五子棋程式 -- 以 JavaScript+Node.js 實作 (作者：陳鍾誠)
簡介
在本文中，我們設計了一個完全只是依賴「盤面評估函數」的五子棋程式，這個程式並沒有採用「Min-Max 對局搜尋法」，更沒有採用「Alpha-Beta 修剪法」，但是已經能夠與一般人對戰，有時候還可以贏得棋局。
以下是這個程式執行的一個畫面，我們採用命令列的設計方式，使用者下子時必須輸入格子的座標，該座標由兩個 16 進位字母組成，例如圖中的 62 代表下在第六列第二行的位置。
圖、五子棋程式的一個對局畫面
程式實作
整個程式的實作只包含以下這個 chess.js 檔案，完整原始碼如下。
檔案：chess.js
// 五子棋遊戲，單機命令列版
// 人對人下：node chess P2P
// 人對電腦：node chess P2C
// 作者：陳鍾誠
var util = require("util");
var log = console.log;
var r = require('readline').createInterface(process.stdin, process.stdout);
// 印出訊息，並取得輸入。
var prompt = function(turn) {
var msg = format('將 %s 下在 : ', turn);
r.setPrompt(msg);
r.prompt();
}
var format = function() { // 字串格式化
return util.format.apply(null, arguments);
}
// 棋盤物件
var Board = function() {
this.m = [];
for (var r=0; r<16; r++) {
this.m[r] = [];
for (var c=0; c<16; c++)
this.m[r][c] = '-';
}
}
// 將棋盤格式化成字串
Board.prototype.toString = function() {
var str = " 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f\n";
for (var r=0; r<16; r++) {
str += r.toString(16)+" "+this.m[r].join(" ")+" "+r.toString(16)+"\n";
}
str += " 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f\n";
return str;
}
// 顯示棋盤
Board.prototype.show = function() {
log(this.toString());
}
// 以下為遊戲相關資料與函數
// var zero = [ 0, 0, 0, 0, 0];
// var inc = [-2,-1, 0, 1, 2];
// var dec = [ 2, 1, 0,-1,-2];
var z9 = [ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0];
var i9 = [-4,-3,-2,-1, 0, 1, 2, 3, 4];
var d9 = [ 4, 3, 2, 1, 0,-1,-2,-3,-4];
var z5 = [ 0, 0, 0, 0, 0];
var i2 = i9.slice(2,-2);
var d2 = d9.slice(2,-2);
// 檢查在 (r, c) 這一格，規則樣式 (dr, dc) 是否被滿足
// dr, dc 的組合可用來代表「垂直 | , 水平 - , 下斜 \ , 上斜 /」。
var patternCheck=function(board, turn, r, c, dr, dc) {
for (var i = 0; i < dr.length; i++) {
var tr = Math.round(r+dr[i]);
var tc = Math.round(c+dc[i]);
if (tr<0 ||tr > 15 || tc<0 || tc>15)
return false;
var v = board.m[tr][tc];
if (v != turn) return false;
}
return true;
}
// 檢查是否下 turn 這個子的人贏了。
var winCheck = function(board, turn) {
var win = false;
for (var r=0; r<16; r++) {
for (var c=0; c<16; c++) {
if (patternCheck(board, turn, r, c, z5, i2)) // 垂直 | ;
win = true;
if (patternCheck(board, turn, r, c, i2, z5)) // 水平 - ;
win = true;
if (patternCheck(board, turn, r, c, i2, i2)) // 下斜 \ ;
win = true;
if (patternCheck(board, turn, r, c, i2, d2)) // 上斜 / ;
win = true;
}
}
if (win) {
log("%s 贏了！", turn); // 如果贏了就印出贏了
process.exit(0); // 然後離開。
}
return win;
}
var peopleTurn = function(board, turn, line) {
var r = parseInt(line[0], 16); // 取得下子的列 r (row)
var c = parseInt(line[1], 16); // 取得下子的行 c (column)
if (r<0 || r>15 || c<0 || c>15) // 檢查是否超出範圍
throw "(row, col) 超出範圍!"; // 若超出範圍就丟出例外，下一輪重新輸入。
if (board.m[r][c] != '-') // 檢查該位置是否已被佔據
throw format("(%s%s) 已經被佔領了!", line[0], line[1]); // 若被佔據就丟出例外，下一輪重新輸入。
board.m[r][c] = turn; // 否則、將子下在使用者輸入的 (r,c) 位置
}
var P2P=function(b, turn, line) {
peopleTurn(b, turn, line);
b.show(); // 顯示棋盤現況
winCheck(b, turn);
return (turn == 'o')?'x':'o'; // 換對方下了。
}
var attackScores = [ 0, 3, 10, 30, 100, 500 ];
var guardScores = [ 0, 2, 9, 25, 90, 400 ];
var attack=1, guard=2;
var getScore = function(board, r, c, turn, mode) {
var score = 0;
var mScores = (mode === attack)?attackScores:guardScores;
board.m[r][c] = turn;
for (var start = 0; start <= 4; start++) {
for (var len = 5; len >= 1; len--) {
var end = start+len;
var zero = z9.slice(start, start+len);
var inc = i9.slice(start, start+len);
var dec = d9.slice(start, start+len);
if (patternCheck(board, turn, r, c, zero, inc)) // 攻擊：垂直 | ;
score += mScores[len];
if (patternCheck(board, turn, r, c, inc, zero)) // 攻擊：水平 - ;
score += mScores[len];
if (patternCheck(board, turn, r, c, inc, inc)) // 攻擊：下斜 \ ;
score += mScores[len];
if (patternCheck(board, turn, r, c, inc, dec)) // 攻擊：上斜 / ;
score += mScores[len];
}
}
board.m[r][c] = '-';
return score;
}
var computerTurn = function(board, turn) {
var best = { r:0, c:0, score:-1 };
for (var r=0; r<=15; r++) {
for (var c=0; c<=15; c++) {
if (board.m[r][c] !== '-')
continue;
var attackScore = getScore(board, r, c, 'x', attack); // 攻擊分數
var guardScore = getScore(board, r, c, 'o', guard); // 防守分數
var score = attackScore+guardScore;
if (score > best.score) {
best.r = r;
best.c = c;
best.score = score;
}
}
}
log("best=%j", best);
board.m[best.r][best.c] = turn; // 否則、將子下在使用者輸入的 (r,c) 位置
}
var P2C=function(b, turn, line) {
peopleTurn(b, 'o', line);
b.show(); // 顯示棋盤現況
winCheck(b, 'o'); // 檢查下了這子之後是否贏了！
computerTurn(b, 'x', line);
b.show();
winCheck(b, 'x');
return 'o';
}
var chess=function(doLine) {
// 主程式開始
var b = new Board(); // 建立棋盤
b.show(); // 顯示棋盤
var turn = 'o'; // o 先下
prompt(turn); // 提示要求下子訊息，並接受輸入。
r.on('line', function(line) { // 每當讀到一個字串時。
try {
turn = doLine(b, turn, line);
} catch (err) { // 若有丟出例外
log(err); // 則印出錯誤訊息。
}
prompt(turn); // 提示要求下子訊息，並接受輸入。
}).on('close', function() { // 輸入結束了
process.exit(0); // 程式結束。
});
}
if (process.argv[2] === "P2P") // 人對人下
chess(P2P);
else if (process.argv[2] === "P2C") // 人對電腦下
chess(P2C);
else { // 命令下錯，提示訊息！
log("人對人下：node chess P2P\n人對電腦：node chess P2C");
process.exit(0);
}執行結果
以下是一場對局的過程片段，您可以看到最後是 x 贏了，也就是人類贏了。
C:\Dropbox\Public\web\ai\code\chess>node chess P2C
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
0 - - - - - - - - - - - - - - - - 0
1 - - - - - - - - - - - - - - - - 1
2 - - - - - - - - - - - - - - - - 2
3 - - - - - - - - - - - - - - - - 3
4 - - - - - - - - - - - - - - - - 4
5 - - - - - - - - - - - - - - - - 5
6 - - - - - - - - - - - - - - - - 6
7 - - - - - - - - - - - - - - - - 7
8 - - - - - - - - - - - - - - - - 8
9 - - - - - - - - - - - - - - - - 9
a - - - - - - - - - - - - - - - - a
b - - - - - - - - - - - - - - - - b
c - - - - - - - - - - - - - - - - c
d - - - - - - - - - - - - - - - - d
e - - - - - - - - - - - - - - - - e
f - - - - - - - - - - - - - - - - f
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
將 o 下在 : 66
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
0 - - - - - - - - - - - - - - - - 0
1 - - - - - - - - - - - - - - - - 1
2 - - - - - - - - - - - - - - - - 2
3 - - - - - - - - - - - - - - - - 3
4 - - - - - - - - - - - - - - - - 4
5 - - - - - - - - - - - - - - - - 5
6 - - - - - - o - - - - - - - - - 6
7 - - - - - - - - - - - - - - - - 7
8 - - - - - - - - - - - - - - - - 8
9 - - - - - - - - - - - - - - - - 9
a - - - - - - - - - - - - - - - - a
b - - - - - - - - - - - - - - - - b
c - - - - - - - - - - - - - - - - c
d - - - - - - - - - - - - - - - - d
e - - - - - - - - - - - - - - - - e
f - - - - - - - - - - - - - - - - f
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
best={"r":6,"c":7,"score":31}
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
0 - - - - - - - - - - - - - - - - 0
1 - - - - - - - - - - - - - - - - 1
2 - - - - - - - - - - - - - - - - 2
3 - - - - - - - - - - - - - - - - 3
4 - - - - - - - - - - - - - - - - 4
5 - - - - - - - - - - - - - - - - 5
6 - - - - - - o x - - - - - - - - 6
7 - - - - - - - - - - - - - - - - 7
8 - - - - - - - - - - - - - - - - 8
9 - - - - - - - - - - - - - - - - 9
a - - - - - - - - - - - - - - - - a
b - - - - - - - - - - - - - - - - b
c - - - - - - - - - - - - - - - - c
d - - - - - - - - - - - - - - - - d
e - - - - - - - - - - - - - - - - e
f - - - - - - - - - - - - - - - - f
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
...
best={"r":6,"c":3,"score":144}
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
0 - - - - - - - - - - - - - - - - 0
1 - - - - - - - - - - - - - - - - 1
2 - - - - - - - - - - - - - - - - 2
3 - - - - - - - - - - - - - - - - 3
4 - - - - x - - - - - - - - - - - 4
5 - - - - - o - - - - - - - - - - 5
6 - - - x o o o x - - - - - - - - 6
7 - - - - - - - o - - - - - - - - 7
8 - - - - - - - - x - - - - - - - 8
9 - - - - - - - - - x - - - - - - 9
a - - - - - - - - - - - - - - - - a
b - - - - - - - - - - - - - - - - b
c - - - - - - - - - - - - - - - - c
d - - - - - - - - - - - - - - - - d
e - - - - - - - - - - - - - - - - e
f - - - - - - - - - - - - - - - - f
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
...
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
0 - - - - - - - - - - - - - - - - 0
1 - - - - - - - - - - - - - - - - 1
2 - - - - - - - - - - - - - - - - 2
3 - - - - - - - - - - - - - - - - 3
4 - - - - x - - - - - - - - - - - 4
5 - - o - - o - - - - - - - - - - 5
6 - - o x o o o x - - - - - - - - 6
7 - - - - x o o o - - - - - - - - 7
8 - - - - - x - - x - - - - - - - 8
9 - - - - - - x - - x - - - - - - 9
a - - - - - - - x - - - - - - - - a
b - - - - - - - - - - - - - - - - b
c - - - - - - - - - - - - - - - - c
d - - - - - - - - - - - - - - - - d
e - - - - - - - - - - - - - - - - e
f - - - - - - - - - - - - - - - - f
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 a b c d e f
x 贏了！