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
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
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文檔簡介
1、2013-2014學(xué)年2學(xué)期人機(jī)博弈程序的實(shí)現(xiàn)學(xué) 號 姓 名 專 業(yè) 計算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué) 院 計算機(jī)與信息工程學(xué)院 1基于人工智能理論的五子棋人機(jī)對弈摘 要人工智能(Artificial Intelligence),英文縮寫為AI。它是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科學(xué)。 人工智能是計算機(jī)科學(xué)的一個分支,它企圖了解智能的實(shí)質(zhì),并生產(chǎn)出一種新的能以人類智能相似的方式做出反應(yīng)的智能機(jī)器,該領(lǐng)域的研究包括機(jī)器人、語言識別、圖像識別、自然語言處理和專家系統(tǒng)等。人工智能是研究、開發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門新的技術(shù)科
2、學(xué)。人工智能從誕生以來,理論和技術(shù)日益成熟,應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大,但沒有一個統(tǒng)一的定義。人工智能是對人的意識、思維的信息過程的模擬。人工智能不是人的智能,但能像人那樣思考、也可能超過人的智能。但是這種會自我思考的高級人工智能還需要科學(xué)理論和工程上的突破。人工智能是一門極富挑戰(zhàn)性的科學(xué),從事這項(xiàng)工作的人必須懂得計算機(jī)知識,心理學(xué)和哲學(xué)。人工智能是包括十分廣泛的科學(xué),它由不同的領(lǐng)域組成,如機(jī)器學(xué)習(xí),計算機(jī)視覺等等,總的說來,人工智能研究的一個主要目標(biāo)是使機(jī)器能夠勝任一些通常需要人類智能才能完成的復(fù)雜工作。但不同的時代、不同的人對這種“復(fù)雜工作”的理解是不同的。計算機(jī)人機(jī)對弈也是其中之一。作為人智能研
3、究的一個重要分支,計算機(jī)博弈是檢驗(yàn)人工水平的一個重要方面。它的研究為人工智能帶來了很多重要的方法和理論,產(chǎn)生了廣泛的社會影響和學(xué)術(shù)影響。五子棋人機(jī)對弈是計算機(jī)博弈中的一種。研究其計算機(jī)算法,可以讓我們看到人工智能的初影,也有助于我們?nèi)四X的開發(fā)。五子棋是我國發(fā)明的,研究它可以讓更多的外國人了解,有助于我國優(yōu)秀文化的推廣。關(guān)鍵詞:人工智能,計算人機(jī)對弈,五子棋,算法第一章 概 述當(dāng)電腦進(jìn)入我們的生活中,許多與相關(guān)學(xué)科都欣欣的向上發(fā)展。典型的有電子商務(wù)、電子郵件等。當(dāng)然也有人智能了。人們在驚嘆機(jī)器人高效的工作時,也會想起自己聰明的一面。人工智能也這方面也就深受我們喜愛。1.1背景分析五子棋是起源于中
4、國古代的傳統(tǒng)黑白棋種之一?,F(xiàn)代五子棋日文稱之為“連珠”,英譯為“Ren-ju”,英文稱之為“Gobang”或“FIR”(Five in a Row的縮寫),亦有“連五子”、“五子連”、“串珠”、“五目”、“五目碰”、“五格”等多種稱謂。五子棋不僅能增強(qiáng)思維能力,提高智力,而且變化多端,非常富有趣味性和消遣性,因此為人民群眾所喜聞樂見。另一方面,人工智能也在最近幾年發(fā)展迅速。人們不斷的研究出機(jī)器人之類的,使它能勝任人們能做的一些復(fù)雜的事,或是一些人們不適宜做的事,如水下探測等。而隨著人們工作的加大,運(yùn)動的時間也越來越少,大部分呆在家里或是工作的地方。這樣人們就通過上網(wǎng)、購物等之類的事來取代生活中
5、的不足。當(dāng)然也有一部分群體在玩游戲之類的了。而五子棋由于其經(jīng)典、易學(xué)等。深受人們的喜愛。人們在玩的同時也增加了自己的智慧。1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀國內(nèi)外研究五子棋的算法不少。有遞歸法、二叉樹等。當(dāng)然我所討論的是一般的算了法。無論何種算法,其大體遵循兩條原則:1.使規(guī)則更加自然流暢,更容易被人接受。2.使棋的內(nèi)容更加豐富多彩。而對于五子棋來說,所面臨的困境歸根結(jié)底是來自于其最本質(zhì)的特點(diǎn),也是目前一切規(guī)則的共同之處:連五終局(注意是連五終局而不一定是連五獲勝,因?yàn)檫B五一方有可能違反長連禁手而被判負(fù))。這個特點(diǎn)產(chǎn)生的結(jié)果就是使很多著法絕對化,從而極大地縮減了棋局的變化空間。當(dāng)別的棋類中的棋子在大多數(shù)時間里
6、都可以在棋盤上自由馳騁時,五子棋的棋子卻經(jīng)常為了應(yīng)付對方的沖四和活三而不得不疲于奔命。 計算機(jī)對不同棋類研究程度的對比很能說明問題;對中象和國象的研究也足可匹敵人類中的頂尖高手;而對五子棋則動輒是“地毯終結(jié)”,以摧腐拉朽之勢把這片領(lǐng)域中的未知之處一個又一個無情碾碎。不可否認(rèn)這也是很多人認(rèn)為五子棋“簡單低級”的一個重要原因。面對這樣的窘境,有的人提出一種大膽的設(shè)想,認(rèn)為既然“連五終局”是造成五子棋變化簡單的罪魁禍?zhǔn)?,那么就?yīng)該將其摒棄,用其它的方法比如說看最后誰連五的數(shù)量更多來判定勝負(fù)。對于這樣的想法,我認(rèn)為大家應(yīng)該以一種開放的心態(tài)去看待,即使是持反對態(tài)度,也要理解提出此類想法的人為了使五子棋更
7、具活力,更加精彩而花費(fèi)的心思,不要粗暴地給人家扣上一頂“荒誕不經(jīng)”的帽子完事。目前五子棋在規(guī)則方面遇到的困境不是簡單采用某種現(xiàn)行規(guī)則,甚至不是對現(xiàn)行規(guī)則進(jìn)行一些枝節(jié)上的修改能解決得了的。必須要有大膽的、飛躍性的變革才能使奄奄一息的五子棋有脫胎換骨的變化。至于具體的變革方式,我這個五子棋的門外漢怕是給不出什么像樣的建議,還得靠你們這些內(nèi)行來想辦法。要說實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的具體方案,最好是能開一個全國乃至全世界范圍內(nèi)的規(guī)則統(tǒng)一大會,列舉出幾種切實(shí)可行的全新規(guī)則并經(jīng)過充分討論后,以投票方式選出最終的統(tǒng)一規(guī)則。也許有人覺得這個方案離現(xiàn)實(shí)太過遙遠(yuǎn),不過我倒覺得此方案比統(tǒng)一于現(xiàn)有的有禁或無禁方案要現(xiàn)實(shí)可行的多,
8、因?yàn)槿绻谀壳澳撑伤莆盏囊?guī)則下實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一,另一派會有嚴(yán)重的被欺壓和被掠奪感,從而在心理上產(chǎn)生強(qiáng)烈的抗拒。第二章 環(huán)境介紹Visual C+是Microsoft C/C+ 7.0之后推出的新一代程序開發(fā)工具,它不僅繼承C+的特性,同時具備可視化程序語言(Visual Programming Language)及程序產(chǎn)生器的概念。既然是面向?qū)ο笳Z言,當(dāng)然會提供系統(tǒng)基礎(chǔ)類給程序員再使用(Reuse)。在Visual C+ 中,延襲Microsoft C/C+7.0的作法,將原有的SDK函數(shù)重新封裝在適當(dāng)?shù)念愔?,?gòu)造了“基礎(chǔ)類函數(shù)庫(Microsoft Foundation Class Library
9、,簡稱MFC)”,它提供了許多現(xiàn)成的框架對象,可供在使用Visual C+設(shè)計應(yīng)用程序是使用。此外,還提供“ClassWizard”與“AppWizard”可幫助構(gòu)造基本的程序框架,從軟件再使用的技術(shù)觀點(diǎn)而言,已由SDK函數(shù)庫方式經(jīng)過面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計方式進(jìn)展到自動產(chǎn)生模板相關(guān)類程序代碼方式(Framework)。第三章 系統(tǒng)簡要代碼背景只顯示一次。其代碼如下:CBitmap bj;/存放背景圖CDC membj; /內(nèi)存變量背景membj.CreateCompatibleDC(&dc);/創(chuàng)建相容的內(nèi)存變量bj.LoadBitmap(IDB_BJ); /加載背景圖membj.Selec
10、tObject(&bj); /選擇背景圖/初始時只需顯示一次背景就可if(0=flagbj) /若是左鍵單擊了之后才可重新繪圖,目的是白子只重新繪制一次if(1=flaglb) dc.BitBlt(0,0,700,700,&membj,0,0,SRCCOPY);/置為1表示不再顯示背景flagbj=1;首先要進(jìn)行初始化,先對棋盤及分?jǐn)?shù)進(jìn)行初始化。/0表示無棋子,1表示為電腦的棋子,2表示為玩家的棋子for(i=0;i<19;i+)for(j=0;j<19;j+)pscoreij=0;/玩家各得分為0cscoreij=0;/電腦各得分為0boradij=0;/各空格置
11、為無子 /各獲勝組合中的棋子數(shù)為0for(k=0;k<1020;k+)wcount0k=0;/電腦獲勝組合數(shù)的個數(shù)wcount1k=0;/玩家獲勝組合數(shù)的個數(shù)然后要對獲勝組合進(jìn)行初始化。/初始時各種獲勝組合中的值都為falsefor(i=0;i<19;i+)for(j=0;j<19;j+)for(k=0;k<1020;k+)cmpijk=false;plyijk=false;/行的組合情況,count的初始值為0for(i=0;i<19;i+)for(j=0;j<15;j+)for(k=0;k<5;k+) cmpij+kcount=true; plyi
12、j+kcount=true;count+;/列的組合情況for(i=0;i<15;i+)for(j=0;j<19;j+)for(k=0;k<5;k+) cmpi+kjcount=true; plyi+kjcount=true;count+;/正斜的組合情況for(i=0;i<15;i+)for(j=0;j<15;j+)for(k=0;k<5;k+)cmpi+kj+kcount=true;plyi+kj+kcount=true;count+;/反斜的組合情況for(i=0;i<15;i+)for(j=18;j>=4;j-)for(k=0;k<
13、5;k+)cmpi+kj-kcount=true;plyi+kj-kcount=true;count+;進(jìn)行初始化后,此時start、bply置為ture,bcmp置為false。即對每一種獲勝組合中的情況進(jìn)行初始化。之后游戲開始,玩家可下子,電腦不可下子。先玩家下子,轉(zhuǎn)入到系統(tǒng)函數(shù)OnLButtonDown()。如下所示void mainFrame:OnLButtonDown(UINT nFlags, CPoint point) /玩家單擊時的動作if(start&&bply)/若開始后且輪到玩家下子則進(jìn)行判斷if(point.x>=38&&point.
14、y&&point.x<=602&&point.y<=602) mp=(int)floor(point.x-36)/30);np=(int)floor(point.y-36)/30);/空格才可下子if(0=boradmpnp) /置為玩家的子boradmpnp=2;for(k=0;k<1020;k+)/玩家子個數(shù)加1if(-1!=wcount1k&&plympnpk)wcount1k+;/電腦置為不可能獲勝if(cmpmpnpk)cmpmpnpk=false;wcount0k=-1;flaglb=1;/玩家下子了可以貼白子 與t
15、ishi中的flaglb形成合作關(guān)系bply=false;/玩家不可下子bcmp=true;/電腦可以下子CFrameWnd:OnLButtonDown(nFlags, point);在此函數(shù)中,首先要判斷下子的位置是否在五子棋的棋盤區(qū)域中。即使其成立point.x>=38&&point.y&&point.x<=602&&point.y<=602。若在區(qū)域中,就調(diào)用了系統(tǒng)中的函數(shù)floor(),用于對鍵單擊時的位置取整,來得到單擊進(jìn)的位置。之后還要判斷所下了位置是否是空子,若是空子才可下子。若為空,則此格即為玩家的子,borad
16、的值置為2(2表示為玩家的子)。玩家下子后,電腦的布局就要改變。這時對1020種獲勝情況一一來進(jìn)行討論。若是玩家的子且在此獲勝組合中有可能獲勝,則wcount1中的個數(shù)加一,若是電腦的獲勝組合中也為true,則此時wcount0置為-1,表示在此獲勝組合中不可能獲勝,并把對應(yīng)的cmp的值置為false,表示電腦在此獲勝組合中不可能獲勝。玩家下完之后,此時就輪到電腦下子了。bply置為true,bcmp置為false,表示玩家下完之后是電腦下子。玩家下完之后,這時就是輪到電腦下子。但在下子前判斷下當(dāng)前的狀況。先貼子。/玩家下完之后就重新貼子for(i=0;i<19;i+)for(j=0;j
17、<19;j+)/電腦為紅子if(1=boradij)dc.BitBlt(i*30+36,j*30+36,24,24,&memcs,0,0,SRCCOPY);/ 玩家為綠子if(2=boradij)dc.BitBlt(i*30+36,j*30+36,24,24,&memps,0,0,SRCCOPY);剛剛玩家下完之后,只是內(nèi)部的置為玩家的子,但是用戶沒有看到。此時若顯示出來,則可了解到玩家的子確實(shí)下了。這時電腦就進(jìn)入了計算階段。這也是此系統(tǒng)的核心代碼。此函數(shù)放置在OnTimer()中。如下所示:/是否和棋tie=tieGame();if(tie&&start
18、)start=false;/游戲結(jié)束 bcmp=false;/電腦不可下子 bply=false;/玩家不檔下子MessageBox("朋友,水平不錯,竟能與電腦和棋哦n(按F1開始,F(xiàn)12退出!)");flagbj=0;/重新顯示背景圖片/是否電腦獲勝cwin=cmpGame();if(cwin&&start) start=false;/游戲結(jié)束 bcmp=false;/電腦不可下子 bply=false;/玩家不檔下子MessageBox("朋友,失敗乃成功之母,請再接再勵!n(按F1開始,F(xiàn)12退出!)");flagbj=0;/重新
19、顯示背景圖片/是否玩家獲勝pwin=plyGame();if(pwin&&start) start=false;/游戲結(jié)束 bcmp=false;/電腦不可下子 bply=false;/玩家不檔下子MessageBox("朋友,真牛!一下就贏了,要不收我作徒弟吧n(按F1開始,F(xiàn)12退出!)");flagbj=0;/重新顯示背景圖片先判斷是否是和棋,若是則暫停程序。當(dāng)然在此,判斷和棋,我是調(diào)用了和棋的函數(shù)tieGame()。其內(nèi)容如下:BOOL mainFrame:tieGame()/若有空格則不為和棋for(i=0;i<19;i+)for(j=0;j
20、<19;j+)if(0=boradij) return false;/若有一方勝也不為和棋for(k=0;k<1020;k+)if(5=wcount0k|5=wcount1k) return false;/否則為和棋return true;要討論19X19格了中的每一個格子。若每一個格子都不為空,即borad!=0,并且在獲勝組合中沒有一方獲勝,則此時電腦即為和棋,返回true,否則都為false。這樣就可實(shí)現(xiàn)和棋的判斷了。若是和棋,則此時start置為flase,表示游戲暫時停止。并彈出對話框顯示和棋。若不為和棋,則判斷是否是電腦獲勝,其也調(diào)用判斷電腦獲勝的函數(shù)cmpGame()
21、,其內(nèi)容如下:/是否玩家獲勝BOOL mainFrame:plyGame()for(k=0;k<1020;k+)if(5=wcount1k)/有五子棋相連則獲勝return true;return false;其實(shí)也挺容易的,只要看下wcount1中是否有一種情況中的個數(shù)為5,若有此時就返回true,否則返回flase。若是電腦獲勝,則也彈出對話框顯示電腦獲勝。這之后便把start也置為false。若電腦不獲勝,則繼續(xù)判斷是否玩家獲勝,此時同樣調(diào)用函數(shù)cmpGame()來處理。如下所示:BOOL mainFrame:cmpGame()for(k=0;k<1020;k+)if(5=wcount0k)/有五子棋相連則獲勝return true;return false;若在電腦的獲勝組合中有一個組合的個數(shù)為5,則電腦獲勝,這時就彈出對話框,
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