i-k, j-k) and board[i-k][j-k] == opp: count += 1 else: break score -= score_table.get(count*1000, 0) # 右上-左下方向 count = 1 for k in range(1, 5): if is_in_board(i+k, j-k) and board[i+k][j-k] == opp: count += 1 else: break for k in range(1, 5): if is_in_board(i-k, j+k) and board[i-k][j+k] == opp: count += 1 else: break score -= score_table.get(count*1000, 0) return score # 极大极小搜索 + alphabeta剪枝 def alphabeta_search(player, depth, alpha, beta): if depth == 0: return None, evaluate_board(player) positions = get_empty_positions() if len(positions) == 0: return None, 0 best_pos = None if player == BLACK: best_score = -np.inf for pos in positions: x, y = pos board[x][y] = BLACK if is_five_in_a_row(x, y, BLACK): board[x][y] = EMPTY return pos, FIVE _, score = alphabeta_search(WHITE, depth-1, alpha, beta) board[x][y] = EMPTY if score > best_score: best_score = score best_pos = pos alpha = max(alpha, best_score) if alpha >= beta: break else: best_score = np.inf for pos in positions: x, y = pos board[x][y] = WHITE if is_five_in_a_row(x, y, WHITE): board[x][y] = EMPTY return pos, -FIVE _, score = alphabeta_search(BLACK, depth-1, alpha, beta) board[x][y] = EMPTY if score < best_score: best_score = score best_pos = pos beta = min(beta, best_score) if alpha >= beta: break return best_pos, best_score # 人机对战 def play_with_computer(): print("-----五子棋人机对战-----") print("玩家执黑棋,电脑执白棋") print("请输入您的下棋坐标,格式为x,y,如2,3") # 随机先后手 if np.random.randint(2) == 0: player = BLACK print("您先手") else: player = WHITE print("电脑先手") while True: if player == BLACK: # 人下棋 while True: move = input("请您输入下棋坐标:") x, y = [int(i) for i in move.split(",")] if is_valid_move(x, y): board[x][y] = BLACK break else: print("该位置已有棋子,请重新输入") else: # 电脑下棋 print("电脑正在思考...") pos, _ = alphabeta_search(WHITE, 3, -np.inf, np.inf) x, y = pos board[x][y] = WHITE print("电脑下棋坐标:{},{}".format(x, y)) # 打印棋盘 for i in range(BOARD_SIZE): print(" ".join(str(x) for x in board[i])) print("-" * 20) # 判断游戏是否结束 if is_five_in_a_row(x, y, player): if player == BLACK: print("恭喜您获胜!") else: print("很遗憾,您输了!") break if len(get_empty_positions()) == 0: print("平局!") break # 交换先后手 player = BLACK if player == WHITE else WHITE play_with_computer() ``` 在以上代码中,我们定义了五子棋的棋盘大小、棋子类型、评估函数中的棋型、走法评分表等变量。首先,我们定义了一些基本的函数,如判断某一位置是否可以下棋、判断是否五子连珠、获得当前棋盘中的所有空位等。接着,我们定义了评估函数,该函数通过检查棋盘中各种棋型的数量来评估当前棋盘状态,并返回一个分数。我们还实现了极大极小搜索算法和alphabeta剪枝算法,用于搜索最优解。最后,我们实现了一个人机对战的函数,通过不断交替让玩家和电脑下棋来进行游戏。

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