Python：遊戲：五子棋之人機對戰

本文代碼基於 python3.6 和 pygame1.9.4。python

五子棋比起我以前寫的幾款遊戲來講，難度提升了很多。若是是人與人對戰，那麼，電腦只須要判斷是否贏了就能夠。若是是人機對戰，那你還得讓電腦知道怎麼下。數組

咱們先從簡單的問題來看。bash

開端

畫棋盤

首先確定是要畫出棋盤來，用 pygame 畫出一個 19 × 19 或 15 × 15 的棋盤並非什麼難事，這在以前的文章中已經屢次用到，就不贅述了。markdown

畫棋子

須要說一下的是畫棋子，由於沒找到什麼合適的棋子圖片，因此只要本身來畫棋子。咱們用 pygame.draw.circle 畫出來的圓形是這樣的：函數

鋸齒狀十分明顯， pygame.draw 中有畫抗鋸齒直線的函數 aaline，可是並無 aacircle 這樣的函數來畫一個抗鋸齒的圓。

這裏就須要用到 pygame.gfxdraw 啦。pygame.gfxdraw 目前還僅是實驗版本，這意味着這個 API 可能會在之後的 pygame 版本中發生變化或消失。post

要繪製抗鋸齒和填充形狀，請首先使用函數的aa *版本，而後使用填充版本。例如：學習

col = (255, 0, 0)
surf.fill((255, 255, 255))
pygame.gfxdraw.aacircle(surf, x, y, 30, col)
pygame.gfxdraw.filled_circle(surf, x, y, 30, col)
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咱們用這個方法在棋盤上畫一個棋子試試看。 spa

能夠看到效果已明顯改善。

落子

落子須要判斷鼠標事件，當鼠標左鍵點擊，獲取鼠標點擊的位置，而後根據棋盤的位置，計算出棋子落在棋盤的位置。code

while True:
        for event in pygame.event.get():
            if event.type == QUIT:
                sys.exit()
            elif event.type == MOUSEBUTTONDOWN:
                pressed_array = pygame.mouse.get_pressed()
                if pressed_array[0]:  # 鼠標左鍵點擊
                    mouse_pos = pygame.mouse.get_pos()
                    click_point = _get_clickpoint(mouse_pos)
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勝利斷定

當一子落下，如何斷定是否勝利？orm

能夠確定的是，當某一子落下的時候，若是出現了 5 連，那麼落下的這顆子一定在這條 5 連線上。那麼這個問題就能夠簡化了，咱們無需全盤掃描，只須要在落子位置上橫豎撇捺掃描一下，判斷是否出現 5 連便可。

咱們定義一個棋盤類，類中實例化一個 19 × 19 的二維數組，初始值皆爲 0，表示空，用 1 表示黑子，2 表示白子。這個類對外提供一個落子方法 drop，接收參數落子方和落子座標，若是落子後勝利，則返回勝利者，不然返回 None。

Chessman = namedtuple('Chessman', 'Name Value Color')
Point = namedtuple('Point', 'X Y')

BLACK_CHESSMAN = Chessman('黑子', 1, (45, 45, 45))
WHITE_CHESSMAN = Chessman('白子', 2, (219, 219, 219))

offset = [(1, 0), (0, 1), (1, 1), (1, -1)]


class Checkerboard:
    def __init__(self, line_points):
        self._line_points = line_points
        self._checkerboard = [[0] * line_points for _ in range(line_points)]

    def _get_checkerboard(self):
        return self._checkerboard

    checkerboard = property(_get_checkerboard)

    # 判斷是否可落子
    def can_drop(self, point):
        return self._checkerboard[point.Y][point.X] == 0

    def drop(self, chessman, point):
        """ 落子 :param chessman: 黑子/白子 :param point:落子位置 :return:若該子落下以後便可獲勝，則返回獲勝方，不然返回 None """
        print(f'{chessman.Name} ({point.X}, {point.Y})')
        self._checkerboard[point.Y][point.X] = chessman.Value

        if self._win(point):
            print(f'{chessman.Name}獲勝')
            return chessman

    # 判斷是否贏了
    def _win(self, point):
        cur_value = self._checkerboard[point.Y][point.X]
        for os in offset:
            if self._get_count_on_direction(point, cur_value, os[0], os[1]):
                return True

    def _get_count_on_direction(self, point, value, x_offset, y_offset):
        count = 1
        for step in range(1, 5):
            x = point.X + step * x_offset
            y = point.Y + step * y_offset
            if 0 <= x < self._line_points and 0 <= y < self._line_points and self._checkerboard[y][x] == value:
                count += 1
            else:
                break
        for step in range(1, 5):
            x = point.X - step * x_offset
            y = point.Y - step * y_offset
            if 0 <= x < self._line_points and 0 <= y < self._line_points and self._checkerboard[y][x] == value:
                count += 1
            else:
                break

        return count >= 5
複製代碼

這裏我定義了一個偏移量，咱們一共要計算橫豎撇捺 4 條線，任意一條線出現 5 連就算獲勝。計算方法其實是同樣的，只是方向不一樣，因此定義一個偏移量數組，不一樣的偏移量表示不一樣的方向，這樣就能夠利用循環來實現了，節省了不少代碼。

電腦落子

這就是全篇的重頭戲了，要怎麼教電腦下五子棋。首先聲明，我用的是相對傳統的方式，不是真正意義上的深度學習。

五子棋就是要實現 5 連，因此，一開始，個人想法是：將全部連線保存在一個數組中，落子的時候選擇最長的連線落子。但這樣有個問題解決不掉，如何讓電腦識別「三三」呢？

後來網上看到篇文章，使用的方法是：遍歷棋盤上的空位，計算每個位置其橫豎撇捺 8 個方向上是否有己方的子，有一個就加 10 分，最後選得分最高的位置落子。

這樣不太嚴謹，寫出來的電腦估計水平很菜，可是這個思路倒是對的，落子就是要找到最值得的地方，那麼咱們乾脆對每個可落子的地方來作一個評估，選出最優解。

棋形術語

這裏咱們須要瞭解一下五子棋的幾種基本棋形：連五，活四，衝四，活三，眠三，活二，眠二。

連五

顧名思義，五顆同色棋子連在一塊兒，贏了。

活四

四顆同色棋子連在一塊兒，而且左右兩邊都沒有對方棋子阻擋，有兩個連五點。

衝四

四顆同色棋子連在一塊兒，而且一邊有對方棋子阻擋，或者四顆棋子不是連的，當中有個空擋，這時只有一個連五點。

活3、跳活三

活三：三顆同色棋子連在一塊兒。

跳活三：中間隔了一個空格的活三。

眠三

只可以造成衝四的三，無外乎兩種狀況，一是一邊被擋住了，一是當中有 2 個空格。（其實我在代碼中僅考慮了第一種狀況，即使造成衝四，也不是什麼危險局面。）

活二和眠二

活二，可以造成活三的二；眠二，可以造成眠三的二。這裏就不放圖了，參考活三眠三。

打分機制

理解了這些棋形，那麼按咱們以前的思路，就是如何打分了。

首先，連五確定是不存在的，出現連五勝負已分，因此只要棋局還在進行中，就不會出現連五。那麼，什麼優先級最高？天然就是活四了。
其次是對方的「四」，對方活四，你防不防都同樣輸了，對方衝四，你就必須防守。
再次是我方的活三或衝四，活三跟衝四實際上是一個級別的，對方必須防守。
再次是對方的活三或衝四。

以此類推下去。咱們能夠總結一點規律：

相同的棋形，我方優於對方。
衝四跟活三一個級別，眠三跟活二一個級別。
若是中間有空格的話，確定是要比沒空格的略微低級一點，但不至於降級。

基本邏輯就是這樣，這一塊的代碼我寫得也很差，整個判斷寫了100多行，就不貼代碼了，你們能夠直接下源碼看。

五子棋執黑是必贏的，代碼中，玩家就是執黑先手，電腦執白後手，因此，下的好是徹底能夠贏電腦的，不過一個小小失誤也極可能被電腦翻盤。

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