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`往期回顾: 【每周一练】labview益智游戏 - 撑竹竿过河 https://bbs.elecfans.com/jishu_514770_1_1.html 【每周一练】LabVIEW益智游戏 - 24点 https://bbs.elecfans.com/jishu_517445_1_1.html *************************************************************************************************** 本期练习: 实现一个2048的程序,http://2048game.com/ 基本要求: ①在4*4的方格内随机生成2和4; ②能够使用键盘方向键控制移动; ③显示当前得分,得分规则请参考http://2048game.com/ ④显示历史最高分,通过读写配置文件记录该数据; ⑤实时显示当前已运行时间; ⑥至少两个按键“新游戏”和“停止”,点击“新游戏”运行时间重新开始计时; 拓展功能: ①数字移动时,能够看到移动的特效; ②AI功能,用LabVIEW写个自动运行的程序,不建议使用动态链接库;能自动运行到512就满足要求了; 本次重点是AI的功能,希望大家多想想办法 参考链接 http://blog.jobbole.com/64597/ ****************************************************************************************** 针对目前火爆的2048游戏,有人实现了一个AI程序,可以以较大概率(高于90%)赢得游戏,并且作者在stackoverflow上简要介绍了AI的算法框架和实现思路。但是这个回答主要集中在启发函数的选取上,对AI用到的核心算法并没有仔细说明。这篇文章将主要分为两个部分,第一部分介绍其中用到的基础算法,即Minimax和Alpha-beta剪枝;第二部分分析作者具体的实现。 基础算法2048本质上可以抽象成信息对称双人对弈模型(玩家向四个方向中的一个移动,然后计算机在某个空格中填入2或4)。这里“信息对称”是指在任一时 刻对弈双方对格局的信息完全一致,移动策略仅依赖对接下来格局的推理。作者使用的核心算法为对弈模型中常用的带Alpha-beta剪枝的 Minimax。这个算法也常被用于如国际象棋等信息对称对弈AI中。 Minimax下面先介绍不带剪枝的Minimax。首先本文将通过一个简单的例子说明Minimax算法的思路和决策方式。 问题现在考虑这样一个游戏:有三个盘子A、B和C,每个盘子分别放有三张纸币。A放的是1、20、50;B放的是5、10、100;C放的是1、5、20。单位均为“元”。有甲、乙两人,两人均对三个盘子和上面放置的纸币有可以任意查看。游戏分三步:
下面用Minimax算法解决这个问题。 基本思路一般解决博弈类问题的自然想法是将格局组织成一棵树,树的每一个节点表示一种格局,而父子关系表示由父格局经过一步可以到达子格局。Minimax 也不例外,它通过对以当前格局为根的格局树搜索来确定下一步的选择。而一切格局树搜索算法的核心都是对每个格局价值的评价。Minimax算法基于以下朴 素思想确定格局价值:
解题下图是上述示例问题的格局树: 注意,由于示例问题格局数非常少,我们可以给出完整的格局树。这种情况下我可以找到Minimax算法的全局最优解。而真实情况中,格局树非常庞大,即使是计算机也不可能给出完整的树,因此我们往往只搜索一定深度,这时只能找到局部最优解。 我们从甲的角度考虑。其中正方形节点表示轮到我方(甲),而三角形表示轮到对方(乙)。经过三轮对弈后(我方-对方-我方),将进入终局。黄色叶结 点表示所有可能的结局。从甲方看,由于最终的收益可以通过纸币的面值评价,我们自然可以用结局中甲方拿到的纸币面值表示终格局的价值。 下面考虑倒数第二层节点,在这些节点上,轮到我方选择,所以我们应该引入可选择的最大价值格局,因此每个节点的价值为其子节点的最大值: 这些轮到我方的节点叫做max节点,max节点的值是其子节点最大值。 倒数第三层轮到对方选择,假设对方会尽力将局势引入让我方价值最小的格局,因此这些节点的价值取决于子节点的最小值。这些轮到对方的节点叫做min节点。 最后,根节点是max节点,因此价值取决于叶子节点的最大值。最终完整赋值的格局树如下: 总结一下Minimax算法的步骤:
对于真实问题中的Minimax,再次强调几点:
Alpha-beta剪枝是对Minimax的补充和改进。采用Alpha-beta剪枝后,我们可不必构造和搜索最大深度D内的所有节点,在构造过程中,如果发现当前格局再往下不能找到更好的解,我们就停止在这个格局及以下的搜索,也就是剪枝。 Alpha-beta基于这样一种朴素的思想:时时刻刻记得当前已经知道的最好选择,如果从当前格局搜索下去,不可能找到比已知最优解更好的解,则停止这个格局分支的搜索(剪枝),回溯到父节点继续搜索。 Alpha-beta算法可以看成变种的Minimax,基本方法是从根节点开始采用深度优先的方式构造格局树,在构造每个节点时,都会读取此节点 的alpha和beta两个值,其中alpha表示搜索到当前节点时已知的最好选择的下界,而beta表示从这个节点往下搜索最坏结局的上界。由于我们假 设对手会将局势引入最坏结局之一,因此当beta小于alpha时,表示从此处开始不论最终结局是哪一个,其上限价值也要低于已知的最优解,也就是说已经 不可能此处向下找到更好的解,所以就会剪枝。 下面同样以上述示例介绍Alpha-beta剪枝算法的工作原理。我们从根节点开始,详述使用Alpha-beta的每一个步骤:
此时搜索全部完毕,而我们也得到了这一步的策略:应该走A分支。 可以看到相比普通Minimax要搜索18个叶子节点相比,这里只搜索了9个。采用Alpha-beta剪枝,可以在相同时间内加大Minimax的搜索深度,因此可以获得更好的效果。并且Alpha-beta的解和普通Minimax的解是一致的。 针对2048游戏的实现下面看一下ov3y同学针对2048实现的AI。程序的github在这里,主要程序都在ai.js中。 建模上面说过Minimax和Alpha-beta都是针对信息对称的轮流对弈问题,这里作者是这样抽象游戏的:
格局评价作为算法的核心,如何评价当前格局的价值是重中之重。在2048中,除了终局外,中间格局并无非常明显的价值评价指标,因此需要用一些启发式的指标来评价格局。那些分数高的“好”格局是容易引向胜利的格局,而分低的“坏”格局是容易引向失败的格局。 作者采用了如下几个启发式指标。 单调性单调性指方块从左到右、从上到下均遵从递增或递减。一般来说,越单调的格局越好。下面是一个具有良好单调格局的例子: 平滑性平滑性是指每个方块与其直接相邻方块数值的差,其中差越小越平滑。例如2旁边是4就比2旁边是128平滑。一般认为越平滑的格局越好。下面是一个具有极端平滑性的例子: 空格数这个很好理解,因为一般来说,空格子越少对玩家越不利。所以我们认为空格越多的格局越好。 孤立空格数这个指标评价空格被分开的程度,空格越分散则格局越差。 具体来说,2048-AI在评价格局时,对这些启发指标采用了加权策略。具体代码如下:
有兴趣的同学可以调整一下权重看看有什么效果。 对对方选择的剪枝在这个程序中,除了采用Alpha-beta剪枝外,在min节点还采用了另一种剪枝,即只考虑对方走出让格局最差的那一步(而实际2048中计算 机的选择是随机的),而不是搜索全部对方可能的走法。这是因为对方所有可能的选择为“空格数×2”,如果全部搜索的话会严重限制搜索深度。 相关剪枝代码如下:
搜索深度在2048-AI的实现中,并没有限制搜索的最大深度,而是限制每次“思考”的时间。这里设定了一个超时时间,默认为100ms,在这个时间内,会从1开始,搜索到所能达到的深度。相关代码:
因此这个算法实现的效果实际上依赖于执行javascript引擎机器的性能。当然可以通过增加超时时间来达到更好的效果,但此时每一步行走速度会相应变慢。 算法的改进目前这个实现作者声称成功合成2048的概率超过90%,但是合成4096甚至8192的概率并不高。作者在github项目的REAMDE中同时给出了一些优化建议,这些建议包括:
****************************************************************************************** 本次练习截止时间为2015年11月16日 00:00:00 提交格式为:2048 - LabVIEW版本 - 论坛ID.zip 提交形式:回复本贴,请将阅读权限设置为版主(请按格式提交,便于页面搜索)。举例: --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 【评分标准】 1,功能的实现; 2,程序性能,包括运行效率、可扩展性、移植性等。 3,编程风格、编程架构、软件文档等。 4,界面的美观性【评选规则】 由5位Labview每周一练委员会成员根据参与者提交的作品进行评分得出平均值,得分最高者为周冠军,周冠军即可获得奖品。(奖品两期活动颁发一次) 【奖品】 小米手环、小米路由器、小米充电宝、无线鼠标、电风扇……还有年度神秘大奖等你来拿,快来参与吧! ************************************************************************************************************** ![]() |
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139个回答
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韩国发货发个非法语翻译局副局要发给好勇敢飞一个好预估好诡异贵它
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游戏设计挺好的,就是子vi很多而且没有附带的解释很难理解
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有点意思,好玩练习
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very good
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压缩包有些东西找不到,,
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学习一下,刚入门
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顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶顶
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赶紧学习一下大神们的程序
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先看看吧.........
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很好的程序,学习了
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挺有意思的,没想到还能用来做这个
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