教你写一个入门级别的五子棋AI

前言

本文只是介绍五子棋AI的实现，最终的成品只是一个 AI 接口，并不包括 GUI，且不依赖 GUI。

五子棋 AI 的实现并不难，只需要解决一个问题就行：

怎么确定AI的最佳落子位置？

一般情况下，五子棋棋盘是由15条横线和15条纵线组合而成的，15x15 的棋盘共有 225 个交叉点，也就是说共有 225 个落子点。

假如说，AI 是黑棋，先行落子，所以 AI 总共有 225 个落子点可以选择，我们可以对每个落子点进行评估打分，哪个分高下哪里，这样我们就能确定最佳落子点了。

但这样又引出了一个新的问题：

怎么对落子点进行评估打分呢？

这就是本文的重点了，请看后文！

实现过程

抽象

注：部分基础代码依赖于 lombok，请自行引入，或手写基础代码。

落子位置实体类，这里我们定义棋子类型字段：type，1表示黑子，2表示白子。

/**
 * 棋子点位
 *
 * @author anlingyi
 * @date 2021/11/10
 */
@AllArgsConstructor
@NoArgsConstructor
@ToString
public class Point {
    /**
     * 横坐标
     */
    int x;
    /**
     * 纵坐标
     */
    int y;
    /**
     * 棋子类型 1.黑 2.白
     */
    int type;
}
复制代码

AI 对外提供的接口，不会依赖任何 GUI 代码，方便其他程序调用。

/**
 * 五子棋AI接口
 *
 * @author anlingyi
 * @date 2021/11/10
 */
public interface AIService {
 
    /**
     * 获取AI棋位
     *
     * @param chessData 已下棋子数据
     * @param point     对手棋位
     * @param started   是否刚开局
     * @return
     */
    Point getPoint(int[][] chessData, Point point, boolean started);
 
}
复制代码

这个接口需要知道我们现在的棋盘落子数据 chessData，还有对手上一步的落子位置 point，started 参数表示是否是刚开局，后续可能对刚开局情况做单独的处理。

实现AI接口

我们创建一个类 ZhiZhangAIService，这个类实现 AIService 接口，来写我们的实现逻辑。

/**
 *
 * 五子棋AI实现
 *
 * @author anlingyi
 * @date 2021/11/10
 */
public class ZhiZhangAIService implements AIService {
 
    /**
     * 已下棋子数据
     */
    private int[][] chessData;
    /**
     * 棋盘行数
     */
    private int rows;
    /**
     * 棋盘列数
     */
    private int cols;
    /**
     * AI棋子类型
     */
    private int ai;
 
    /**
     * 声明一个最大值
     */
    private static final int INFINITY = 999999999;
 
    @Override
    public Point getPoint(int[][] chessData, Point point, boolean started) {
    	// 初始化棋盘数据
    	initChessData(chessData);
    	// 计算AI的棋子类型
        this.ai = 3 - point.type;
 
        if (started) {
            // AI先下，首子天元
            int centerX = this.cols / 2;
            int centerY = this.rows / 2;
            return new Point(centerX, centerY, this.ai);
        }
 
        // 获取最佳下棋点位
        return getBestPoint();
    }
 
    /**
     * 初始化棋盘数据
     * 
     * @param chessData 当前棋盘数据
     */
    private void initChessData(int[][] chessData) {
    	// 获取棋盘行数
        this.rows = chessData.length;
        // 获取棋盘列数
        this.cols = chessData[0].length;
        // 初始化棋盘数据
        this.chessData = new int[this.cols][this.rows];
        // 深拷贝
        for (int i = 0; i < cols; i++) {
            for (int j = 0; j < rows; j++) {
                this.chessData[i][j] = chessData[i][j];
            }
        }
    }
 
    /**
     * 获取最佳下棋点位
     *
     * @return
     */
    private Point getBestPoint() {
	Point best = null;
        // 初始分值为最小
        int score = -INFINITY;
 
        /* 遍历所有能下棋的点位，评估各个点位的分值，选择分值最大的点位 */
        for (int i = 0; i < this.cols; i++) {
            for (int j = 0; j < this.rows; j++) {
                if (this.chessData[i][j] != 0) {
                    // 该点已有棋子，跳过
                    continue;
                }
 
                Point p &