人工智能井字棋

实验报告

课程名称：人工智能

实验名称：井字棋

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学生姓名：

学号：

一、实验目的：

（1）了解极大极小算法的原理和使用方法，并学会用α-β剪枝来提高算法的效率。（2）使用C语言平台，编写一个智能井字棋游戏。

（3）结合极大极小算法的使用方法和α-β剪枝，让机器与人对弈时不但有智能的特征，而且计算的效率也比较高。

二、设计思想：

井字棋是一个流传已久的传统游戏。游戏由两个人轮流来下，分别用“X”和“O”来代替自身的棋子。棋盘分9个格，双方可以在轮到自己下的时候，可以用棋子占领其中一个空的格子。如果双方中有一方的棋子可以连成一条直线，则这一方判胜，对方判负。当所有的格子都被占领，但双方都无法使棋子连成一条直线的话，则判和棋。

这是一个智能型的井字棋游戏，机器可以模拟人与用户对弈。当轮到机器来下的时候，机器会根据当前棋局的形势，利用极大极小算法算出一个评价值，判断如何下才对自身最有利，同时也是对方来说对不利的，然后下在评价值最高的地方。另外利用α-β剪枝，使机器在搜索评价值的时候不用扩展不必要的结点，从而提高机器计算的效率。

在用户界面方法，用一个3×3的井字格来显示用户与机器下的结果。当要求用户输入数据的时候会有提示信息。用户在下的过程中可以中途按下“0”退出。当用户与计算机分出了胜负后，机器会显示出比赛的结果，并按任意键退出。如果用户在下棋的过程中，输入的是非法字符，机器不会做出反应。

三、程序主要流程

四、程序中的主要伪代码：

（1）主函数部分：

（一）打印出欢迎信息，提示用户输入是否先下，如果用户选择先下，跳到第二步，否则，跳到第三步。

（二）调用man()。

（三）调用com()，判断棋局是否分出胜负。判断是否分出了胜负，是的话跳到第五步。（四）调用man()，判断棋局是否分出胜负。判断是否分出胜负，是的话跳到第五步。否则跳到第三步。

（五）打印棋盘和比赛结果，退出程序。

（2）Man()函数部分

（一）、让用户选择要下的位置，判断用户下完是否已经取胜。否是则跳到第三步。（二）、结果置为用户赢

（三）、可以下的步数减1，退出函数。

（3）com()函数部分

（一）、判断机器是否可以赢了，如果是将棋子下在可以赢的位置，rs=C_WIN,并退出程序。判断用户是否可以赢了，如果是将棋子下在用户可以赢的位置，并退出函数。

（二）、I=1

（三）、检查I是否小于10.

（四）、检查第I格是否为空，否则I++，重复第三步。

（五）、试下第I格，先检查下完第I格后，用户是否再一步可能赢，如果是只算出用户将会赢的那一步的评价值f，（因为如果没有阻止用户赢的话，F值都是MAX，所以不用计算）。否则，算出所有用户可能下的格局的F值。判断算出的F值是否比前一次的在，如果是记录这一次的位置和F值。I++,step--,回到第三步。

（六）、根据最大的F值和相应的I值，决定要下的位置。

（七）、退出程序。

六、调试结果：

（1）欢迎界面：

（2）用户赢时：

（4）当机器赢时：

（5）当机器先下时，机器先下第五格，用户下第八格后，机器下第一格。这些都与预期相符。

七、实验心得：

通过这次我对极大极小算法和α-β剪枝有了更深的理解。在设计井字棋的过程中，发现了设计这个程序必须不能照搬书上的算法，而是应该根据实际情况来计算评价值。

最后感谢梁云老师为我提供这一次的实验让我们学会了很多的东西。

八、附源代码：

#include /* 引入头文件*/

#include

#include

#define MAX 1000 /* 定义最大值为1000 */

#define MIN -1000 /* 最小值为-1000 */

#define NONE 0 /* 如果搜索不到结果，结果NONE */

#define DRAW 1 /* 定义平局DRAW为1 */

#define C_WIN 2 /* 电脑赢为2 */

#define M_WIN 3 /* 人赢为3 */

#define QUIT 4 /* 放弃为4 */

#define MAN -1 /* 人用-1表示*/

#define COM 1 /* 电脑用1表示*/

#define TRUE 1

/* 定义b[10]用来存储棋盘（board）, step表示可以下的步数

，r表示结果，初始值为NONE；w表示可以赢的位置*/

int b[10]={0},step=9,r=NONE,w=0;

/* checkWin函数用来判断胜负，如果有胜负，返回胜方，否则返回NONE */ int checkWin(int t[], int p){

if (t[1]==p && t[1]==t[2] && t[2]==t[3]) return(p);

if (t[4]==p && t[4]==t[5] && t[5]==t[6]) return(p);

if (t[7]==p && t[7]==t[8] && t[8]==t[9]) return(p);

if (t[1]==p && t[1]==t[4] && t[4]==t[7]) return(p);

if (t[2]==p && t[2]==t[5] && t[5]==t[8]) return(p);

if (t[3]==p && t[3]==t[6] && t[6]==t[9]) return(p);

if (t[1]==p && t[1]==t[5] && t[5]==t[9]) return(p);

if (t[3]==p && t[3]==t[5] && t[5]==t[7]) return(p);

return(NONE);

}

/* search函数，搜索计算机和人可以羸的机会，用来计算评价值，*/

int search(int t[]){

int f=0,k=0;

k=checkWin(t,MAN); /* 先判断人是否可以羸*/

if(k==MAN) return MIN; /* 如果可以返回一个最小值*/

if (t[1]>=0 && t[2]>=0 && t[3]>=0) f++;

if (t[4]>=0 && t[5]>=0 && t[6]>=0) f++;

if (t[7]>=0 && t[8]>=0 && t[9]>=0) f++;

if (t[1]>=0 && t[4]>=0 && t[7]>=0) f++;

if (t[2]>=0 && t[5]>=0 && t[8]>=0) f++;

if (t[3]>=0 && t[6]>=0 && t[9]>=0) f++;

if (t[1]>=0 && t[5]>=0 && t[9]>=0) f++;

if (t[3]>=0 && t[5]>=0 && t[7]>=0) f++;

if (t[1]<=0 && t[2]<=0 && t[3]<=0) f--;

if (t[4]<=0 && t[5]<=0 && t[6]<=0) f--;

if (t[7]<=0 && t[8]<=0 && t[9]<=0) f--;

if (t[1]<=0 && t[4]<=0 && t[7]<=0) f--;

if (t[2]<=0 && t[5]<=0 && t[8]<=0) f--;

if (t[3]<=0 && t[6]<=0 && t[9]<=0) f--;

if (t[1]<=0 && t[5]<=0 && t[9]<=0) f--;

if (t[3]<=0 && t[5]<=0 && t[7]<=0) f--;

return f; /* 计算评价值，并返回评价值*/

}

/* checkWinning函数用来搜索是否已经有两子成线，并返回成线的位置*/ int checkWinning(int p,int t[]){

int i,k=10;

for(i=1;i<10;i++){

if(t[i]==0){

t[i]=p;

if(checkWin(t,p)==p){

t[i]=0;

k=i;

w++;

}

t[i]=0;

}

}

return k;

}

/*display函数用来显示棋盘，并显示结果*/

void display(int type){

char dis[10]={""};

int i;

for(i=1;i<10;i++){

if(b[i]<0) dis[i]='X';

if(b[i]>0) dis[i]='O';

}

printf("\n%c|%c|%c\n",dis[1],dis[2],dis[3]);

printf("-----\n");

printf("%c|%c|%c\n",dis[4],dis[5],dis[6]);

printf("-----\n");

printf("%c|%c|%c\n",dis[7],dis[8],dis[9]);

if(type==NONE) printf("continue!!");

if(type==DRAW) printf("the game is draw!!");

if(type==C_WIN) printf("Sorry!!you lose!");

if(type==M_WIN) printf("Congratulation!!you win!") ;

if(type==QUIT) printf("You has just quited the game!");

}

/* 人下的时候执行man函数*/

int man(){

int c;

/* 提示信息*/