人工智能实验报告：剪枝法五子棋.docx

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1、 安阳师范学院 数据库高级应用课外实践报告 人工智能课外实践报告项 目 名 称： 剪枝法五子棋 所 在 班 级： 2013级软件工程一班 起 止 时 间： 2016-5-102016-6-18 项目基本信息项目名称五子棋项目简介 智力小游戏作为人们日常休闲娱乐的工具已经深入人们的生活，五子棋更成为了智力游戏的经典，它是基于AI的剪枝法和极小极大值算法实现的人工智能游戏，让人们能和计算机进行对弈。 这个项目我们实现了当人点击“开始”按钮时，开始下棋，当人的棋子落时，计算机会根据算法进行最佳路径计算，然后落子下棋。任何一方赢了都会弹出哪方赢了。然后单击重新开始。任务分工李晓宁 130904021

2、白明辉 130904001：负责界面实现和估值函数设计 文档整理刘小晶 130904032 袁成飞 130904051：负责极小极大值算法的设计与实现 李喜林 130904019 程小兰 130904004：负责剪枝法的设计与实现一、 系统分析1.1背景1.1.1 设计背景 智力小游戏作为人们日常休闲娱乐的工具已经深入人们的生活，五子棋更成为了智力游戏的经典，它是基于AI的剪枝法和极小极大值算法实现的人工智能游戏，让人们能和计算机进行对弈。 能使人们在与电脑进行对弈的过程中学习五子棋，陶冶情操。并且推进人们对AI的关注和兴趣。1.1.2可行性分析通过研究，本游戏的可行性有以下三方面作保障（1）

3、技术可行性本游戏采用Windows xp等等系统作为操作平台，使用人工智能进行算法设计，利用剪枝法进行编写，大大减少了内存容量，而且不用使用数据库，便可操作，方便可行，因此在技术上是可行的。（2）经济可行性开发软件：SublimText（3）操作可行性该游戏运行所需配置低、用户操作界面友好，具有较强的操作可行性。1.2数据需求 五子棋需要设计如下的数据字段和数据表：1. 2.1 估值函数： 估值函数通常是为了评价棋型的状态，根据实现定义的一个棋局估值表，对双方的棋局形态进行计算，根据得到的估值来判断应该采用的走法。棋局估值表是根据当前的棋局形势，定义一个分值来反映其优势程度，来对整个棋局形势进

4、行评价。本程序采用的估值如下： 状态眠二假活三眠三活二冲四假活三活三活四连五 分值 2 4 5 8 12 15 40 90 200一般来说，我们采用的是1515的棋盘，棋盘的每一条线称为一路，包括行、列和斜线，4个方向，其中行列有30路，两条对角线共有58路，整个棋盘的路数为88路。考虑到五子棋必须要五子相连才可以获胜，这样对于斜线，可以减少8路，即有效的棋盘路数为72路。对于每一路来说，第i路的估分为E(i)=Ec(i)-Ep(i)，其中Ec(i)为计算机的i路估分，Ep(i)为玩家的i路估分。棋局整个形势的估值情况通过对各路估分的累加进行判断，即估值函数： 72 F（n）= E(i) i=

5、11.2.2 极小极大值算法: 极大极小搜索算法就是在博弈树在寻找最优解的一个过程，这主要是一个对各个子结点进行比较取舍的过程，定义一个估值函数F(n)来分别计算各个终结点的分值，通过双方的分值来对棋局形势进行分析判断。以甲乙两人下棋为例，甲为max，乙为min。当甲走棋时，自然在博弈树中寻找最大点的走法，轮到乙时，则寻找最小点的走法，如此反复，这就是一个极大极小搜索过程，以此来寻找对机器的最佳走法。1.2.3. 剪枝法: 剪枝算法简单来说，就是在搜索过程中减少一定的冗余现象，如已经找到极大值，执行该走法就可以获胜，则无须再往下进行搜索比较，此过程即为剪枝。对于极大的MAX结点，称为剪枝；反之

6、为剪枝。具体规则可以简单描述如下： 剪枝：对于极大值层结点的值如果不小于它的任一祖先极小值层结点的值，即(后续层)(祖先层)，则可中止该极大值层中这个MAX节点以下的搜索过程，这个MAX节点最终的倒推值就确定为这个值。 剪枝：对于极小值结点层的值如果不大于它任一祖先极大值层结点的值，即(祖先层)(后续层)，则可中止对该极小值层中这个MIN节点以下结点的搜索，这个MIN节点最终的倒推值就确定为这个值。2剪枝可以进一步进行改进，在走棋过程中，在中心先下的一方往往有一定的优势，双方的搏斗纠缠都是在争夺最佳位置，可以考虑从中心往外螺旋进行扩展搜索；另外由于防守的需要，落子的位置通常也是在彼此下子的附近

7、，因此可以优先考虑在这些位置进行搜索，也就是对落子位置进行排序预先搜索，更进一步的缩减冗余现象，进而提高搜索效率和行棋质量。1.3事务需求此游戏主要应用于人类与计算机的对弈功能。具体功能如下所述：1. 人：点击开始 找位置 下棋2. 计算机：算法设计 最佳位置搜索 下棋 3.规则：五子成珠，先者为胜。1.4完整性及安全性要求 系统的安全性对系统是否正常使用具有重要意义，为了实现游戏的安全性，在程序设计方面主要采用两个步骤:一是操作平台的兼容性，二是代码实现的安全性。操作平台的兼容性:为了防止有的浏览器因为不兼容而产生错误和系统安全，我们做了浏览器的兼容性检测。代码实现的安全性:为了防止一些代码

8、执行存在的风险，我们应用最安全，最原生态的JS来实现界面和算法的实现。二、游戏实现2.1 开发环境2.1.1硬件环境开发过程中，所使用的硬件环境：计算机一台2.1.2 软件环境 在以上硬件的基础上，开发系统必须所具备的软件系统，应该包括以下几个方面：操作平台：Microsoft Windows xp开发语言：HTML5 CSS3 javascript 2.2系统流程图根据系统模块，得出总系统流程图如下： 总体流程图： 2.3用JSP实现的界面1、 主界面2、 开始电脑下棋3、一轮之后4、 人胜利5、电脑胜利6、人悔棋7、人认输三、问题及解决方法1.在编写代码时发现代码明明没有错误，可就是运行不

9、出来，结果就不得不重新敲一次，最后才发现标点符号不是在英文状态下。2.在使用插件和JS的框架时出现兼容问题，在讨论和搜索方法之后，好不容易搞定了。 总的来说，本游戏整体性能不够完整，安全系数一般,并不是那么完整，但是根据我们的努力，还是解决了一部分的问题。四、课外实践总结这一学期刚开始，老师就布置下此次课外实践的任务，但当时我们并不在意，想着还早，再加上刚接触这门学科，根本不知从何入手，直到最后，再过几天就要交作品了，我们才真正慌起来，对于五子棋我们是熟悉的，但没想到运用AI的剪枝法做起来是那么难，因为算法的设计如果不完全就会导致出现粗物，还有内存溢出问题，刚开始我们组的同学就像无头苍蝇一样乱撞，总是找不到重心，通过大家一致的研究算法本身和集体讨论估值函数的设计，然后上网查资料，我们设计了算法，然后不断的优化修改，终于达到理想效果，然后开始实现代码。勤奋对于团队是至关重要的，需要大家的共同的努力，不断修改，从中发现缺点与不足，不断改进才能完成任务。所以小组中的每个成员的能力与协作能力也是很重要的。最后呢，在实习中发现自己的确定和不足，并努力学习加以改正，在开发一个项目时一定要先做好规划，按照系统的开发过程，详细地写好每一个必要的文档。16