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Python游戏开发实例之graphics实现AI五子棋

2024-04-02 19:55

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前言

利用Python+graphics模块实现AI五子棋。
让我们愉快地开始吧~~~

效果展示

在这里插入图片描述

源码


import sys
import cfg

from modules.misc.Buttons import *
from modules.ai.playWithAI import *
from modules.online.playOnline import *
from PyQt5.QtGui import *
from PyQt5.QtCore import *
from PyQt5.QtWidgets import *

'''游戏开始界面'''
class gameStartUI(QWidget):
	def __init__(self, parent=None, **kwargs):
		super(gameStartUI, self).__init__(parent)
		self.setFixedSize(760, 650)
		self.setWindowTitle('五子棋-微信号: ilove-python')
		self.setWindowIcon(QIcon(cfg.ICON_FILEPATH))
		# 背景图片
		palette = QPalette()
		palette.setBrush(self.backgroundRole(), QBrush(QPixmap(cfg.BACKGROUND_IMAGEPATHS.get('bg_start'))))
		self.setPalette(palette)
		# 按钮
		# --人机对战
		self.ai_button = PushButton(cfg.BUTTON_IMAGEPATHS.get('ai'), self)
		self.ai_button.move(250, 200)
		self.ai_button.show()
		self.ai_button.click_signal.connect(self.playWithAI)
		# --联机对战
		self.online_button = PushButton(cfg.BUTTON_IMAGEPATHS.get('online'), self)
		self.online_button.move(250, 350)
		self.online_button.show()
		self.online_button.click_signal.connect(self.playOnline)
	'''人机对战'''
	def playWithAI(self):
		self.close()
		self.gaming_ui = playWithAIUI(cfg)
		self.gaming_ui.exit_signal.connect(lambda: sys.exit())
		self.gaming_ui.back_signal.connect(self.show)
		self.gaming_ui.show()
	'''联机对战'''
	def playOnline(self):
		self.close()
		self.gaming_ui = playOnlineUI(cfg, self)
		self.gaming_ui.show()


'''run'''
if __name__ == '__main__':
	app = QApplication(sys.argv)
	handle = gameStartUI()
	font = QFont()
	font.setPointSize(12)
	handle.setFont(font)
	handle.show()
	sys.exit(app.exec_())

开发工具

Python版本： 3.6.4

环境搭建

安装Python并添加到环境变量即可。

注：
graphics模块在相关文件中已经提供，就是一个py文件，直接放在当前路径或者放到python安装文件夹下的site-packages文件夹内均可。

原理简介

对于五子棋这样的博弈类AI，很自然的想法就是让计算机把当前所有可能的情况都尝试一遍，找到最优的落子点。这里有两个问题：

（1）如何把所有可能的情况都尝试一遍；

（2）如何定量判断某落子点的优劣。

对于第一个问题，其实就是所谓的博弈树搜索，对于第二个问题，其实就是所谓的选择评估函数。评估函数的选取直接决定了AI算法的优劣，其形式也千变万化。可以说，每个评估函数就是一个选手，对不同的棋型每个选手自然有不同的看法和应对措施，当然他们的棋力也就因此各不相同了。

但博弈树搜索就比较固定了，其核心思想无非是让计算机考虑当前局势下之后N步所有可能的情况，其中奇数步（因为现在轮到AI下）要让AI方的得分最大，偶数步要让AI方的得分最小（因为对手也就是人类，也可以选择最优策略）。

当然这样的搜索其计算量是极大的，这时候就需要剪枝来减少计算量。例如下图：

其中A代表AI方，P代表人类方。AI方搜索最大值，人类方搜索最小值。因此Layer3的A1向下搜索的最终结果为4，Layer3的A2向下搜索，先搜索Layer4的P3，获得的分值为6，考虑到Layer2的P1向下搜索时取Layer3的A1和A2中的较小值，而Layer3的A2搜索完Layer4的P3时，其值就已经必大于Layer3的A1了，就没有搜索下去的必要了，因此Layer3到Layer4的路径3就可以剪掉了。

上述搜索策略其实质就是：

minimax算法+alpha-beta剪枝算法。

了解了上述原理之后，就可以自己写代码实现了。当然实际实现过程中，我做了一些简化，但万变不离其宗，其核心思想都是一样的。

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