マルバツゲーム：賢いプレイヤー
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前回のソースに、新たにPlayerを追加しました。 RandomPlayerと対決した場合、完封できることを確認しました。 また、追加したPlayer同士だと常に引き分けになります。
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import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.Set;
public class TicTacToe {
public static final int SIZE = 3;
private static final Pair[][] lines_ = new Pair[][] {
{ Pair.get(0, 0), Pair.get(0, 1), Pair.get(0, 2) },
{ Pair.get(1, 0), Pair.get(1, 1), Pair.get(1, 2) },
{ Pair.get(2, 0), Pair.get(2, 1), Pair.get(2, 2) },
{ Pair.get(0, 0), Pair.get(1, 0), Pair.get(2, 0) },
{ Pair.get(0, 1), Pair.get(1, 1), Pair.get(2, 1) },
{ Pair.get(0, 2), Pair.get(1, 2), Pair.get(2, 2) },
{ Pair.get(0, 0), Pair.get(1, 1), Pair.get(2, 2) },
{ Pair.get(2, 0), Pair.get(1, 1), Pair.get(0, 2) }, };
public static final List<List<Pair>> LineList = new ArrayList<List<Pair>>();
static {
for (Pair[] line: lines_) {
List<Pair> list = new ArrayList<Pair>();
for (Pair pair: line) {
list.add(pair);
}
LineList.add(Collections.unmodifiableList(list));
}
}
private final Mark[][] fields_ = new Mark[SIZE][SIZE];
public TicTacToe() {
for (int x = 0; x < SIZE; x++) {
for (int y = 0; y < SIZE; y++) {
fields_[x][y] = Mark.E;
}
}
}
public Mark getMark(Pair pair) {
return fields_[pair.x][pair.y];
}
public void setMark(Pair pair, Mark mark) {
fields_[pair.x][pair.y] = mark;
}
public boolean nextStep(Pair pair, Mark mark) {
if (getMark(pair) != Mark.E)
return false;
setMark(pair, mark);
return true;
}
public Mark isEndGame() {
for (Pair[] row : lines_) {
Mark m = null;
boolean isSame = true;
for (Pair cell : row) {
Mark mark = fields_[cell.x][cell.y];
if (m == null) {
m = mark;
continue;
}
if (m != mark) {
isSame = false;
break;
}
}
if (isSame)
return m;
}
return Mark.E;
}
@Override
public String toString() {
StringBuilder builder = new StringBuilder();
builder.append(String.format("%s|%s|%s%n",
toString(getMark(Pair.get(0, 0))),
toString(getMark(Pair.get(1, 0))),
toString(getMark(Pair.get(2, 0)))));
builder.append(String.format("-+-+-%n"));
builder.append(String.format("%s|%s|%s%n",
toString(getMark(Pair.get(0, 1))),
toString(getMark(Pair.get(1, 1))),
toString(getMark(Pair.get(2, 1)))));
builder.append(String.format("-+-+-%n"));
builder.append(String.format("%s|%s|%s%n",
toString(getMark(Pair.get(0, 2))),
toString(getMark(Pair.get(1, 2))),
toString(getMark(Pair.get(2, 2)))));
return builder.toString();
}
private String toString(Mark mark) {
switch (mark) {
case O:
case X:
return mark.toString();
case E:
default:
return " ";
}
}
public static void main(String[] args) {
Player random1 = new RandomPlayer(Mark.O, "random1");
Player random2 = new RandomPlayer(Mark.X, "random2");
Player think1 = new ThinkingPlayer(Mark.O, "think1");
Player think2 = new ThinkingPlayer(Mark.X, "think2");
playGame(random1, random2);
playGame(think1, random2);
playGame(random1, think2);
playGame(think1, think2);
}
private static void playGame(Player player1, Player player2) {
int maxTurn = TicTacToe.SIZE * TicTacToe.SIZE;
int[] result = new int[3];
for (int round = 0; round < 10000; round++) {
TicTacToe game = new TicTacToe();
for (int turn = 0; turn <= maxTurn; turn++) {
if (turn == maxTurn) {
result[2]++;
break;
} else if (turn % 2 == 0) {
player1.put(game);
} else {
player2.put(game);
}
Mark mark = game.isEndGame();
if (mark == Mark.O) {
result[0]++;
break;
} else if (mark == Mark.X) {
result[1]++;
break;
}
}
}
System.out.println("Result:");
System.out.printf("%s won: %d%n", player1.name, result[0]);
System.out.printf("%s won: %d%n", player2.name, result[1]);
System.out.printf("draw game : %d%n", result[2]);
}
}
enum Mark {
E {
@Override public Mark getOpponent() { return E; }
},
O {
@Override public Mark getOpponent() { return X; }
},
X {
@Override public Mark getOpponent() { return O; }
};
public abstract Mark getOpponent();
}
class Pair {
public final int x;
public final int y;
private Pair(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
private static final List<Pair> cache = new ArrayList<Pair>();
static {
for (int x = 0; x < TicTacToe.SIZE; x++) {
for (int y = 0; y < TicTacToe.SIZE; y++) {
cache.add(new Pair(x, y));
}
}
}
public static Pair get(int x, int y) {
return cache.get(x * TicTacToe.SIZE + y);
}
@Override
public int hashCode() {
return x * 3 + y;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj == this) return true;
if (!(obj instanceof Pair)) return false;
Pair other = (Pair) obj;
return this.x == other.x && this.y == other.y;
}
}
abstract class Player {
public final Mark mark;
public final String name;
public Player(Mark mark, String name) {
this.mark = mark;
this.name = name;
}
public abstract void put(TicTacToe game);
}
class RandomPlayer extends Player {
private final Random random_ = new Random();
public RandomPlayer(Mark mark, String name) {
super(mark, name);
}
@Override
public void put(TicTacToe game) {
if (game.isEndGame() != Mark.E) return;
for (;;) {
Pair pair = getNextPair();
boolean res = game.nextStep(pair, mark);
if (res)
break;
}
}
private Pair getNextPair() {
return Pair.get(random_.nextInt(TicTacToe.SIZE), random_.nextInt(TicTacToe.SIZE));
}
}
class ThinkingPlayer extends Player {
private static final Pair CENTER = Pair.get(1, 1);
private static final List<Pair> CORNER = new ArrayList<Pair>();
private static final List<Pair> SIDES = new ArrayList<Pair>();
public ThinkingPlayer(Mark mark, String name) {
super(mark, name);
CORNER.add(Pair.get(0, 0));
CORNER.add(Pair.get(2, 2));
CORNER.add(Pair.get(2, 0));
CORNER.add(Pair.get(0, 2));
SIDES.add(Pair.get(1, 0));
SIDES.add(Pair.get(1, 2));
SIDES.add(Pair.get(0, 1));
SIDES.add(Pair.get(2, 1));
}
@Override
public void put(TicTacToe game) {
if (game.isEndGame() != Mark.E) return;
int turn = 0;
Map<Pair, Boolean> map = new HashMap<Pair, Boolean>();
for (int x = 0; x < TicTacToe.SIZE; x++) {
for (int y = 0; y < TicTacToe.SIZE; y++) {
Pair pair = Pair.get(x, y);
Mark mark = game.getMark(pair);
if (mark == Mark.E) continue;
turn++;
map.put(pair, mark == this.mark);
}
}
switch (turn) {
case 0:
case 1:
priorityStep(game);
break;
case 2:
{
if (map.get(CENTER) == null) {
game.nextStep(CENTER, this.mark);
} else {
for (int index = 0, size = CORNER.size(); index < size; index++) {
if (map.get(CORNER.get(index)) == Boolean.FALSE) {
int i = (index & 2) + (~index & 1);
boolean step = game.nextStep(CORNER.get(i), this.mark);
if (step) return;
}
}
priorityStep(game);
}
}
break;
case 3:
{
Set<Pair> winPair = searchWinPair(game, this.mark.getOpponent());
if (!winPair.isEmpty()) {
boolean step = game.nextStep(winPair.toArray(new Pair[0])[0], this.mark);
if (!step) throw new IllegalStateException(game.toString());
return;
}
if (game.getMark(CENTER) == this.mark) {
if ((game.getMark(CORNER.get(0)) == this.mark.getOpponent() && game.getMark(CORNER.get(1)) == this.mark.getOpponent())
|| (game.getMark(CORNER.get(2)) == this.mark.getOpponent() && game.getMark(CORNER.get(3)) == this.mark.getOpponent())) {
for (Pair pair: SIDES) {
boolean step = game.nextStep(pair, this.mark);
if (step) return;
}
}
}
Set<Pair> goodPair = searchGoodPair(game, this.mark.getOpponent());
if (!goodPair.isEmpty()) {
boolean step = game.nextStep(goodPair.toArray(new Pair[0])[0], this.mark);
if (!step) throw new IllegalStateException(game.toString());
return;
}
priorityStep(game);
}
break;
default:
{
Set<Pair> winPair = searchWinPair(game, this.mark);
if (!winPair.isEmpty()) {
boolean step = game.nextStep(winPair.toArray(new Pair[0])[0], this.mark);
if (!step) throw new IllegalStateException(game.toString());
return;
}
Set<Pair> losePair = searchWinPair(game, this.mark.getOpponent());
if (!losePair.isEmpty()) {
boolean step = game.nextStep(losePair.toArray(new Pair[0])[0], this.mark);
if (!step) throw new IllegalStateException(game.toString());
return;
}
Set<Pair> noGoodPair = searchGoodPair(game, this.mark.getOpponent());
if (!noGoodPair.isEmpty()) {
boolean step = game.nextStep(noGoodPair.toArray(new Pair[0])[0], this.mark);
if (!step) throw new IllegalStateException(game.toString());
return;
}
Set<Pair> goodPair = searchGoodPair(game, this.mark);
if (!goodPair.isEmpty()) {
boolean step = game.nextStep(goodPair.toArray(new Pair[0])[0], this.mark);
if (!step) throw new IllegalStateException(game.toString());
return;
}
priorityStep(game);
}
break;
}
}
private void priorityStep(TicTacToe game) {
boolean step = false;
{
step = game.nextStep(CENTER, this.mark);
if (step) return;
}
for (Pair pair: CORNER) {
step = game.nextStep(pair, this.mark);
if (step) return;
}
for (Pair pair: SIDES) {
step = game.nextStep(pair, this.mark);
if (step) return;
}
}
private Set<Pair> searchWinPair(TicTacToe game, Mark mark) {
Set<Pair> list = new HashSet<Pair>();
for (List<Pair> line: TicTacToe.LineList) {
int count = 0;
Pair empty = null;
for (Pair pair: line) {
if (game.getMark(pair) == mark) {
count++;
} else if (game.getMark(pair) == mark.getOpponent()) {
count = -1;
break;
} else {
empty = pair;
}
}
if (count == 2 && empty != null) list.add(empty);
}
return list;
}
private Set<Pair> searchGoodPair(TicTacToe game, Mark mark) {
Set<Pair> list = new HashSet<Pair>();
for (int x = 0; x < TicTacToe.SIZE; x++) {
for (int y = 0; y < TicTacToe.SIZE; y++) {
Pair pair = Pair.get(x, y);
if (game.getMark(pair) == Mark.E) {
game.setMark(pair, mark);
Set<Pair> winPair = searchWinPair(game, mark);
if (winPair.size() > 1) list.add(pair);
game.setMark(pair, Mark.E);
}
}
}
return list;
}
}
|
微妙な感じですがとりあえず･･･CleverPlayerを追加しました。
1万回対戦させてみたところ
Cleverが先行
Clever won:9,379
Random won:0
draw :621
Randomが先行
Clever won:8,596
Random won:0
draw :1,404
Clever vs Clever
Clever won:0
Clever won:0
draw :10,000
という感じでした。戦略は優先度順に
- 置けば勝ち、置かなければ負ける、という位置があればそこに置く
-
自分が後手で1ターン目に相手が真ん中に置かなかった場合の2ターン目
- 相手が置いているところが全て角なら角以外の淵に置く
- でなければ相手の置いているところから距離が一番近い角に置く
- 真ん中が空いていれば真ん中に置く
- 角が空いていれば角に置く
- 置けるところに置く
としてみました。
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class TicTacToe(val players:List[Player]) {
val size = 3
protected val field = new Array[Array[char]](size,size)
val lines = (_stline((v,v2) => (v,v2))++_stline((v,v2) => (v2,v))++
List(((size-1).until(-1,-1)).map(v=> (v,(size-1-v)))) ++
List((0 until size).map(v=>(v,v)))).map(_.toList)
def _stline(f:(int,int) => Pair[int,int]) =
(0 until size).map(v => (0 until size).map(v2 => f(v,v2)))
def start:Option[Player] = {
for(val i<-(0 until size); val j<-(0 until size)) { field(i)(j) = ' '}
Stream.const(players).flatMap(v=>v).take(size*size).find {player =>
val p@Pair(y,x) = player.put(this)
if(!available_?(p)) error("Oops!")
field(y)(x) = player.mark
judge
}
}
def judge = lines.exists(l => l.forall(!available_?(_)) && l.forall(v => at(l(0)) == at(v)))
def available_?(pos:Pair[int,int]) = at(pos) equals ' '
def at(pos:Pair[int,int]) = field(pos._1)(pos._2)
def at_eq(pos:Pair[int,int], mark:char) = at(pos) equals mark
def enemy_of(player:Player) = players.find{_.mark != player.mark}.get
}
abstract class Player{
val mark:char
val name:String
def put(ttt:TicTacToe):Pair[int,int]
}
class RandomPlayer(override val mark:char, override val name:String) extends Player{
val rnd = new Random
override def put(ttt:TicTacToe) = {
def _n = (rnd.nextInt(ttt.size), rnd.nextInt(ttt.size))
def next(v:Pair[int,int]):Stream[Pair[int,int]] = Stream.cons(v, next(_n))
next(_n).find(ttt.available_?).get
}
}
class CleverPlayer(override val mark:char, override val name:String) extends Player {
override def put(ttt:TicTacToe):Pair[int,int] = {
val enemy = ttt.enemy_of(this)
val return_if_available_find = (l:Seq[Pair[int,int]]) => l.find(ttt.available_?) match {
case Some(pos) => return pos
case _ => ()
}
def line2(v:char) = ttt.lines.filter(_.count(ttt.at_eq(_,v)) == 2)
return_if_available_find(List(mark, enemy.mark).flatMap(line2).flatMap(v=>v))
val all = (for(val i<-(0 until ttt.size); val j<-(0 until ttt.size)) yield (i,j)).toList
val center = (ttt.size/2, ttt.size/2)
val corners = List((0,0), (ttt.size-1,ttt.size-1), (0,ttt.size-1), (ttt.size-1, 0))
val others = all.diff(center::corners)
if(all.count(ttt.at_eq(_, enemy.mark)) == 2 && ttt.at_eq(center, this.mark)) {
if(!others.forall(ttt.available_?)) {
val ps = all.filter(ttt.at_eq(_, enemy.mark))
def vecv(a:Pair[int,int]) = (0 /: ps){(r, p) => r+(a._1 - p._1).abs+(a._2 - p._2).abs}
return_if_available_find(corners.sort(vecv(_) < vecv(_)))
}
return_if_available_find(others)
}
return_if_available_find(List(center))
return_if_available_find(corners)
others.find(ttt.available_?).get
}
}
|
こんにちは。前回投稿した#6205を改造してプレイヤをつくりました。今回は1ソースのお手軽実装です。 元のシステムの流れを変えないようにしながらも幾らか追加点がありますがシステムのコードが長いので省略させていただきます。 で、ベターなほうのプレイヤ同士だと全部引き分けでした。ランダム要素が無いのでしょうがないですね。 あと、盤面の幅は３に依存しています。 あぁ、バグ取りはしましたけど保障はしません。
Result:
Random Player.[103] BetterThinkPlayer.[7210] Draw[2687]
BetterThinkPlayer.[9287] Random Player.[0] Draw[713]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 | #include "Player.h"
class BetterPlayer:public Player{//長さ３専用
public:
char*GetName(){ return "BetterThinkPlayer.";}
void Play(MBGame& in){
if(in.HasEmpty() && in.Length()>3) {
while(in.SetStone(rand()%in.Length(),rand()%in.Length(),Mark_));
return;
}
//マスの重み
short Point[]={ 43,27 ,41,
28,100,26,
42,29 ,44,
};
int op=0;
do{
if(!in.HasEmpty()) return;
think(in,Point,sizeof(Point));
for(int i=0;i<sizeof(Point);i++){
if(Point[i] >Point[op]){
op=i;
}
}
Point[op]=-10000;
}while(!in.SetStone(op%3,op/3,Mark_));
}
protected:
void think(MBGame& in,short Point[],int N){
const short Posi = 10;
const short Nega = -5;
const short denger =9999;
char Lines[8][3]={
{0,1,2},{3,4,5},{6,7,8},//横
{0,3,6},{1,4,7},{2,5,8},//縦
{0,4,8},{2,4,6},//斜め
};
char Side[9][9]={
{1,3,-1},//-1は番兵
{0,2,4,-1},
{1,5,-1},
{0,4,6,-1},
{0,1,2,3,5,6,7,8,-1},
{2,4,8,-1},
{3,7,-1},
{6,4,8,-1},
{5,7,-1},
};
for(int i=0;i<9;i++){//こまの配置による判定
for(int j=0;Side[i][j]!= -1;j++){
int x=0,y=0;
int N = Side[i][j];
x = N%3;
y = N/3;
Mark M= in.At(x,y);
if(M == Mark_) Point[Side[i][j]]+= Posi;
if(M != Mark_ && M != None ) Point[Side[i][j]]+= Nega;
}
}
for(int i=0;i<8;i++){//超危ない時の判定
int P=0;
int x=0,y=0;
for(int j=0;j<3;j++){
int N= Lines[i][j];
x = N%3;
y = N/3;
Mark M = in.At(x,y);
if(M == Mark_) P++;
if(M != None && M != Mark_) P--;
}
for(int j=0;j<3;j++){
if(P == 2) Point[Lines[i][j]]+=denger;
if(P == -2) Point[Lines[i][j]]+=denger;
}
}
}
};
|
バグ見つけてしまいました。面目ない。 コメントの位置を参考にして必要なら差し替えてください。
Random Player.[293] BetterThinkPlayer.[8721] Draw[986]
BetterThinkPlayer.[9858] Random Player.[0] Draw[142]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 | for(int i=0;i<9;i++){//こまの配置による判定
int x,y;
x = i%3;
y = i/3;
Mark M= in.At(x,y);
for(int j=0;Side[i][j]!= -1;j++){
if(M == Mark_) Point[Side[i][j]]+= Posi;
if(M != Mark_ && M != None ) Point[Side[i][j]]+= Nega;
}
}
|
プレイヤの説明が抜けてましたね。
基本構造。
評価関数というものを使っています。
説明。
Ｐｌａｙの中の変数Ｐｏｉｎｔにマスの重みを持たせています。優先順位は「１、真ん中。２、隅。３、残り。」 重みの高い順に選んでいっておける場所を発見したら手を終了します。 で、重みは変化します。 あるポイントに自分のコマがあったら周りをポイント＋。逆に相手のコマがあったらポイント-しています。さらに危険な場所を発見したら巨数を＋して回避にあてます。重みをいじれば幾らかバリエーションがだせます。そんな感じの流れです。
最後に。
幾らか急いだために作りこみが甘かったことをここに懺悔いたします。 修正版だと先手が常に勝つようになってしまいました。重みを調整すれば平等になります。
AIぽい解だと思います。この方法を使えば、評価関数をうまく設定することで４×４などへの応用がききそうです。
一つ言わせていただくと、BetterThinkPlayerが後攻の場合、わずかですがランダムプレイヤーに負ける結果があります。実は匿名さんのBetterThinkPlayerには急所があり、そこを先攻に狙われると負けてしまうのです。その部分を改善すれば、無敗のBestThinkPlayerになると思います。ぜひやってみてください。
（出題者としては、ここで皆さんが悩んでくれることを期待していました）
1 2 3 4 5 6 7 | ヒント：
short Point[]={ 20,15 ,18,
14,16,13,
17,12 ,19,
};
このような重み付けの相手に弱くはありませんか？
（実際に試してはいないので、違ったらスミマセン。）
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できるとわかっていても結構骨が折れますね。大分思考のコードが変わってしまいました。はぁ～。限界！
色々考えながら、みながら、こねていった感じです。5時間くらいかかりましたよ。 データテーブルたくさん書いたので読みにくいと思います。自分でも明日になったらよめないとおもいます。orz
結果は重要でない奴は適当に端折っています。
Result:
Random Player.[36] BetterThinkPlayer.[882] Draw[82]
Random Player.[40] BetterThinkKiller.[870] Draw[90]
BetterThinkKiller.[1] BetterThinkPlayer.[0] Draw[0] ランダム要素なし
BetterThinkPlayer.[0] MoreBetterPlayer.[0] Draw[1] ランダム要素なし
BetterThinkKiller.[0] MoreBetterPlayer.[0] Draw[1] ランダム要素なし
MoreBetterPlayer.[0] BetterThinkKiller.[0] Draw[1] ランダム要素なし
MoreBetterPlayer.[953] Random Player.[0] Draw[47]
Random Player.[0] MoreBetterPlayer.[8331] Draw[1669]
システムのコードをさらにマイナーアップデートしましたが、長すぎるので省略します。アップローダがあれば融通きくんですけどねぇ。プロジェクトをZip圧縮して８kbくらいでした。おっと。これはいいか。
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#include "Player.h"
class MoreBetterPlayer:public Player{//長さ３専用っていうか最適化しちゃった。。。
public:
char*GetName(){ return "MoreBetterPlayer.";}
void Play(MBGame& in){
if(in.HasEmpty() && in.Length()>3) {
while(in.SetStone(rand()%in.Length(),rand()%in.Length(),Mark_));
return |
syat
#6207()
Rating0/2=0.00
マルバツゲームで、賢いプレイヤーの思考ルーチンを実装してください。
賢いといってもいろいろありますが、
１．負けない
２．できるだけ勝つ
という条件でいってみたいと思います。
ランダムプレイヤーと１万回バトルした結果（勝ち・負け・分け）を表示してください。
先攻になっても後攻になっても無敗！となれば言うことなしです。
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