头歌平台-人工智能之AlphaBeta剪枝算法
EduCoder平台：人工智能导论第5章-对抗搜索
第1关：AlphaBeta剪枝算法求解博弈树最优选择
编程要求：
本关的编程任务是补全右侧代码片段 buildTree 、minmax_with_alphabeta 、max_value 、min_value 、get_value 和 isTerminal 中 Begin 至 End 中间的代码，具体要求如下：
-
在 buildTree 中，以递归的方式创建一棵博弈树，初始传入参数为博弈树的根结点 root ，以及解析后的列表与元组的组合数据 data_list；
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在 minmax_with_alphabeta 中，基于 AlphaBeta 剪枝思想实现 MinMax 算法主体部分，初始传入参数为博弈树的根结点，函数最后返回根结点的最优决策结点；
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在 max_value 中，计算该博弈树结点的子结点中的最大的评估值，并返回，传入参数为结点以及 Alpha 和 Beta 区间上下限；
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在 min_value 中，计算该博弈树结点的子结点中的最小的评估值，并返回，传入参数为结点以及 Alpha 和 Beta 区间上下限；
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在 get_value 中，返回结点 node 的值，即为 node.val；
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在 isTerminal 中，判断某结点是否为最终结点（叶子结点），也就是说是否有子结点。
测试说明：
平台将自动编译补全后的代码，并生成若干组测试数据，接着根据程序的输出判断程序是否正确。
以下是平台的测试样例：
测试输入：
[A, [B, (E, 3), (F, 12), (G, 8)], [C, (H, 2), (I, 4), (J, 6)], [D,
(K, 14), (L, 5), (M, 2)]]
预期输出：
B 3
代码如下：
# -*- coding:utf-8 -*-
import copy # 注意对象的深拷贝和浅拷贝的使用！！！
class GameNode:
'''博弈树结点数据结构
成员变量：
name - string 结点名字
val - int 结点值
children - list[GameNode] 子结点列表
'''
def __init__(self, name='', val=0):
self.name = name # char
self.val = val # int
self.children = [] # list of nodes
class GameTree:
'''博弈树结点数据结构
成员变量：
root - GameNode 博弈树根结点
成员函数：
buildTree - 创建博弈树
'''
def __init__(self):
self.root = None # GameNode 博弈树根结点
def buildTree(self, data_list, root):
'''递归法创建博弈树
参数：
data_list - list[] like this ['A', ['B', ('E', 3), ('F', 12)], ['C', ('H', 2)], ['D', ('K', 14)]]
root - GameNode
'''
#请在这里补充代码，完成本关任务
#********** Begin **********#
for i in range(1,len(data_list)):
if type(data_list[i])==list:
root.children.append(GameNode(data_list[i][0]))
self.buildTree(data_list[i],root.children[i-1])
else:
root.children.append(GameNode(data_list[i][0],data_list[i][1]))
#********** End **********#
class AlphaBeta:
'''博弈树结点数据结构
成员变量：
game_tree - GameTree 博弈树
成员函数：
minmax_with_alphabeta - 带AlphaBeta剪枝的极大极小值算法，计算最优行动
max_value - 计算最大值
min_value - 计算最小值
get_value - 返回结点的值
isTerminal - 判断某结点是否为最终结点
'''
def __init__(self, game_tree):
self.game_tree = game_tree # GameTree 博弈树
def minmax_with_alphabeta(self, node):
'''带AlphaBeta剪枝的极大极小值算法，计算最优行动
参数：
node - GameNode 博弈树结点
返回值：
clf - GameNode 最优行动的结点
'''
#请在这里补充代码，完成本关任务
#********** Begin **********#
clf=self.max_value(node,-10000,10000)
for child in node.children:
if child.val==clf:
return child;
#********** End **********#
def max_value(self, node, alpha, beta):
'''计算最大值
参数：
node - GameNode 博弈树结点
alpha - int 剪枝区间下限值
beta - int 剪枝区间上限值
返回值：
clf - int 子结点中的最大的评估值
'''
#请在这里补充代码，完成本关任务
#********** Begin **********#
if self.isTerminal(node):
return self.get_value(node)
clf=-10000
for child in node.children:
clf=max(clf,self.min_value(child,alpha,beta))
if clf>=beta:
return clf
alpha=max(alpha,clf)
node.val=clf
return clf
#********** End **********#
def min_value(self, node, alpha, beta):
'''计算最小值
参数：
node - GameNode 博弈树结点
alpha - int 剪枝区间下限值
beta - int 剪枝区间上限值
返回值：
clf - int 子结点中的最小的评估值
'''
#请在这里补充代码，完成本关任务
#********** Begin **********#
if self.isTerminal(node):
return self.get_value(node)
clf=10000
for child in node.children:
clf=min(clf,self.max_value(child,alpha,beta))
if clf<=alpha:
return clf
beta=min(clf,beta)
node.val=clf
return clf
#********** End **********#
def get_value(self, node):
'''返回结点的值
参数：
node - GameNode 博弈树结点
返回值：
clf - int 结点的值，即 node.val
'''
#请在这里补充代码，完成本关任务
#********** Begin **********#
return node.val
#********** End **********#
def isTerminal(self, node):
'''判断某结点是否为最终结点（无子结点）
参数：
node - GameNode 博弈树结点
返回值：
clf - bool 是最终状态，返回True，否则返回False
'''
#请在这里补充代码，完成本关任务
#********** Begin **********#
if node.val==0:
return False
else:
return True
#********** End **********#