Board Game Artificial Intelligence: Minimax Algorithm: 8 Kauj Ruam

2024 Tus sau: John Day | [email protected]. Kawg hloov kho: 2024-01-30 09:26

Puas tau xav tsis thoob tias lub khoos phis tawj koj ua si tiv thaiv hauv chess lossis tus lej cim tau ua li cas? Zoo saib tsis muaj ntau tshaj li Cov Lus Qhia rau nws yuav qhia koj yuav ua li cas thiaj yooj yim tab sis siv tswv yim dag (AI) siv Minimax Algorithm! Los ntawm kev siv Minimax Algorithm, AI ua phiaj xwm zoo thiab xav tawm txav mus los (lossis tsawg kawg yog ua raws li kev xav). Tam sim no, kuv tsuas tuaj yeem muab koj cov cai rau AI uas kuv tau ua, tab sis qhov ntawd yuav tsis lom zem. Kuv mam piav qhia cov laj thawj tom qab khoos phis tawj xaiv.

Hauv Cov Lus Qhia no, Kuv yuav taug koj hla cov kauj ruam yuav ua li cas thiaj ua tau AI rau Othello (AKA Reversi) hauv nab hab sej. Koj yuav tsum muaj kev nkag siab nruab nrab ntawm yuav ua li cas rau cov lej hauv nab hab sej ua ntej tackling txoj haujlwm no. Nov yog ob peb lub vev xaib zoo los saib los npaj koj rau qhov Qhia Qhia no: w3schools lossis learnpython. Qhov kawg ntawm Cov Lus Qhia no, koj yuav tsum muaj AI uas yuav ua rau suav qhov txav thiab yuav tsum muaj peev xwm kov yeej tib neeg feem ntau.

Vim tias Cov Lus Qhia no yuav yog qhov tseem ceeb cuam tshuam nrog yuav ua li cas thiaj tsim tau AI, Kuv yuav tsis piav qhia yuav ua li cas tsim cov game hauv nab. Hloov chaw, Kuv yuav muab txoj cai rau kev ua si uas tib neeg tuaj yeem ua si tiv thaiv lwm tus tib neeg thiab hloov kho nws kom koj tuaj yeem ua si game uas tib neeg ua si tiv thaiv AI.

Kuv kawm paub tsim AI li cas los ntawm txoj haujlwm caij ntuj sov ntawm Columbia SHAPE. Kuv muaj lub sijhawm zoo nyob ntawd yog li saib lawv lub vev xaib seb koj puas xav paub.

Tam sim no uas peb tau txais kev xa khoom tawm ntawm txoj kev, cia peb pib coding!

(Kuv muab ob peb daim ntawv sau rau hauv cov duab yog li nco ntsoov saib lawv)

Khoom siv

Nov yog qhov yooj yim:

1) Khoos phis tawj nrog thaj tsam nab nab xws li Spyder lossis IDLE

2) Rub cov ntawv rau Othello game los ntawm kuv GitHub

3) Koj lub hlwb nrog kev ua siab ntev teeb tsa

Kauj Ruam 1: Rub Cov Ntawv Uas Yuav Tsum Tau Ua

Thaum koj nkag mus rau hauv kuv GitHub, koj yuav tsum pom 5 cov ntawv. Rub tawm tag nrho 5 thiab muab lawv tso rau hauv tib daim nplaub tshev. Ua ntej peb khiav qhov kev ua si, qhib txhua cov ntaub ntawv hauv ib puag ncig spyder.

Nov yog cov ntaub ntawv ua:

1) othello_gui.py cov ntaub ntawv no tsim cov game game rau cov players ua si (txawm yog tib neeg lossis khoos phis tawj)

2) othello_game.py cov ntaub ntawv no ua ob lub khoos phis tawj sib ntaus sib tua yam tsis muaj gameboard thiab tsuas yog qhia cov qhab nia thiab txav mus rau txoj haujlwm

3) ai_template.py qhov no yog qhov uas koj yuav muab tag nrho koj cov cai los ua koj li AI

4) randy_ai.py qhov no yog AI ua ntej uas xaiv nws cov kev txav txav

5) othello_shared.py ib pawg ntawm cov haujlwm ua ntej uas koj tuaj yeem siv los ua koj li AI xws li txhawm rau txheeb xyuas qhov muaj txav, cov qhab nia, lossis lub xeev pawg thawj coj saib

6) Peb lwm cov ntaub ntawv: Puma.py, erika_5.py, thiab nathan.py, ua los ntawm kuv, Erika, thiab Nathan feem los ntawm SHAPE program, cov no yog peb qhov AIs sib txawv nrog cov cim tshwj xeeb

Kauj Ruam 2: Yuav Ua Li Cas Qhib thiab Ua Si Python Othello

Thaum koj muaj tag nrho cov ntaub ntawv qhib, hauv qab kaum sab xis ntawm lub vijtsam, ntaus "khiav othello_gui.py" thiab ntaus nkag rau hauv IPython Console. Los yog hauv Mac lub davhlau ya nyob twg, ntaus "nab nab othello_gui.py" (tom qab koj nyob hauv daim nplaub tshev yog lawm) Tom qab ntawd lub rooj tsavxwm yuav tsum tshwm ntawm koj lub vijtsam. Hom no yog tib neeg vs tib neeg hom. Lub teeb mus ob thiab tsaus ua ntej. Saib kuv cov vis dis aus yog tias koj tsis meej pem. Nyob saum toj kawg nkaus, muaj tus qhab nia ntawm txhua cov nplais xim. Ua si, nyem qhov chaw txav mus siv tau los tso cov pobzeb nyob ntawd thiab tom qab ntawd muab lub khoos phis tawj rau koj tus nrog sib ntaus uas yuav ua ib yam thiab rov ua dua.

Yog tias koj tsis paub yuav ua li cas ua si Othello, nyeem cov cai no los ntawm ultra board lub vev xaib:

Dub ib txwm txav ua ntej. Kev txav mus los yog ua los ntawm kev tso lub disc ntawm cov neeg uas ua ntawv xim rau ntawm lub rooj tsavxwm hauv txoj haujlwm uas "tawm-sab" ib lossis ntau dua ntawm tus yeeb ncuab lub discs. Ib lub disc lossis kab ntawm cov discs tau nthuav tawm thaum nws nyob ib puag ncig ntawm qhov kawg los ntawm discs ntawm cov xim sib txawv. Ib lub disc tuaj yeem nthuav tawm ib qho ntawm cov discs hauv ib lossis ntau kab hauv ib qho kev taw qhia (kab rov tav, ntsug, kab pheeb ces kaum) …. (nyeem tag ntawm lawv lub vev xaib)

Qhov sib txawv ntawm thawj qhov kev ua si thiab qhov kev ua si nab nab yog tias thaum tsis muaj kev txav mus los raug rau ib tus neeg ua si qhov kev ua si xaus

Tam sim no koj tuaj yeem ua si game nrog phooj ywg, cia ua AI uas koj tuaj yeem ua si nrog.

Kauj Ruam 3: Minimax Algorithm: Tsim Scenarios

Ua ntej tham txog yuav ua li cas sau qhov no hauv cov cai, cia mus hla cov laj thawj tom qab nws. Qhov minimax algorithm yog kev txiav txim siab, rov qab taug qab cov txheej txheem thiab feem ntau siv hauv ob tus neeg ua si, tig-raws kev ua si. Lub hom phiaj ntawm AI no yog txhawm rau nrhiav kev txav mus tom ntej zoo tshaj plaws thiab ua raws li hauv qab no kom zoo tshaj plaws kom txog thaum nws yeej qhov kev ua si.

Tam sim no yuav ua li cas thiaj li txiav txim siab qhov kev txav chaw twg yog qhov txav zoo tshaj? Nres thiab xav seb koj yuav xaiv qhov txav mus tom ntej li cas. Cov neeg feem coob yuav xaiv qhov txav chaw uas yuav muab lawv cov ntsiab lus ntau tshaj, puas yog? Lossis yog lawv tau xav ua ntej, lawv yuav xaiv qhov txav chaw uas yuav teeb tsa qhov xwm txheej uas lawv tuaj yeem tau txais cov ntsiab lus ntau dua. Txoj kev xav tom kawg yog txoj hauv kev Minimax Algorithm xav li cas. Nws saib ua ntej rau txhua qhov teeb tsa pawg thawj coj yav tom ntej thiab ua rau qhov txav mus uas yuav coj mus rau cov ntsiab lus feem ntau.

Kuv hu qhov no rov qab taug qab cov txheej txheem, vim tias nws pib los ntawm kev tsim thawj zaug thiab ntsuas txhua lub rooj tsav xwm yav tom ntej hais nrog lawv cov txiaj ntsig cuam tshuam. Qhov no txhais tau tias cov txheej txheem yuav ua si ntau npaum li nws xav tau (ua kom txav mus rau nws tus kheej thiab tus nrog sib ntaus) kom txog thaum txhua qhov xwm txheej ntawm qhov kev ua si tau ua. Txhawm rau taug qab txhua lub xeev pawg thawj coj saib (xwm txheej), peb tuaj yeem kos ntoo (saib hauv cov duab). Tsob ntoo hauv daim duab saum toj no yog qhov piv txwv yooj yim ntawm kev ua si Txuas 4. Txhua lub rooj teeb tsa tau raug hu ua pawg thawj coj hauv xeev thiab nws qhov chaw ntawm tsob ntoo hu ua node. Txhua qhov ntawm cov hauv qab ntawm tsob ntoo yog lub xeev pawg thawj tswj hwm zaum kawg tom qab ua txhua qhov kev txav chaw. Pom tseeb qee lub xeev pawg thawj coj saib xyuas zoo dua rau ib tus neeg ua si dua li lwm tus. Yog li, tam sim no peb yuav tsum ua rau AI xaiv lub xeev pawg thawj coj twg nws xav tau.

Kauj Ruam 4: Minimax: Txheeb Xyuas Pawg Thawj Tswj Hwm

Txhawm rau muab qhov muaj txiaj ntsig rau pawg thawj coj saib xyuas, peb yuav tsum kawm cov tswv yim ntawm qhov kev ua si uas peb tab tom ua: hauv qhov no, cov tswv yim ntawm Othello. Vim tias qhov kev ua si no yog kev sib ntaus ntawm tig tus nrog sib ntaus thiab koj cov discs, txoj haujlwm zoo tshaj plaws yog cov uas ruaj khov thiab tsis tuaj yeem ntxeev. Piv txwv li, lub ces kaum yog qhov chaw uas thaum muab lub disc tso tseg nws tsis tuaj yeem hloov mus rau lwm yam xim. Yog li, qhov chaw ntawd yuav muaj nuj nqis heev. Lwm txoj haujlwm zoo suav nrog ob sab ntawm lub rooj tsavxwm uas yuav tso cai rau koj nqa pob zeb ntau. Muaj ntau lub tswv yim ntawm lub vev xaib no.

Tam sim no peb tuaj yeem muab cov txiaj ntsig rau txoj haujlwm rau txhua pawg thawj coj hauv xeev. Thaum txoj haujlwm tau nyob ntawm AI daim, tom qab ntawd koj muab qee tus lej ntawm cov ntsiab lus nyob ntawm txoj haujlwm. Piv txwv li, pawg thawj coj saib xyuas qhov twg AI daim nyob hauv lub ces kaum, koj tuaj yeem muab cov nyiaj tau los ntawm 50 cov ntsiab lus, tab sis yog tias nws nyob hauv qhov chaw tsis zoo, daim ntawv yuav muaj tus nqi ntawm 0. Tom qab coj mus rau hauv tus account tag nrho cov txiaj ntsig ntawm txoj haujlwm, koj muab lub xeev pawg thawj coj saib tus nqi. Piv txwv li, yog tias AI muaj ib qho ntawm kaum lub xeev pawg thawj coj saib xyuas tuaj yeem muaj tus qhab nia ntawm 50 thaum lwm lub xeev pawg thawj coj nrog AI daim nyob hauv nruab nrab muaj tus qhab nia ntawm 10.

Muaj ntau txoj hauv kev los ua qhov no, thiab kuv muaj peb qhov sib txawv heuristics los ntsuas lub rooj tsav xwm. Kuv txhawb koj kom ua koj tus kheej hom heuristic. Kuv tau xa peb qhov AIs sib txawv rau kuv tus github los ntawm peb tus kws tsim khoom sib txawv, nrog peb qhov sib txawv heuristics: Puma.py, erika5.py, nathanh.py.

Kauj Ruam 5: Minimax Algorithm: Xaiv Qhov Zoo Tshaj

Tam sim no nws yuav zoo yog tias AI tuaj yeem xaiv txhua qhov kev txav mus rau lub xeev pawg thawj coj nrog cov qhab nia siab tshaj. Tab sis nco ntsoov tias AI tseem tab tom xaiv qhov txav mus rau tus nrog sib ntaus thaum nws tau tsim txhua lub xeev pawg thawj coj saib thiab yog tias tus neeg sib tw ntse, nws yuav tsis tso cai rau AI nce mus rau cov qhab nia siab tshaj. Hloov chaw, tus neeg sib tw ntse yuav ua kom txav mus ua AI mus rau lub xeev pawg thawj coj saib qis tshaj. Hauv cov txheej txheem, peb hu ob tus neeg ua si kom ua tau zoo tshaj plaws thiab txo tus neeg ua si. AI yuav yog qhov ua kom zoo tshaj plaws txij li nws xav tau cov ntsiab lus feem ntau rau nws tus kheej. Tus neeg sib tw yuav yog tus neeg ua si tsawg tshaj plaws txij li tus neeg sib tw tau sim ua qhov txav chaw uas AI tau txais cov ntsiab lus tsawg tshaj plaws.

Thaum txhua lub rooj tsav xwm hauv xeev tau tsim thiab muaj nuj nqis tau muab rau cov laug cam, cov txheej txheem pib sib piv cov xeev pawg thawj coj saib. Hauv cov duab, Kuv tsim tsob ntoo los sawv cev yuav ua li cas lub algorithm yuav xaiv nws cov txav. Txhua qhov sib cais hauv cov ceg yog qhov sib txawv txav AI lossis tus nrog sib tw tuaj yeem ua si. Mus rau sab laug ntawm kab ntawm cov nodes, Kuv tau sau seb qhov ua kom siab tshaj plaws lossis txo tus neeg ua si yuav mus. Cov kab hauv qab yog txhua lub rooj tsav xwm hauv xeev nrog lawv cov txiaj ntsig. Sab hauv ntawm txhua qhov ntawm cov node yog tus lej thiab cov ntawd yog cov qhab nia peb muab rau txhua ntawm cov laug cam: lawv siab dua, qhov zoo dua yog rau AI kom muaj.

Kev txhais cov ntsiab lus: niam txiv ntawm - qhov ntawm qhov tshwm sim lossis tsim cov hauv qab nws; lub hauv paus ntawm cov menyuam ntawm cov menyuam - cov nodes uas los ntawm tib tus niam txiv ntawm qhov

Cov khoob khoob khoob khoob khoob khoob khoob khoob khawm uas txav AI yuav ua kom mus rau lub xeev pawg thawj coj saib zoo tshaj plaws. Nws pib nrog kev sib piv cov menyuam ntawm qhov chaw nyob sab laug: 10, -3, 5. Txij li cov neeg ua si siab tshaj plaws yuav ua qhov txav mus, nws yuav xaiv qhov txav chaw uas yuav muab nws cov ntsiab lus tshaj plaws: 10. Yog li, peb mam li xaiv thiab khaws cia txav nrog cov qhab nias ntawm pawg thawj coj saib thiab sau nws hauv niam txiv qhov chaw. Tam sim no 10 yog nyob rau ntawm niam txiv ntawm qhov, nws yog tam sim no qhov kev txo qis cov players tig. Txawm li cas los xij, lub node uas peb yuav sib piv 10 rau qhov tsis muaj dab tsi, yog li peb yuav tsum ntsuas qhov ntawd ua ntej ua ntej qhov ua kom tsawg tshaj plaws tuaj yeem xaiv. Yog li peb rov qab mus rau qhov ua tau zoo tshaj plaws cov neeg ua si tig thiab sib piv cov menyuam ntawm cov nyob ib sab: 8, -2. Qhov siab tshaj yuav xaiv 8 thiab peb sau qhov ntawd hauv qhov niam txiv khoob. Tam sim no qhov txheej txheem tau ua tiav hauv qhov chaw khoob rau cov menyuam ntawm qhov chaw nyob saum nws, cov neeg ua si tsawg tshaj plaws tuaj yeem sib piv cov menyuam no - 10 thiab 8 thiab xaiv 8. Cov txheej txheem tom qab ntawd rov ua cov txheej txheem no kom txog thaum tsob ntoo tag nrho. Qhov kawg ntawm qhov piv txwv no, peb muaj tus qhab nia 8. Qhov ntawd yog lub xeev pawg thawj coj siab tshaj plaws uas AI tuaj yeem ua si los xav tias tus neeg sib tw ua si zoo. Yog li AI yuav xaiv thawj qhov kev txav uas coj mus rau 8 lub xeev pawg thawj coj, thiab yog tias tus neeg sib tw ua si zoo, AI yuav tsum ua txhua qhov kev txav mus rau hauv pawg thawj coj saib 8. (Ua raws li cov lus sau ntawm kuv cov duab)

Kuv paub tias yog ntau. Yog tias koj yog ib tus ntawm cov hom uas xav kom muaj ib tus neeg tham nrog koj kom nkag siab qee yam, ntawm no yog ob peb cov vis dis aus uas kuv tau saib los pab kuv nkag siab lub tswv yim tom qab qhov no: 1, 2, 3.

Kauj Ruam 6: Minimax Algorithm: Pseudocode

Tom qab koj nkag siab cov laj thawj tom qab minimax algorithm, ua tibzoo saib ntawm pseudocode no (cov haujlwm uas muaj rau txhua tus lej) los ntawm wikipedia:

muaj nuj nqi minimax (node, tob, maximizingPlayer) yog

yog qhov tob = 0 lossis node yog lub davhlau ya nyob twg tom qab

rov qab tus nqi heuristic ntawm ntawm

yog maximizingPlayer ces

tus nqi: = −∞

rau txhua tus menyuam ntawm qhov ua

tus nqi: = max (tus nqi, minimax (tus menyuam, qhov tob - 1, FALSE))

rov qab tus nqi

lwm tus (* txo tus neeg ua si *)

tus nqi: = +∞

rau txhua tus menyuam ntawm qhov ua

tus nqi: = min (tus nqi, minimax (tus menyuam, qhov tob - 1, TRUE))

rov qab tus nqi

Nov yog qhov ua haujlwm rov ua haujlwm, lub ntsiab lus uas nws hu nws tus kheej ntau dhau mus txog thaum nws mus txog qhov chaw nres tsheb. Ua ntej, txoj haujlwm siv peb qhov tseem ceeb, ntawm qhov, qhov tob, thiab nws tig nws yog dab tsi. Tus nqi ntawm qhov yog qhov chaw uas koj xav kom txoj haujlwm pib tshawb nrhiav. Qhov tob yog nyob deb npaum li cas koj xav kom qhov program tshawb nrhiav. Piv txwv li, hauv kuv tsob ntoo piv txwv nws muaj qhov tob ntawm 3, vim tias nws tau tshawb xyuas txhua lub xeev pawg thawj coj tom qab 3 txav mus. Yog lawm, peb xav kom AI txheeb xyuas txhua lub xeev pawg thawj coj saib thiab xaiv qhov yeej yeej, tab sis hauv kev ua si feem ntau muaj ntau txhiab yog tias tsis yog lab ntawm pawg thawj coj teeb tsa, koj lub khoos phis tawj hauv tsev yuav tsis tuaj yeem ua txhua qhov teeb tsa ntawd. Yog li, peb txwv AI qhov kev tshawb fawb tob thiab kom nws mus rau lub xeev pawg thawj coj zoo tshaj plaws.

Tus pseudocode no rov tsim cov txheej txheem uas kuv tau piav qhia hauv ob kauj ruam dhau los. Tam sim no cia peb ua cov kauj ruam no ntxiv thiab ua qhov no hauv cov nab npawb nab npawb.

Kauj Ruam 7: Ua Koj Li AI Nrog Ai_template.py

Ua ntej tshuaj xyuas kuv tus lej Minimax AI, ua qhov tawg ntawm kev sim ua koj tus kheej AI nrog ai_template.py cov ntaub ntawv thiab pseudo-code peb tham txog hauv qib kawg. Muaj ob txoj haujlwm hauv ai template hu ua: def minimax_min_node (board, xim) thiab def minimax_max_node (board, xim). Hloov chaw kom muaj qhov ua haujlwm minimax hu nws tus kheej rov ua haujlwm, peb muaj ob txoj haujlwm sib txawv, uas hu ib leeg. Txhawm rau tsim qhov heuristic los ntsuas lub xeev pawg thawj coj, koj yuav tsum tsim koj tus kheej txoj haujlwm. Muaj cov haujlwm ua ntej hauv othello_shared.py cov ntaub ntawv uas koj tuaj yeem siv los tsim koj li AI.

Thaum koj muaj koj li AI, sim khiav nws tawm tsam, randy_ai.py. Txhawm rau khiav ob ais tawm tsam ib leeg, ntaus "python othello_gui.py (ntxig ai cov ntaub ntawv npe).py (ntxig lub npe npe).py" hauv mac davhlau ya nyob twg lossis ntaus "khiav othello_gui.py (ntxig ai lub npe npe).py (ntxig cov ntaub ntawv npe).py "thiab xyuas kom tseeb tias koj nyob hauv phau ntawv teev npe raug. Ntxiv thiab, saib kuv cov vis dis aus rau cov kauj ruam tseeb.

Kauj Ruam 8: Sijhawm Ua AI Sib Ntaus

Tam sim no tau txais pawg ntawm koj cov phooj ywg hauv computer thiab ua rau lawv tsim lawv tus kheej AI! Tom qab ntawd koj tuaj yeem ua kev sib tw thiab muaj koj li AI duke nws tawm. Cia siab tias, txawm tias koj tsis tuaj yeem tsim koj tus kheej AI, koj muaj peev xwm nkag siab tias qhov minimax algorithm ua haujlwm li cas. Yog tias koj muaj lus nug, xav tias dawb tso tawm cov lus nug hauv cov lus hauv qab no.