基于Android平台的五子棋小游戏------AI篇

前言

从2015年十一月开始，本渣渣对Android应用程序开发产生了很浓厚的兴趣，在极客学院和慕课网学习了Java和Android基础课程，但是当我自己想做一个小应用出来的时候，发现脑袋一片空白，知识点都是零零碎碎的，根本就没有办法形成体系，就更不谈做出小应用了。于是本渣渣再一次的去知乎求救，发现众多大神的回答是，首先把Java 的基础打好，接下来很多事情都会顺利很多，并且在前辈的推荐之下，我去百度到了传智播客毕向东毕老师的Java基础视频，于是我又开始了一轮潜修，在众多专业课程把时间排得满满的情况下，花了一个月的时间看完了毕老师的35天视频，看完之后才发现，之前那学的Java哪能叫Java，完全只是学了个皮毛，现在也基本上算是可以入门了。然后在论坛上闲逛的时候，看到很多关于郭霖大神的《Android：第一行代码》的消息，很多人都高度的评价这本Android入门书籍，于是抱着好奇的想法，我去淘宝买了一本（正版哦~，对于技术型的书籍本渣渣还是很舍得投资的），顿时又发现，原来那些Android基础，哪里算得上是基础，于是花了一个月的时间读完了这本书，代码全部敲了一遍。在看完毕老师的Java和郭大神的第一行代码之后，我才觉得，我才真正的算得上是入门了。后期也看了很多关于Android的书，记忆最深刻的还是《Android权威编程指南》，它将零零碎碎的知识点全部整合起来，在一个个小的Demo里，将知识点串联。虽然嘴上说老美不好，但不得不承认的是，老美出的书确实含金量高！再接下来的学习经历，就不多说了， 总之和大部分的人都一样。
这个学期选修课程选的是“Android应用开发”，本想着去升华下自己，后来去上课才发现，报名的人层次鱼龙混杂，老师不得不从最基础的Java是什么开始讲起，所以深度这块并不是我想要的，于是选修课也没有去过几次，都是自己在图书馆敲代码，琢磨。在选修课结束的时候，选修课老师X老师，让我们把作业发送到他邮箱里，于是我将前段时间我做的五子棋小游戏发了过去，收到了老师的青睐，他邀请我和他的研究生一起参加“全国研究生APP大赛”，就使用我做的五子棋小应用去参赛，我也是受宠若惊，感恩涕零。写这篇博文，也算是结束我仅仅转载别人大牛博文，自己从不写博文的阶段吧，开始我的第一篇博文。别的也不多说了，直接进入正题

一.五子棋小游戏的AI算法概括

在五子棋应用的“人机对战”功能中，AI算法可以说是最核心的部分，通过该算法，计算机可以根据目前场上的棋子分布情况， 来计算出适合自己下棋的最佳点，从而达到拦截和进攻的目的。该算法在computerAI(…)方法中实现，如下所示：

public static Point computerAI(ArrayList mWhiteArray,ArrayListmBlackArray,
int[]myWin,int[]computerWin,boolean[][][]wins) {

本方法传入了五个参数，分别是：
ArrayList mWhiteArray;
ArrayList mBlackArray;
int[] myWin;
int[] computerWin;
boolean[][][] wins;
下面详细说明本方法。

二．computerAI(…)方法参数数据结构及作用说明

2.1 ArrayList mWhiteArray;白棋的统计List

ArrayList的泛型指定为Point类型，Point类型参数由唯一的（x，y）值对所组成，由于棋盘上的每一粒棋子也都有一个确定的（x,y）值对，所以在本应用里，每一个point都代表棋盘上的一个具体的点，然后将棋子存入ArrayList中。其中mWhiteArray的作用是存储当前棋盘上所有白色棋子的位置。

2.2 ArrayList mBlackArray;黑棋的统计List

mBlackArray作用和mWhiteArray一致。区别是，用于存储当前棋盘上所有黑色棋子的位置。

2.3 boolean[][][] wins;赢法数组

本数组为“赢法数组”（假定用i,j,k分别代表数组的三个维度，count代表赢法的种类），作用是
统计出在15*15的棋盘上，一共有多少种赢法count，并且记录下每一种赢法所对应的是哪五对i,j。下面做详细说明：
就可以理解为count的索引。那么每一个确定的count都会有对应的五对i,j，我们将这五对i,j的值赋值为true，其余的位置不赋值，就是boolean类型的默认值false，那么这五个“true”一定是在一条直线上，这个直线只有四种情况：横线、竖线、斜线、反斜线。
基于以上的分析，首先我们要确定，在15*15的棋盘上，总共有多少种赢的方法，也就是要确定count值，并且要求得一个确定的count所对应的是哪五对i,j值为true。所以我们从横线，竖线，斜线，和反斜线四个方向上去初始化这个数组：
横向：

for (int i = 0; i < 15; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                for (int k = 0; k < 5; k++) {
                    wins[i + k][j][count] = true;
                }
                count++;
            }
        }

竖向：

for (int i = 0; i < 15; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                for (int k = 0; k < 5; k++) {
                    wins[i][j + k][count] = true;
                }
                count++;
            }
        }

斜向

for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 0; j < 11; j++) {
                for (int k = 0; k < 5; k++) {
                    wins[i + k][j + k][count] = true;
                }
                count++;
            }
        }

反斜向：

for (int i = 0; i < 11; i++) {
            for (int j = 14; j > 3; j--) {
                for (int k = 0; k < 5; k++) {
                    wins[i + k][j - k][count] = true;
                }
                count++;
            }
        }

当上述四个方向的统计工作做完了之后，根据上诉统计的顺序，可以得出wins[][][0]和wins[][][1]，win[][][10]的情况如下图所示：

由此也可以推得其他赢法所对应的五粒棋子的坐标，并且最后可以得出count的值为572，也就是说，在15*15的五子棋盘上，总有有572种不同的赢法，并且每一种赢法所对应的五粒棋子的坐标也都存储在了wins[][][]数组里，到此时，赢法数组已经初始化完毕。

2.4 int[] myWin;我方赢法统计数组

该数组是一维数组，数组的长度就是count值572。该数组的目的是用于记录，我方在某一确定的count种类的赢法下，已经实现了几粒棋子。当实现了5粒棋子的时候，即使存在一个k值，使myWin[k]=5，那么我方获得胜利。
基于以上秒描述，该数组的初始值都赋为0即可，在程序中的用处如下：

一旦我方在某一位置上下了一粒棋子p(x,y)，那么首先遍历所有的赢法，判断p存在于哪一种赢法k0中，找到这个k之后，wins[p.x][p.y][k0]就会返回true，那么myWin[k0]++，即在第k0种赢法的方向上，我们又迈出了一步，距离以第k0种方法获胜又近了一点，与此同时，计算机一方是不可能以k0方法获胜的，因为以这种方法获胜的五粒棋子中，已经有一粒是我方的棋子了，于是computerWin[k0]==6,给这种赢法的计算机赢法统计数组赋一个异常值（myWin[]和computerWin[]的值只可能是0、1、2、3、4、5）。当myWin[]中存在一个K，使mywin[k]==5，那么就说明我方已经用第k种方法获胜了，比赛结束。

2.5 int[] computerWin;计算机方赢法统计数组

该数组的结构和作用和myWin[]数组相同，区别在于，本数组是用于统计计算机一方在第k0种方法上，已经实现的程度。在程序中的用处如下:

此程序逻辑和myWin[]相同，不再做赘述。

2.6 int[] computerWin;int[] myWin;boolean[][][] wins 三者之间的关系

1.首先我们将情况简化一下，假设五子棋只有两种赢法，并且我方是白棋：

2.在左上角下一粒棋子，我方的赢法统计数组情myWin[]况如下：

3.往右方再下一粒棋子，我方的赢法统计数组myWin[]如下：

4.再接着下，当myWin[0]==5时候，我方就获取了胜利。

5.再将赢法的情况一般化，count==572，有572种赢法，由上述说明可以退的其余情况下，myWin[]数组的各种情况。

6.myComputer[]数组也同上述一直，此处不再赘述。

这就是int[] computerWin;int[] myWin;boolean[][][] wins三个数组的运行原理。

三．computerAI(…)算法的具体实现

computerAI(…)方法的总体思路是要对棋盘上所有空闲的点（在该点处还没有棋子落下）赋分，然后得到的分数最大的点，就是bestPoint，也就是计算机所需要落子处。下面详细分析如何对空闲点赋分：
1.首先我们需要在该方法里定义如下几个局部变量并初始化：

myScore[15][15]:该数组用于记录我方在空闲点处的分值情况，且初始化为0。
computerScore[15][15]:该数组用于记录计算机方在空闲点处的赋分情况，初始化 为0。
maxScore:用于记录目前棋盘上所有空闲点的最大分数。
u,v:用于记录最大分数处点的坐标。

2.遍历棋盘上的所有点，并且判断在该位置是否是空闲点：

3.如果在（i,j）处是空闲点（即p既不存在与mWhiteArray中，也不存在与mBlackArray
中）， 那么就遍历所有的赢法（即count种赢法），如果在（i,j）这个点wins[][][]==true，
那么这个点就是有价值的，就需要对这个点进行赋分，赋分的大myWin[],computerWin[]
赢法统计数组在（i,j）处的值的不同，而有所改变，具体如下：

当myWin[k]=1时，我们需要赋给这个点一个分数，当 myWin[k]=2，时，我们需要赋给这个点一个更高的分数值，因为这种情况下，这个点更加的紧迫，更有可能成为myWin[k]=5。
myWin[k]和computerWin[k]其余的情况由上可以推知。总的来说就是，赢法统计数组的值越高，那么在该处赋分的值就越大！
并且此处计算机是先对myWin[k]进行赋分，再对computerWin[k]进行赋分，这说明的是计算机首先是考虑棋盘上人类的当前的情况，再考虑自己当前的情况，通俗的说就是：先防守，后进攻。

4.接下来就是需要从myScore[][]和computerScore[][]中找出分数最高的点，并且赋值给（u,v）
计算机首先拿当前（i,j）点处的分数myScore[i][j]和maxScore作比较，如果myScore[i][j]>maxScore,那么就将myScore[i][j]的值赋给maxScore,且将(i,j)的值赋给(u,v);如果myScore[i][j]=maxScore，那那么就比较计算机自己一方在（i,j）点处分数的大小，和目前（u, v）点处的大小，如果computerScore[i][j]>computerScore[u][v],那么仍然将myScore[i][j]的值赋给maxScore,且将(i,j)的值赋给(u,v)。然后再到computerScore[]中去找分数最大的点，过程同上，也不再赘述。程序如下：

5.当遍历完了棋盘上所有的点时，得到的(u,v)就是bestPoint，也就是计算机需要落点的位置处。然后我们将（u,v）打包成Point类型，返回到其对应的统计List中，然后在棋盘上描绘出即可。

四.后记

第一篇博文就完成了，这是五子棋小游戏的核心算法，也就是AI算法，其他模块有点难度的就是，画出棋盘，棋子，更新棋子，判断输赢，响应输入。可以通过控制这个算法，从而给游戏划定不同的难度，目前也就做出来了单机的版本，所以后期再想往网络版本方向优化，将当前棋子的数据送至服务区，然后宁外一个客户端从服务器拿到数据，解析到自己的棋盘中，然后下棋，然后再传送到服务器，依次循环。。。目前只是一个思路，由于本渣渣还有好多考试和比赛，这一块一时半会估计是做不出来了。等有时间的时候，再完善。 接下里的博文就总结这个小游戏的其他模块，毕竟不能太监。。。