Question

我正在尝试设计一个搜索最佳动作的函数模板对于任何游戏 - 当然这个功能模板的用户必须实现一些游戏特定的功能。我想要做的是概括具有功能模板的alpha beta搜索算法。

此功能模板的声明如下所示：

template<class GameState, class Move,
         class EndGame, class Evaluate, class GetMoves, class MakeMove)
int alphaBetaMax(GameState g, int alpha, int beta, int depthleft);

该功能必须包括：

确定游戏是否已结束：bool EndGame(g)
评估游戏状态：int Evaluate(g)
获取可能的动作：std::vector<Move> moves = GetMoves(g)
采取行动：Gamestate gnew = MakeMove(g, moves[i])

你认为该函数有多个模板参数吗？有办法吗？减少参数的数量？一个想法是使用成员扩展GameState类评估游戏状态或决定游戏是否结束。但是alpha beta 搜索树包含许多可能导致的Gamestate实例不必要的内存要求，因此我想保持Gamestate小。一般来说，功能模板实际上是正确的方式吗？

Answer 1

您可以定义一个抽象界面，例如game_traits，并为每个游戏设置专门的game_traits实现：

template<typename Game>
class game_traits {
  ...
};

class Chess {
  ...
};

template<>
class game_traits<Chess> {
  static bool endGame(Chess game);
  ...
};

template <typename Game, typename traits = game_traits<Game> >
int alphaBetaMax(Game game, int alpha, int beta, int depthleft) {
  ended = traits::endGame(game);
  ...
}

请参阅C ++标准库中的char_traits如何在那里使用它。

或者，您可以将它们作为Game类的方法，因为您将它作为模板参数提供，所以您不需要从某个抽象类继承。当你的模板函数试图访问时，你会发现一个，也许不那么透明的编译错误，例如game.has_ended（），当没有这样的方法时。这种机制在标准模板库中也经常使用。

顺便说一句，有一个新功能计划用于此;概念：

auto concept GameType<typename Game>
{
  bool has_ended(Game&);
  ...
};

template<typename Game> requires GameType<Game>
int alphaBetaMax(Game game, int alpha, int beta, int depthleft) {
  bool ended = game.has_ended();
  ...
}

不幸的是，概念被推迟到标准的未来版本，并且还没有出现在c ++ 0x中:(

Answer 2

据我所知，我会稍微总结一下：

GameState，EndGame，GetMoves，Evaluate - 使用单一特征包装类型GameStateTraits
MakeMove是单独算法的责任，因此GameMovePolicy

我故意将特征和政策区分为单独的类型。正如在Boost的Generic Programming Techniques中所解释的那样，特征通常包含类型信息，类型属性的描述。这个想法非常适合携带静态信息，即游戏状态。策略提供行为 - MakeMove是游戏动态，行为算法的一部分。

template<typename GameStateTraits, typename GameMovePolicy>
int alphaBetaMax(GameStateTraits const& state, int alpha, int beta, int depthleft);

Answer 3

向类中添加方法不会使该类的对象变大。这些方法为整个类存储一次，并由任何实例上的调用使用。因此，将函数添加到GameState类不会导致算法需要更多内存。

然后，函数模板只需要单个参数GameState，并且需要用作此参数的类来实现正确的方法。

更灵活的方法是在算法中简单地使用自由函数：

template<class GameState>
int alphaBetaMax(GameState g, int alpha, int beta, int depthleft) {
   if (endGame(g)) {
     return 1;
   }
   std::vector<Move> moves = getMoves(g);
   // ...   
}

此处endGame和getMoves是相关名称，它们取决于模板参数（因为它们将g作为参数）。因此，在声明模板时，编译器不会搜索这些名称的实际定义（它还不知道这些函数应该具有什么类型，因为尚未指定GameState）。

只有在实例化模板时，才需要提供符合模板中使用方式的这些函数的重载：

struct MyGameState {};

bool endGame(const MyGameState &st) {
  return false;
}

std::vector<Move> getMoves(const MyGameState &st) {
  // ...
}

void tst() {
  MyGameState s;
  alphaBetaMax(s, 1, 1, 1); // uses the new functions
}

通过这种方式，您可以将任何GameState对象调整为算法，而无需在这些对象上使用特殊方法。为了避免使用这些新函数污染全局命名空间，您可以将它们放入自己的命名空间或特征类中。

所以基本上你可以省略额外的模板参数，只要在实例化模板后定义正确名称和类型的函数。

Answer 4

我个人认为这是：

int alphaBetaMax(GameState *g, Move *move, EndGame *endgame, 
    Evaluate *evaluate, GetMoves* getmoves, MakeMove* makemove, 
    int alpha, int beta, int depthleft);

你称之为：

GameState gs;
alphaBetaMax(&gs, new ChessMove(), new ChessEndGame(), new ChessEvaluate(),
    new ChessGetMoves(), new ChessMakeMove(), a, b, 40);

函数本身会删除每个指针但游戏状态（我假设你的函数返回结果，其他一切都是临时的？）。

现在更好的方法是通过一个可以完成所有任务的类，因为“make move”，“get move”，“evaluate”，它们都是相同逻辑的一部分。没有理由创建5个不同的类，C ++允许您覆盖类中的多个虚函数。

Answer 5

太多了？为什么它是一个模板？这就是“用无限锤击打钉子”，你需要小心使用模板。尤其是人工智能，其中大多数问题在很大程度上是棘手的，性能至关重要。

Answer 6

天真的问题：游戏状态评估和“游戏已经结束”的决定不应该是游戏状态类中的其他方法（你写了成员），因此不占用额外的每个实例内存？只是问......

使用C ++进行通用Alpha Beta搜索

6 个答案: