α-β剪枝实现的一字棋实验报告

人工智能大作业——极大极小算法和-剪枝实现一字棋学院：班级：姓名：学号：辅导老师：日期：2目录一、实验目的...................................................................................................................................3二、实验环境...................................................................................................................................3三、实验原理...................................................................................................................................33.1游戏规则.........................................................................................................................33.2极小极大分析法.............................................................................................................33.3-剪枝算法................................................................................................................43.4输赢判断算法设计.........................................................................................................5四、数据结构...................................................................................................................................54.1程序流程.........................................................................................................................54.2主要成员函数..................................................................................................................54.2.1估值函数.............................................................................................................54.2.2Alpha-Beta剪枝算法.........................................................................................64.2.3判断胜负.............................................................................................................64.2.4鼠标左键响应.....................................................................................................64.2.5Draw系列函数.....................................................................................................64.2.6COMPUTERorPLAYER先走.................................................................................7五、实验内容...................................................................................................................................75.1基本功能简介.................................................................................................................75.2流程图............................................................................................................................85.2.1估价函数.............................................................................................................85.2.2Alpha-Beta剪枝.................................................................................................9六、实验小结.................................................................................................................................10七、实验源代码.............................................................................................................................103一、实验目的(1)学习极大极小搜索及-剪枝。(2)利用学到的算法实现一字棋。二、实验环境(1)硬件环境：网络环境中的微型计算机。(2)软件环境：Windows操作系统，MicrosoftVisualC++语言。三、实验原理3.1游戏规则一字棋游戏（又叫三子棋或井字棋），是一款十分经典的益智小游戏。井字棋的棋盘很简单，是一个3×3的格子，很像中国文字中的井字，所以得名井字棋。井字棋游戏的规则与五子棋十分类似，五子棋的规则是一方首先五子连成一线就胜利；井字棋是一方首先三子连成一线就胜利。井字棋（英文名Tic-Tac-Toe）井字棋的出现年代估计已不可考，西方人认为这是由古罗马人发明的；但我们中国人认为，既然咱们都发明了围棋、五子棋，那发明个把井字棋自然是不在话下。这些纯粹是口舌之争了，暂且不提。3.2极小极大分析法设有九个空格，由MAX，MIN二人对弈，轮到谁走棋谁就往空格上放一只自己的棋子，谁先使自己的棋子构成三子成一线(同一行或列或对角线全是某人的棋子)，谁就取得了胜利。用圆圈表示MAX，用叉号代表MIN。比如左图中就是MAX取胜的棋局。4估价函数定义如下：设棋局为P，估价函数为e(P)。(1)若P对任何一方来说都不是获胜的位置，则e(P)=e(那些仍为MAX空着的完全的行、列或对角线的总数)-e(那些仍为MIN空着的完全的行、列或对角线的总数)(2)若P是MAX必胜的棋局，则e(P)＝+（实际上赋了60）。(3)若P是B必胜的棋局，则e(P)＝-（实际上赋了-20）。比如P如下图示,则e(P)=5-4=1需要说明的是，+赋60，-赋-20的原因是机器若赢了，则不论玩家下一步是否会赢，都会走这步必赢棋。3.3-剪枝算法上述的极小极大分析法，实际是先生成一棵博弈树，然后再计算其倒推值，至使极小极大分析法效率较低。于是在极小极大分析法的基础上提出了-剪枝技术。-剪枝技术的基本思想或算法是，边生成博弈树边计算评估各节点的倒推值，并且根据评估出的倒推值范围，及时停止扩展那些已无必要再扩展的子节点，即相当于剪去了博弈树上的一些分枝，从而节约了机器开销，提高了搜索效率。具体的剪枝方法如下：(1)对于一个与节点MIN，若能估计出其倒推值的上确界，并且这个值不大于MIN的父节点(一定是或节点)的估计倒推值的下确界，即，则就不必再扩展该MIN节点的其余子节点了(因为这些节点的估值对MIN父节点的倒推值已无任何影响了)。这一过程称为剪枝。(2)对于一个或节点MAX，若能估计出其倒推值的下确界，并且这个值不小于MAX的父节点(一定是与节点)的估计倒推值的上确界，即，则就不必再扩展该MAX节点的其余子节点了(因为这些节点的估值对MAX父节点的倒推值已无任何影响了)。这一过程称为剪枝。从算法中看到：(1)MAX节点(包括起始节点)的值永不减少；(2)MIN节点(包括起始节点)的值永不增加。在搜索期间，和值的计算如下：(1)一个MAX节点的值等于其后继节点当前最大的最终倒推值。(2)一个MIN节点的值等于其后继节点当前最小的最终倒推值。53.4输赢判断算法设计因为每次导致输赢的只会是当前放置的棋子,输赢算法中只需从当前点开始扫描判断是否已经形成三子。对于这个子的八个方向判断是否已经形成三子。如果有，则说明有一方胜利，如果没有则继续搜索，直到有一方胜利或者搜索完整个棋盘。四、数据结构4.1程序流程4.2主要成员函数4.2.1估值函数估价函数：intCTic_MFCDlg::evaluate(intboard[])完成功能：根据输入棋盘，判断当前棋盘的估值，估价函数为前面所讲：若是MAX的必胜局，则e=+INFINITY，这里为+606若是MIN的必胜局，则e=-INFINITY，这里为-20，这样赋值的原因是机器若赢了，则不考虑其它因素。其它情况，棋盘上能使CUMPUTER成三子一线的数目为e1棋盘上能使PLAYER成三子一线的数目为e2，e1-e2作为最终权值参数：board:待评估棋盘返回：评估结果4.2.2Alpha-Beta剪枝算法AlphaBeta剪枝主函数：intCTic_MFCDlg::AlphaBeta(intBoard[],intDepth,intturn,intAlpha,intBeta,int*result)完成功能：根据输入棋盘，搜索深度，及其他参数，给出一个相应的最优解，存入result中。参数：board:待评估棋盘Depth:搜索深度turn:当前是机器走(MAX结点)还是玩家走(MIN结点)Alpha:alpha值，第一次调用默认-100Beta:beta值，第一次调用默认+100result:输出结果返回：若当前点为MAX节点，则返回alpha值；若当前点为MIN节点，则返回beta值4.2.3判断胜负intCTic_MFCDlg::isWin(intcurPos)完成功能：根据输入棋盘，判断当前棋盘的结果，COM