前言:

本文只提供AI算法,不提供棋盘

AI水平说明:

当前AI只能计算当前局面下最优的一步,没有深度,水平一般的普通人很轻易就会被其击败,但是有很大的升级空间,可以以此为基础再行添加算法添加深度,以及剪枝等算法。

程序运行图片:黑方为AI,我是白色(我是不是太菜了。。)

五子棋ai深度学习 五子棋ai算法有哪些_c#

AI得分说明:

当前AI为黑色时水平较高,为白色时需要修改得分表,得分表会影响AI的决策,得分可以自行修改,此得分表并非最佳得分表,但是经过我的测试貌似还可以。ps:这是AI的核心非常重要

得分表如下:

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace 五子棋
{
    public static class ChessValueUtil
    {
        
        public static Hashtable blackTable = new Hashtable(); //创建一个HashTable实例
        public static Hashtable whiteTable = new Hashtable(); 
        //五子棋棋形,最长为7,最短为4(有些棋形必须将空位包含进去)
        public static Hashtable getBlackTable()
        {
            return blackTable;
        }
        public static Hashtable getWhiteTable()
        {
            return whiteTable;
        }
        /**
         *   *:表示黑子
         *   -:表示空位
         *   o:表示白子
         */
        static ChessValueUtil(){
        //还要设置防守方的数值,防止被gank掉
        //右边Add的whiteTable值,是防守分数,这样Ai就不会一味的猛冲

        //左边:黑方Ai的棋子判断                      右边:Ai结束后,玩家可能的棋子判断
        blackTable.Add("*****",  100000);//连五
        /*                                 */whiteTable.Add("ooooo",  90000);
        blackTable.Add("-****-",  5000);//活四
        /*                                 */whiteTable.Add("-oooo-",  4500);
        blackTable.Add("*-***",  700);//冲四  1
        /*                                 */whiteTable.Add("o-ooo",  200);
        blackTable.Add("***-*",  700);//冲四  1  反向
        /*                                 */whiteTable.Add("ooo-o",  200);
        blackTable.Add("-****o",  900);//冲四  2
        /*                                 */whiteTable.Add("-oooo*",  250);
        blackTable.Add("o****-",  900);//冲四  2  反向
        /*                                 */whiteTable.Add("*oooo-",  250);
        blackTable.Add("**-**",  700);//冲四   3
        /*                                 */whiteTable.Add("oo-oo", 200);
        blackTable.Add("-***-",  600);//活三   1
        /*                                 */whiteTable.Add("-ooo-",  150);
        blackTable.Add("-*-**-",  150);//活三  2
        /*                                 */whiteTable.Add("-o-oo-",  50);
        blackTable.Add("-**-*-",  150);//活三  2   反向
        /*                                 */whiteTable.Add("-oo-o-",  50);
        blackTable.Add("--***o",  120);//眠三  1
        /*                                 */whiteTable.Add("--ooo*",  30);
        blackTable.Add("o***--",  120);//眠三  1  反向
        /*                                 */whiteTable.Add("*ooo--",  30);
        blackTable.Add("-*-**o",  80);//眠三   2
        /*                                 */whiteTable.Add("-o-oo*",  15);
        blackTable.Add("o**-*-",  80);//眠三   2  反向
        /*                                 */whiteTable.Add("*oo-o-",  15);
        blackTable.Add("-**-*o",  60);//眠三   3
        /*                                 */whiteTable.Add("-oo-o*",  10);
        blackTable.Add("o*-**-",  60);//眠三   3   反向
        /*                                 */whiteTable.Add("*o-oo-",  10);
        blackTable.Add("*--**",  60);//眠三   4
        /*                                 */whiteTable.Add("o--oo",  10);
        blackTable.Add("**--*",  60);//眠三   4   反向
        /*                                 */whiteTable.Add("oo--o",  10);
        blackTable.Add("*-*-*",  60);//眠三   5
        /*                                 */whiteTable.Add("o-o-o",  10);
        blackTable.Add("o-***-o",  60);//眠三   6
        /*                                 */whiteTable.Add("*-ooo-*",  2);
        blackTable.Add("--**--",  50);//活二  1
        /*                                 */whiteTable.Add("--oo--",  2);
        blackTable.Add("-*-*-",  20);//活二   2
        /*                                 */whiteTable.Add("-o-o-",  2);
        blackTable.Add("*--*",  20);//活二   3
        /*                                 */whiteTable.Add("o--o",  2);
        blackTable.Add("---**o",  10);//眠二  1
        /*                                 */whiteTable.Add("---oo*",  1);
        blackTable.Add("o**---",  10);//眠二  1   反向
        /*                                 */whiteTable.Add("*oo---",  1);
        blackTable.Add("--*-*o",  10);//眠二  2
        /*                                 */whiteTable.Add("--o-o*",  1 );
        blackTable.Add("o*-*--",  10);//眠二  2   反向
        /*                                 */whiteTable.Add("*o-o--",  1);
        blackTable.Add("-*--*o",  10);//眠二  3
        /*                                 */whiteTable.Add("-o--o*",  1);
        blackTable.Add("o*--*-",  10);//眠二  3   反向
        /*                                 */whiteTable.Add("*o--o-",  1);
        blackTable.Add("*---*",  10);//眠二  4
        /*                                 */whiteTable.Add("o---o",  1);
        
    }
}
}

 AI算法思路讲解:

首先我们需要知道输入和输出,给输入当前棋盘的二维数组,从而让他返回落点坐标。落点坐标有x,y两个值,我们可以先创建一个点的结构体,包括点信息,和当前点的分值:

public struct Point
         {
             public int value;
             public int x;
             public int y;        }

 二维数组中存储的是数字,而我们得分表中用的字符串,所以我们需要一个转换的方法,传入棋盘中某一条链,返回该链字符串形式:

public static string ChessChainTostring(int[] CheckChain)
         {
             string pool = "";
             foreach (int chessColor in CheckChain)
             {
                 if (chessColor == 0)
                 {
                     pool += "-";
                 }
                 else if (chessColor == 1)
                 {
                     pool += "*";
                 }
                 else if (chessColor == 2)
                 {
                     pool += "o";
                 }
                 else
                 {
                     //放入一个hash表中不存在的字符
                     //这样后面算权值的时候就不会把它加进去了
                     pool += "#";
                 }
             }
             return pool;
         }

 核心思想:

此处为我自己的思考方式,因为我实在是搞懂别人是怎么算的,思路很可能不一样,但是我的思路很简单,代码也少,但是运算量很大,如果你很有兴趣可以自己试着优化。

最后一步肯定是依次计算棋盘中每一个点的分值,并从中选取得分最高的点返回(如果得分相同按理来说应该写个方法随机返回,我这里没写,默认返回第一个)

int[,] map = new int[len, len];
             for (int i = 0; i < len; i++)
             {
                 for (int j = 0; j < len; j++)
                 {
                     if (ChessBoard[i, j] == 0)
                     {
                         map[i,j]=getScore(ChessBoard, i, j);
                         if (map[i, j] > max)
                         {
                             max = map[i, j];
                             point.value = max;
                             point.x = i;
                             point.y = j;
                         }
                     }
                 }
             }

计算分值思路:

假设在当前点下棋,拿到当前点位置横竖撇奈四条线上所有链条,转化为字符串并与得分表中的字符串进行比对,如果包含得分表中字符串就加上相应的分数,四条链每一条都要进行判断,最后得到在当前点落点的分值。

假设当前点不下棋,通过同样方式计算得到原本该点四条链上的分值。

落点的分值-不落点的分值=当前点的得分

当前点得分有两种,因为我们有两个得分表(一黑一白),一种是进攻分,一种是防守分,都要进行计算,算出当前点的进攻分和防守分的总和,在减去两种原始得分,才能得出走该点真实分值。

算完后不要忘记将棋盘还原。

public static int getScore(int[,] ChessBoard, int x, int y)
         {
             int oldBlackValue=getValue(ChessBoard, x, y,1);
             int oldWhiteValue = getValue(ChessBoard, x, y, 2);
             ChessBoard[x, y] = 1;
             int atkValue=getValue(ChessBoard, x, y,1);
             ChessBoard[x, y] = 2;
             int defValue= getValue(ChessBoard, x, y,2);
             int score = atkValue + defValue - oldBlackValue- oldWhiteValue;            //复原棋盘
             ChessBoard[x, y] = 0;
             return score;
         }public static int getValue(int[,] ChessBoard,int x,int y,int color)
         {
             int value = 0;
             ArrayList Chains=getChains(ChessBoard, x, y);
             foreach (int[] chain in Chains)
             {
                 string str=ChessChainTostring(chain);
                 Hashtable table;
                 if (color == 1)
                 {
                     table = ChessValueUtil.getBlackTable();
                 }
                 else
                 {
                     table = ChessValueUtil.getWhiteTable();
                 }
                 ICollection keys = table.Keys;
                 
                 foreach (string key in keys)
                 {
                     for (int i = 0; i < str.Length - key.Length+1; i++)
                     {
                         if (str.Substring(i, key.Length) == key)
                         {
                             value += (int)table[key];
                         }
                     }
                 }
             }
             return value;
         } public static ArrayList getChains(int[,] ChessBoard,int x,int y)
         {
             
             int len = 15;
             
             ArrayList Chains = new ArrayList();
             //横
             int[] heng = new int[len];
             for (int i = 0; i < len; i++)
             {
                 heng[i]=ChessBoard[i, y];
             }
             Chains.Add(heng);
             //竖
             int[] shu = new int[len];
             for (int i = 0; i < len; i++)
             {
                 shu[i] = ChessBoard[x, i];
             }
             Chains.Add(shu);
             //撇,x+,y-
             int[] pie = new int[len];
             int tmpX = x;
             int tmpY = y;
             while (tmpX > 0 && tmpY < len - 1)
             {
                 tmpX--;
                 tmpY++;
             }
             int k = 0;
             while (tmpX <= len - 1 && tmpY >= 0)
             {
                 pie[k++] = ChessBoard[tmpX, tmpY];
                 tmpX++;
                 tmpY--;
             }
             if (k < len)
             {
                 pie[k] = -1;
             }
             
             Chains.Add(pie);
             //捺
             int[] nai= new int[len];
             tmpX = x;
             tmpY = y;
             while (tmpX > 0 && tmpY>0)
             {
                 tmpX--;
                 tmpY--;
             }
             k = 0;
             while (tmpX <= len - 1 && tmpY <= len - 1)
             {
                 nai[k++] = ChessBoard[tmpX, tmpY];
                 tmpX++;
                 tmpY++;
             }
             if (k < len)
             {
                 nai[k] = -1;
             }
             Chains.Add(nai);
             return Chains;
         }

 这段代码判断当前棋盘为空时直接返回中间点坐标,其实最好还是不要写在AI里,因为每次都要循环一遍棋盘,最好是写在外面:

int flag = 0;
             for (int i = 0; i < len; i++)
             {
                 for (int j = 0; j < len; j++)
                 {
                     
                     if (ChessBoard[i, j] != 0)
                     {
                         flag = 1;
                         break;                    }
                     if (flag == 1)
                     {
                         break;
                     }
                 }
             }
             if (flag == 0)
             {
                 point.value = 0;
                 point.x = 7;
                 point.y = 7;
                 return point;
             }

完整代码(代码写的很垃圾,见谅):

using System;
using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;
using System.Windows.Forms;

namespace 五子棋
{
    static class ChessUtil
    {
        public struct Point
        {
            public int value;
            public int x;
            public int y;

        }
        /**
        * 将棋子的颜色序列转换为字符序列
        * 这样才能放入hashtable中进行比较
        */
        /**
         *   *:表示黑子
         *   -:表示空位
         *   o:表示白子
         */
        public static string ChessChainTostring(int[] CheckChain)
        {
            string pool = "";
            foreach (int chessColor in CheckChain)
            {
                if (chessColor == 0)
                {
                    pool += "-";
                }
                else if (chessColor == 1)
                {
                    pool += "*";
                }
                else if (chessColor == 2)
                {
                    pool += "o";
                }
                else
                {
                    //放入一个hash表中不存在的字符
                    //这样后面算权值的时候就不会把它加进去了
                    pool += "#";
                }
            }
            return pool;
        }
        public static ArrayList getChains(int[,] ChessBoard,int x,int y)
        {
            
            int len = 15;
            
            ArrayList Chains = new ArrayList();
            //横
            int[] heng = new int[len];
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                heng[i]=ChessBoard[i, y];
            }
            Chains.Add(heng);
            //竖
            int[] shu = new int[len];
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                shu[i] = ChessBoard[x, i];
            }
            Chains.Add(shu);
            //撇,x+,y-
            int[] pie = new int[len];
            int tmpX = x;
            int tmpY = y;
            while (tmpX > 0 && tmpY < len - 1)
            {
                tmpX--;
                tmpY++;
            }
            int k = 0;
            while (tmpX <= len - 1 && tmpY >= 0)
            {
                pie[k++] = ChessBoard[tmpX, tmpY];
                tmpX++;
                tmpY--;
            }
            if (k < len)
            {
                pie[k] = -1;
            }
            
            Chains.Add(pie);
            //捺
            int[] nai= new int[len];
            tmpX = x;
            tmpY = y;
            while (tmpX > 0 && tmpY>0)
            {
                tmpX--;
                tmpY--;
            }
            k = 0;
            while (tmpX <= len - 1 && tmpY <= len - 1)
            {
                nai[k++] = ChessBoard[tmpX, tmpY];
                tmpX++;
                tmpY++;
            }
            if (k < len)
            {
                nai[k] = -1;
            }
            Chains.Add(nai);
            return Chains;
        }
        public static int getValue(int[,] ChessBoard,int x,int y,int color)
        {
            int value = 0;
            ArrayList Chains=getChains(ChessBoard, x, y);
            foreach (int[] chain in Chains)
            {
                string str=ChessChainTostring(chain);
                Hashtable table;
                if (color == 1)
                {
                    table = ChessValueUtil.getBlackTable();
                }
                else
                {
                    table = ChessValueUtil.getWhiteTable();
                }
                ICollection keys = table.Keys;
                
                foreach (string key in keys)
                {
                    for (int i = 0; i < str.Length - key.Length+1; i++)
                    {
                        if (str.Substring(i, key.Length) == key)
                        {
                            value += (int)table[key];
                        }
                    }
                }
            }
            return value;
        }
        public static int getScore(int[,] ChessBoard, int x, int y)
        {
            int oldBlackValue=getValue(ChessBoard, x, y,1);
            int oldWhiteValue = getValue(ChessBoard, x, y, 2);
            ChessBoard[x, y] = 1;
            int atkValue=getValue(ChessBoard, x, y,1);
            ChessBoard[x, y] = 2;
            int defValue= getValue(ChessBoard, x, y,2);
            int score = atkValue + defValue - oldBlackValue- oldWhiteValue;
            ChessBoard[x, y] = 0;
            return score;
        }
        public static Point getScoreMap(int[,] ChessBoard)
        {
            Point point;
            int max = 0;
            point.value = 0;
            point.x = 0;
            point.y = 0;
            int len = 15;
            int flag = 0;
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                for (int j = 0; j < len; j++)
                {
                    
                    if (ChessBoard[i, j] != 0)
                    {
                        flag = 1;
                        break;

                    }
                    if (flag == 1)
                    {
                        break;
                    }
                }
            }
            if (flag == 0)
            {
                point.value = 0;
                point.x = 7;
                point.y = 7;
                return point;
            }
            int[,] map = new int[len, len];
            for (int i = 0; i < len; i++)
            {
                for (int j = 0; j < len; j++)
                {
                    if (ChessBoard[i, j] == 0)
                    {
                        map[i,j]=getScore(ChessBoard, i, j);
                        if (map[i, j] > max)
                        {
                            max = map[i, j];
                            point.value = max;
                            point.x = i;
                            point.y = j;
                        }
                    }
                }
            }
            return point;
        }
    }
    
}

最后一个方法本来是计算当所有点坐标的分值图,从而进行二次甚至是三次递归的,但是因为是简单AI,所以算一次就返回吧,其实有些运算都是可以避免的,比如如果某点附近5步之内没有点,其实可以直接跳过的,但是我没进行优化,所以运算量是相当大了,大家自己试着优化吧。

如果是白棋的话,翻转一下棋盘传进去,就能获得一个偏向进攻的白棋,但是可能会出现某些问题,还有就是传入的棋盘最好是备份的,尽量不要把原本的棋盘传进去,就这样吧。