适用于Connect Four的Minimax

时间:2015-03-29 07:05:47

标签: java algorithm minimax

我正在尝试实现minmax算法来为连接四创建AI。我遇到了相当多的麻烦,虽然我觉得我有过于复杂的事情(并且它不能正常工作),也许这里有人可以提供帮助。我将首先发布我的代码,然后是我在下面发布的问题。

这是对minmax算法的初始调用

public int getColumnForMove(ConnectFour game) 
{
    game.minimax(2, game.getCurrentPlayer(), game);
    int column = game.getBestMove();
    return column;
}

这是最初的minimax方法(它位于ConnectFour类中,而不是调用初始方法的位置是在单独的AI类中),它是一个子类,用于保存用户移入的每一列作为最小/最大分数,如果它进入该列。

class ColumnsAndScores
{
    int column;
    int score;

    ColumnsAndScores(int column, int score)
    {
        this.column = column;
        this.score = score;
    }

}

List<ColumnsAndScores> cas = new ArrayList<>();

public void minimax(int depth, int turn, ConnectFour game)
{
    cas = new ArrayList<>();
    minimaxHelper(depth, depth, turn, game);
}

以下是从每组可能的动作中获得最低或最高分数的方法:

public int getMax(List<Integer> list)
{
    int max = Integer.MIN_VALUE;
    int index = -1;

    for (int i = 0; i < list.size(); i++)
    {
        if (list.get(i) > max)
        {
            max = list.get(i);
            index = i;
        }
    }

    return list.get(index);
}

public int getMin(List<Integer> list)
{
    int min = Integer.MAX_VALUE;
    int index = -1;

    for (int i = 0; i < list.size(); i++)
    {
        if (list.get(i) < min)
        {
            min = list.get(i);
            index = i;
        }
    }

    return list.get(index);
}

这是实际的minimax方法(它有一堆注释掉的代码,表明它应该返回一系列值,这取决于如果它不是一个明确的赢或输的董事会有多好,但现在我只是试图让它根据胜负做出决定(如果在请求的深度中没有发生这种情况则会随机移动)。)

public int minimaxHelper(int originalDepth, int depth, int turn, ConnectFour game) 
{   
    //holds future game states
    ConnectFour futureGameState;

    //holds the current scores
    List<Integer> scores = new ArrayList<>(); 

    //if (not at the lowest depth)
    if (depth !=0)
    {
        if (checkForWin(turn))
        {
            //return Integer.MAX_VALUE or Integer.MIN_VALUE respectively based on who's turn it is
            return (turn % 2 == 0) ? Integer.MAX_VALUE : Integer.MIN_VALUE;

        }

        //recursively call getColumnForMove(depth--, otherTurn) for each column if the column isnt full
        for (int i = 1; i <= ConnectFour.NUM_OF_COLUMNS; i++)
        {
            futureGameState = new ConnectFour();
            futureGameState.setCurrentGameState(game.getCurrentGameState());
            futureGameState.setCurrentPlayer(game.getCurrentPlayer());
            if (futureGameState.isValidMove(i))
            {
                futureGameState.makeMove(i);
                futureGameState.switchPlayer();
                scores.add(minimaxHelper(originalDepth, depth - 1, futureGameState.getCurrentPlayer(), futureGameState));
            }
            else //if move isnt valid return the worst possible value so this column doesnt get chosen
            {
                return (turn % 2 == 0) ? Integer.MAX_VALUE : Integer.MIN_VALUE;
            }

            if (depth == originalDepth)
            {
                ColumnsAndScores newScore;
                if (turn % 2 == 0)
                    newScore = new ColumnsAndScores(i, getMax(scores));
                else
                    newScore = new ColumnsAndScores(i, getMin(scores));

                cas.add(newScore);
            }

        }

        if (turn % 2 == 0)
            return getMax(scores);
        else
            return getMin(scores);

    }
    else
    {
        if (checkForWin(turn))
        {
            //return Integer.MAX_VALUE or Integer.MIN_VALUE respectively based on who's turn it is
            return (turn % 2 == 0) ? Integer.MAX_VALUE : Integer.MIN_VALUE;

        }
        else
        {
            return 0;
        }
        //else
            //if 3 in a row with 2 open spaces that have pieces under those spaces
                //return 100
            //else if 3 in a row with 1 open space that has a piece under that space
                //return 80;
            //else if 3 in a row
                //return 60;
            //else if 2 in a row 
                //return 40
            //else
                //return 0
    }

}

最后这是一个由AI调用的方法,以便从minimax添加ColumnAndScores的列表中获得最佳移动。

public int getBestMove()
{
    int highestScore = Integer.MIN_VALUE;
  int best = -1;

  for (int i = 0; i < cas.size(); ++i) { 
      if (highestScore < cas.get(i).score) {
         highestScore = cas.get(i).score;
          best = i;
      }
  }

  if (highestScore == 0)
    return 1 + ((int) (Math.random() * 7));
  else
    return best;
}

虽然我认为存在一些逻辑错误,但我目前遇到的最大问题是当我做futureGameState = new ConnectFour(); futureGameState.setCurrentGameState(game.getCurrentGameState());

这应该把它放到一个单独的实例中,这样当我然后进行移动它应该只持续树的那个分支并且不会破坏正在播放的实际游戏,但事实并非如此。它正在改变传入游戏的实际状态。

2 个答案:

答案 0 :(得分:1)

我要解决一个问题。您应尽量不要在每个问题上包含太多问题,并在此处包含与您的问题相关的代码,例如ConnectFour类。

如果您想制作电路板的副本,您可以在不更改原件的情况下进行修改,您需要制作deep copy,而不是参考的副本。要制作房子的浅表副本,请复制房屋钥匙。如果你把它交给某人,当你回到家时看到变化并不会感到惊讶。要制作一份房子的深层副本,你可以获得第二批,并从你家的蓝图和照片中建造一座新房子。如果您将新房钥匙交给某人,他/她可能不会立即注意到这一点,但任何更改都不应直接影响您,您所做的更改不会影响收件人。

&#34; Deep copy&#34;实际上是不明确的,因为您的对象可能包含具有对象成员的对象成员。进行深层复制时,必须决定是创建任何成员对象的深层副本还是浅层副本。如果您的ConnectFour类包含Move对象的ArrayList,每个对象都是表示列的int的包装器,那么您有3个选择:

  • 您可以复制对ArrayList的引用。
  • 您可以创建一个新的ArrayList,其中包含对同一组移动的引用。
  • 您可以创建一个新的ArrayList,并引用移动的副本。

无论如何,我的猜测是你还没有嵌套的成员对象,所以你的深层复制方法可能如下所示:

public class ConnectFour{
    private int[][] board = new int[6][7];

    public setCurrentGameState(int[][] state){ 
        for(int i = 0; i<6; i++)
            for(int j=0; j<7; j++)
                board[i][j] = state[i][j];
    }
    ...

答案 1 :(得分:1)

问题很可能是由ConnectFour的实施引起的,类似于

private int[][] state;
public void setCurrentGameState(int[][] newState) {
    this.state = newState;
}

没关系,但会导致你复制&#34;游戏状态实际引用相同的 int[][] state,因此对它的任何修改都将适用于这两种状态。你想要的是

public class ConnectFour implements Cloneable<ConnectFour> {
    private static final int NUM_ROWS = 6;
    private static final int NUM_COLS = 7;
    private int[][] state = new int[NUM_ROWS][NUM_COLS];
    // ...
    public ConnectFour clone() {
        int[][] stateCopy = new int[NUM_ROWS][NUM_COLS];
        for (int i = 0; i < NUM_ROWS; i++)
            for (int j = 0; j < NUM_COLS; j++)
                stateCopy[i][j] = this.state[i][j];
        ConnectFour cloned = new ConnectFour();
        cloned.setCurrentGameState(stateCopy);
        // copy other fields over to cloned
        return cloned;
    }
}