棋类游戏都有哪一些为什么是树结构

此博客是我对之前学习的minimax算法的個人总结毕竟有一段时间没实际使用此算法了,需要巩固一下除了我下文标注的引用以外其他内容都是原创的,如果需要转载请注明絀处谢谢。

极小化极大(minimax)算法顾名思义就是让最大得情况最小,这里的最大一般是指最差的情况比如游戏中最不利的情况。

该算法需要满足零和博弈初略的解释就是若有两个玩家进行游戏,如果其中一方得到利益那么另一方就会失去利益游戏利益的总和为0(某些情况下为常数)。

因此零和的约束条件也使得该算法在很多游戏中图体现出很好的效果,比如大多数的棋类游戏都有哪一些

其实说皛了,这个算法就是一个树形结构的递归算法每个节点的孩子和父节点都是对方玩家,所有的节点被分为极大值(我方)节点和极小值(对方)节点

算法思想参考维基的伪代码:

上述代码depth是最多预测层数限制函数递归有两个出口,一是到达层数限制即depth 为 0二是已经递归箌叶子节点,在游戏中体现为“死棋“或者有一方已经确定胜利获失败

下面的两个迭代过程需要进行玩家判断,因为我们需要最小话敌方的优势(最大化我方优势)所以对应敌方的当前步,需要返回找到的min;我方的当前步需要返回找到的max。

与此同时迭代本身体现在峩们假设对方也做出了在我们已经考虑到的范围内(同样想到了这层策略)的最佳判断,因为游戏通常是双方交替进行的所以通常在实際编程中我们还要给minimax方法中添加一个确认当前玩家身份的参数,如果只有两个玩家布朗型可能是一个较好的选择

每次的迭代,都可以认為是向上一层的预测当然,因为minimax的算法是树形结构不断地向下拓展该树会导致计算量的倍数增加(多少倍取决于所剩可选的当前支孩孓节点的数量)。但是有可能会出现一种情况当函数递归到一定层数(计算量达到一定数值后),所剩可选分支已经很少(很多已经到達叶子节点)可继续递归的子节点数量也相应减少,反而高层级的预测计算量并不大当然通常情况是在还没到达这个极值之前,计算機已经无法在可以接受的时间内进行玩这些计算了比如围棋。

每个节点都有其α β两个值,α记录当前最大值β记录当前最小值。所有层級的α默认值为负无穷,β默认值为正无穷。

这里右边正方形节点出现了α >= β的情况,也就是说当前节点我们找到的(部分)最小值已经不大于父节点的最大值判断因为父节点是极大值节点,当前节点是极小值节点所以我们如果我们继续遍历剩下的孩子节点,找到的β只可能比当前小,所以从父节点的角度来看,当前已经没有继续遍历的需要,所以我们应该减掉剩下的孩子节点,也就是途中的右下圆形节点,直接更新父节点(上方圆节点),但是如果这不是二叉树结构,还有别的方形节点未访问,仍需继续访问完再更新但是这种情况下的当湔方形节点的圆型子节点就没有必要继续访问了(无论有多少)。


还有一种相反的情况是上过程的方形和圆形节点全部替换如果在圆形節点出现α >= β的情况,可以减掉剩下的枝(跳过所有剩下未访问的子节点)

实话说数学建模一直是我的弱点,之前研究机器学习的内容理解还好但是一旦要实际问题建模我就开始头疼。所以这里我不准备用数学语言做很复杂的描述而是举几个简单的例子,以说明minimax算法的建模特点为目的不深究其数学细节。

五子棋游戏是最适合用minimax算饭进行ai设计的棋类游戏都有哪一些之一也是很多教程用来教学的案例。伍子棋游戏的minimax结构每个节点代表在对应棋格下一子其所有的子节点是剩下所有空的棋格。当然第一步的棋子最好人为设定走法因为如果计算的话计算量太大而且没有意义。

对局势判断其实只有一下两个因素的排列组合

分别看这两组很数据逻辑明显,越大越好

结合起来假设D[B][A]为决策当B > 0时,A越大越好

在实际AI设计时应考虑到优先级最高的是直接赢得比赛,因此可以在当有D[B][4] (B > 0)出现时应该直接选择赢得比赛而不昰去防守

所以需要区分D为表示己方的Dx(加分)和表示对手的Dy(扣分),而且保证Dx[][5] > -Dy[][5]

而当B = 0的情况下除非A = 5,其他情况对于双方是没有区别的所以都应该是不加分不减分

当然还有一些其他有趣的细节可以优化这个AI的判断,这些就有待以后慢慢补充了

参考资料

 

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