python3 井字棋 GUI - 人机对战、机器对战 （threading、tkinter库）

其他 2019-04-04 09:08:07 阅读次数: 0

python3 井字棋 GUI - 人机对战、机器对战

功能

  1. GUI界面
  2. 人机对战（可选择机器先走）
  3. 机器对战（50局）
流程图

内核

棋盘

[0][1][2]
[3][4][5]
[6][7][8]
最佳下棋顺序：

best_way = [4,0,2,6,8,1,3,5,7]

估价函数（以X为对象）

  1. 可以赢的行数 +1
  2. 可以赢的行数上有自己的棋子 +2
  3. 可导致自己赢 +2
  4. 可导致对手赢 -2

判断赢局

win_chess = [[0,4,8],[2,4,6],[0,1,2],[3,4,5],[6,7,8],[0,3,6],[1,4,7],[2,5,8]]

人机对战流程

人（X）点击某个格子，触发绑定事件

  1. 判断该格子是否有子，无子继续
  2. 设置该格子为 1
  3. 判断X是否赢了，没有继续，有X赢
  4. 判断棋盘是否无子可下，有继续，没有平局
  5. 轮到机器下棋
  6. 判断O是否差一子便可赢，有则对应格子，无则继续
  7. 判断O是否处于危险状态，即对方只差一子赢棋，有则选择该格子，无则继续
  8. 机器选择最佳格子
  9. 判断输赢并判断是有无子可下，循环

机器对战流程

  1. 随机产生先下棋者
  2. 第一颗棋子随机下
  3. 各自判断最佳走法
  4. 判断输赢即棋盘是否无子可下
  5. 循环

总结

1. 学习了python threading库的用法

线程的使用：

    id = 1
    th = []
    for i in range(50):
        id = id * -1
        try:
            th.append(threading.Thread(target=run,args=(i,id)))
            th[i].start()
        except Exception as e:
            print(e)
            i = i - 1

2. 学习了python tkinter库的用法

tkinter的mianloop做为主线程尽量避免被阻塞，以免界面卡死

创建窗口：

top = tk.Tk()#创建窗口
top.title('井字棋 -> Fighting')#标题
top.geometry("300x300")#大小
top.resizable()#可改变大小

创建Frame：

frame_top = tk.Frame(top)#top是上层

创建按钮：

tk.Button(frame_top,text='人机对决',command=but1).pack(side=tk.LEFT)

创建labe：

label1 = tk.Label(frame_cont,justify=tk.CENTER,textvariable=show_str,font=("幼圆",30))

显示可刷新变量：

tips = tk.StringVar(top)    #提示信息
tips.set("")#设置显示内容
label_bottom = tk.Label(frame_bot,justify=tk.CENTER,textvariable=tips,font=("幼圆",20),padx=0)#设置显示的值为tips

绑定事件及解绑：

    l0.bind("<Button-1>", touch_l0)#绑定
    l0.unbind("<Button-1>")#解绑

布局：

l0.pack(side=tk.LEFT)
frame_top.pack()

开启消息循环：

top.mainloop()

代码

运行截图

待修复问题

  1. 若产生平局会导致该线程卡死 ， 即count_z无法计算，并造成卡顿
  2. 程序优化不够，代码较为杂乱
  3. 上一个问题导致通过GUI关闭程序会有进程仍在跑，需要用任务管理器关闭
  4. 先走角落易赢，机器走法单一，即下面情况
X _ O 
O O _
X X X

补充：之前之所以会卡，是因为在计算下一步时，如果只剩下3或2个格子时，无法返回下一步的值，导致棋没有下，外层循环又是while True，便导致死循环。针对这个问题我添加了具体的改进，已修复。

运行 gui.py 即可

chess.py 内核部分

#coding=utf-8
"""
[0,1,2]
[3,4,5]
[6,7,8]
"""

#胜利的走法
win_chess = [[0,4,8],[2,4,6],[0,1,2],[3,4,5],[6,7,8],[0,3,6],[1,4,7],[2,5,8]]
#最佳下棋顺序
best_way = [4,0,2,6,8,1,3,5,7]
#棋盘
chess = [0,0,0,0,0,0,0,0,0]

def is_win(now_chess,who):
    """
    判断游戏方（who）是否赢局
    """
    temp = now_chess[:]
    for w_c in win_chess:
        if temp[w_c[0]] == who and temp[w_c[1]] == who and temp[w_c[2]] == who :
            return who
    return 0

def count_zero(now_chess):
    """
    统计剩余格子
    返回个数
    """
    temp = now_chess[:]
    count = 0
    for te in temp:
        if te == 0:
            count = count + 1
    return count

def evaluation(now_chess):
    """
    估价函数（以X为对象）
    可以赢的行数 +1
    可以赢的行数上有自己的棋子 +2
    可导致自己赢 +2
    可导致对手赢 -2
    """
    temp = now_chess[:]
    count = 0
    for w_c in win_chess:
        if temp[w_c[0]] >= 0 and temp[w_c[1]] >= 0 and temp[w_c[2]] >= 0 :
            if temp[w_c[0]] == 1 or temp[w_c[1]] == 1 or temp[w_c[2]] == 1 :
                count += 1
            count += 1
    if is_win(temp,1) == 1:
        count = count + 2
    if is_win(temp,-1) == -1:
        count = count - 2
    return count

def all_go(now_chess,who):
    """
    遍历所有走法
    """
    temp = now_chess[:]
    tempp = []
    for i in best_way:
        if temp[i] == 0:
            temppp = temp[:]
            temppp[i]=who
            tempp.append([temppp,i])
    return tempp

def get_next_x(now_chess,who):
    """
    x获取下一个位置
    """
    temp = now_chess[:]
    best_list = None
    best_one = -1
    if count_zero(temp) <= 3 :
        for te in all_go(temp,who):
            if best_one == -1:
                best_list = te[0]
                best_one = te[1]
            else :
                if evaluation(te[0]) > evaluation(best_list):
                    best_list = te[0]
                    best_one = te[1]
        return best_one
    for te in all_go(temp,who):
        for tee in all_go(te[0],who*-1):
            for teee in all_go(tee[0],who):
                if best_list is None:
                    best_list = teee[0]
                    best_one = te[1]
                else:
                    if evaluation(teee[0]) > evaluation(best_list) :
                        best_list = teee[0]
                        best_one = te[1]
    return best_one

def get_next_o(now_chess,who):
    """
    o获取下一个位置
    """
    temp = now_chess[:]
    best_list = None
    best_one = -1
    if count_zero(temp) <= 2 :
        for te in all_go(temp,who):
            if best_one == -1:
                best_list = te[0]
                best_one = te[1]
            else :
                if evaluation(te[0]) < evaluation(best_list):
                    best_list = te[0]
                    best_one = te[1]
        return best_one
    for te in all_go(temp,who):
        for tee in all_go(te[0],who*-1):
            if best_list is None:
                best_list = tee[0]
                best_one = te[1]
            else:
                if evaluation(tee[0]) < evaluation(best_list) :
                    best_list = tee[0]
                    best_one = te[1]
    return best_one

def is_danger(now_chess,who=0):
    """
    判断自己是否处于危险状态（即 对手可能已经差一子赢局）
    """
    temp = now_chess[:]
    for te in all_go(temp,who*-1):
        if is_win(te[0],who*-1) == who*-1:
            return te[1]
    return -1

if __name__ == "__main__":
    """
    测试用
    """
    chess = [0,0,0,\
            0,1,0,\
            0,0,0]
    #print(get_next_old(chess,-1,1))
    #print(all_go(chess,1))
    print(get_next_o(chess,-1))

gui.py 图形及控制 部分

#coding=utf-8
"""
"""
import tkinter as tk
import time
import threading
import random
import chess

init_chess = [0,0,0,0,0,0,0,0,0]    #原始棋盘
the_chess = [0,0,0,0,0,0,0,0,0]    #记录棋盘
show_chess = ''
flag = True
who = 1
count_x = 0
count_y = 0
count_z = 0

top = tk.Tk()
top.title('井字棋 -> Fighting')
top.geometry("300x300")
top.resizable()
show_str = tk.StringVar(top)
tips = tk.StringVar(top)    #提示信息

#初始化棋盘信息
ch = []
for i in range(9):
    ch.append(tk.StringVar(top))

#初始化提示信息
tips.set("")

frame_top = tk.Frame(top)
frame_cont = tk.Frame(top)
frame_bot = tk.Frame(top)
frame_cont1 = tk.Frame(frame_cont)
frame_cont2 = tk.Frame(frame_cont)
frame_cont3 = tk.Frame(frame_cont)

label1 = tk.Label(frame_cont,justify=tk.CENTER,textvariable=show_str,font=("幼圆",30))

# 棋盘显示label 0~9
l0 = tk.Label(frame_cont1,textvariable=ch[0],font=("幼圆",30),padx=0)
l1 = tk.Label(frame_cont1,textvariable=ch[1],font=("幼圆",30),padx=0)
l2 = tk.Label(frame_cont1,textvariable=ch[2],font=("幼圆",30),padx=0)

l3 = tk.Label(frame_cont2,textvariable=ch[3],font=("幼圆",30),padx=0)
l4 = tk.Label(frame_cont2,textvariable=ch[4],font=("幼圆",30),padx=0)
l5 = tk.Label(frame_cont2,textvariable=ch[5],font=("幼圆",30),padx=0)

l6 = tk.Label(frame_cont3,textvariable=ch[6],font=("幼圆",30),padx=0)
l7 = tk.Label(frame_cont3,textvariable=ch[7],font=("幼圆",30),padx=0)
l8 = tk.Label(frame_cont3,textvariable=ch[8],font=("幼圆",30),padx=0)

label_bottom = tk.Label(frame_bot,justify=tk.CENTER,textvariable=tips,font=("幼圆",20),padx=0)

def update_chess():
    """
    更新棋盘
    """
    for i in range(9):
        if the_chess[i] == 1 :
            ch[i].set('|X|')
        elif the_chess[i] == -1 :
            ch[i].set('|O|')
        else :
            ch[i].set('| |')
        #print(i)

def init_ch():
    """
    初始化棋盘
    """
    for i in range(9):
        the_chess[i] = init_chess[i]
    update_chess()
    return the_chess

def ai_go_first():
    if chess.count_zero(the_chess) == 9:
        the_chess[random.randint(0,8)] = -1
    update_chess()
    forget()

ai_go_fir_b = tk.Button(frame_cont,text='机器先下',command=ai_go_first)

def forget():
    ai_go_fir_b.pack_forget()

def but1():
    """
    人机对战
    """
    flag = True
    init_ch()
    tips.set("人机对战模式")
    l0.bind("<Button-1>", touch_l0)
    l1.bind("<Button-1>", touch_l1)
    l2.bind("<Button-1>", touch_l2)
    l3.bind("<Button-1>", touch_l3)
    l4.bind("<Button-1>", touch_l4)
    l5.bind("<Button-1>", touch_l5)
    l6.bind("<Button-1>", touch_l6)
    l7.bind("<Button-1>", touch_l7)
    l8.bind("<Button-1>", touch_l8)
    ai_go_fir_b.pack(side=tk.TOP)

def run(i,id):
    """
    创建一个机器对打局
    """
    new_chess = init_chess[:]
    global count_x
    global count_y
    global count_z
    if id == 1 :
        new_chess[random.randint(0,8)] = -1
    else :
        new_chess[random.randint(0,8)] = 1
    x = 0
    for x in range(10):
        if chess.count_zero(new_chess) > 0 :
            #print(chess.count_zero(new_chess))
            if id == 1:
                #print('*****')
                #print(chess.get_next_x(new_chess,id))
                pos = chess.get_next_x(new_chess,id)
                if pos != -1 :
                    new_chess[int(chess.get_next_x(new_chess,id))] = id
                else :
                    for xx in range(9):
                        if new_chess[xx] == 0 :
                            new_chess[xx] = id
            else :
                pos = chess.get_next_o(new_chess,id)
                if pos != -1 :
                    new_chess[int(chess.get_next_o(new_chess,id))] = id
                else :
                    for xx in range(9):
                        if new_chess[xx] == 0 :
                            new_chess[xx] = id
            id = id * -1
            if chess.is_win(new_chess,id) == id :
                name = ''
                if id == 1 :
                    name = 'X'
                    update_chess()
                    print("第 {} 局 ： {} 赢了！".format(i+1,name) + ' ' + str(new_chess))
                    tips.set("第 {} 局 ： {} 赢了！".format(i+1,name))
                    threading.Lock()
                    count_x = count_x + 1
                    threading.RLock()
                    time.sleep(3)
                    break
                else :
                    name = 'O'
                    update_chess()
                    print("第 {} 局 ： {} 赢了！".format(i+1,name) + ' ' + str(new_chess))
                    tips.set("第 {} 局 ： {} 赢了！".format(i+1,name))
                    threading.Lock()
                    count_y = count_y + 1
                    threading.RLock()
                    time.sleep(3)
                    break
            elif chess.is_win(new_chess,id*-1) == id*-1 :
                id = id * -1
                name = ''
                if id == 1 :
                    name = 'X'
                    print("第 {} 局 ： {} 赢了！".format(i+1,name) + ' ' + str(new_chess))
                    tips.set("第 {} 局 ： {} 赢了！".format(i+1,name))
                    threading.Lock()
                    count_x = count_x + 1
                    threading.RLock()
                    break
                else :
                    name = 'O'
                    print("第 {} 局 ： {} 赢了！".format(i+1,name) + ' ' + str(new_chess))
                    tips.set("第 {} 局 ： {} 赢了！".format(i+1,name))
                    threading.Lock()
                    count_y = count_y + 1
                    threading.RLock()
                    break
            elif chess.count_zero(new_chess) == 0:
                print("第 {} 局 ： 平局".format(i+1) + ' ' + str(new_chess))
                tips.set("第 {} 局 ： 平局".format(i+1))
                threading.Lock()
                count_z = count_z + 1
                threading.RLock()
                break
            else :
                pass
        else :
            print("第 {} 局 ： 平局".format(i+1) + ' ' + str(new_chess))
            tips.set("第 {} 局 ： 平局".format(i+1))
            threading.Lock()
            count_z = count_z + 1
            threading.RLock()
            break
    #print(str(i + 1) + ' ' + str(new_chess))
    '''if i == 9:
        print("第 {} 局 ： 平局".format(i+1) + ' ' + str(new_chess))
        tips.set("第 {} 局 ： 平局".format(i+1))
        threading.Lock()
        count_z = count_z + 1
        threading.RLock()'''
    time.sleep(3)
    for i in range(9):
        the_chess[i] = new_chess[i]
    update_chess()
    threading.Lock()
    tips.set("50局已经结束！\nX 共赢 {}次\nO 共赢 {}次\n平局 {} 次".format(count_x,count_y,count_z))
    threading.RLock()

def but2():
    """
    机器对战
    """
    print(" ")
    ai_go_fir_b.pack_forget()
    flag = False
    global count_x
    global count_y
    global count_z
    count_x = 0
    count_y = 0
    count_z = 0
    init_ch()
    tips.set("机器对战模式")
    l0.unbind("<Button-1>")
    l1.unbind("<Button-1>")
    l2.unbind("<Button-1>")
    l3.unbind("<Button-1>")
    l4.unbind("<Button-1>")
    l5.unbind("<Button-1>")
    l6.unbind("<Button-1>")
    l7.unbind("<Button-1>")
    l8.unbind("<Button-1>")
    id = 1
    th = []
    for i in range(50):
        id = id * -1
        try:
            th.append(threading.Thread(target=run,args=(i,id)))
            th[i].start()
        except Exception as e:
            print(e)
            i = i - 1
    #tips.set("50 局已经结束！ X 共赢 {}次， O 共赢 {}次， 平局 {} 次".format(count_x,count_y,count_z))
        

def ai_go(w):
    """
    机器走棋 O
    """
    if chess.count_zero(the_chess) < 9:   
        po = chess.is_danger(the_chess,1)
        if po != -1 :
            the_chess[po] = w
            update_chess()
        elif constraint(w) == False:
            pass
        else :
            the_chess[chess.get_next_o(the_chess,-1)] = w
            update_chess()
        if chess.is_win(the_chess,-1) == -1:
            tips.set("你输了！")
    if chess.count_zero(the_chess) == 0:
        tips.set("平局！")

def constraint(w):
    """
    判断是否处于危险状态
    """
    po = chess.is_danger(the_chess,-1)
    if po != -1:
        the_chess[po] = w
        update_chess()
        return False
    return True

def peo_go(po):
    """
    获取人们按键，并下棋
    """
    if the_chess[po] == 0 :
        the_chess[po] = who
        update_chess()
        if chess.is_win(the_chess,who) == who:
            tips.set('你赢了！')
        elif chess.count_zero(the_chess) == 0:
            tips.set("平局！")
        else :
            ai_go(who*-1)

def touch_l0(e):
    peo_go(0)

def touch_l1(e):
    peo_go(1)

def touch_l2(e):
    peo_go(2)

def touch_l3(e):
    peo_go(3)

def touch_l4(e):
    peo_go(4)

def touch_l5(e):
    peo_go(5)

def touch_l6(e):
    peo_go(6)

def touch_l7(e):
    peo_go(7)

def touch_l8(e):
    peo_go(8)
        

tk.Button(frame_top,text='人机对决',command=but1).pack(side=tk.LEFT)
tk.Button(frame_top,text='机器对决',command=but2).pack(side=tk.RIGHT)

update_chess()

l0.pack(side=tk.LEFT)
l1.pack(side=tk.LEFT)
l2.pack(side=tk.LEFT)
l3.pack(side=tk.LEFT)
l4.pack(side=tk.LEFT)
l5.pack(side=tk.LEFT)
l6.pack(side=tk.LEFT)
l7.pack(side=tk.LEFT)
l8.pack(side=tk.LEFT)

label_bottom.pack()

frame_cont1.pack()
frame_cont2.pack()
frame_cont3.pack()

frame_top.pack()
frame_cont.pack()
frame_bot.pack()

top.mainloop()

结束回顾：

  • ①　一开始计算最佳走法我用迭代函数，但是一直写不出最佳的效果，后面直接改成循环2/3次遍历所有可能，计算所有可能的评估值。
  • ②　一开始的评估函数只有计算可能赢得边数，我发现在实际过程中有不准的情况，于是我添加了几个两个条件做为附加条件，可以使得一条直线已经有己方棋子的权重加大，可以直接导致己方赢得走法加大权重，导致对方赢的降低权重。X方选择大者，O方选择值小者。
  • ③　在机器对战中我用多线程并行计算，发现平局的情况会导致线程卡死，无法准确计算出平局的次数。后面发现在最佳走法中，有时因为棋盘剩余格子不多，导致遍历失败，返回空值，使得机器无子可下的情况。为了解决这个问题，我在最佳走法中添加了一个判断，若棋盘剩余格子不多，则舍弃部分遍历，只遍历一轮，若只剩一个位置，则返回该位置。
  • ④　人机对战中目前只发现一种赢局方式：先走角落易赢，机器走法单一，即类似下面情况：
    X _ O
    O O _
    X X X
    在机器优先中还未找到赢局方法
  • ⑤　起初机器对战的结果只有固定几种，导致输赢单一，于是我先让XO先下棋方随机，再让第一子的位置随机，计算出的结果便就有意义了，出现了许多种结果。
    这次实验我使用了tkinter库，百度了许多相关使用的方法。例如，mainloop窗口消息循环尽量以独立线程运行，避免有使其阻塞的语句，起初我不知道，把机器对战五十次直接写在循环里，便导致GUI卡死。Tkinter中可以随着值变化而改变GUI显示文本的参数是StringVar，隐藏控件用pack_forget
  • ⑥　为了避免评估值相同无法保证最佳位置，我设置了一个遍历顺序：[4,0,2,6,8,1,3,5,7]，先中间，再四角，最后四边

附录

猜你喜欢

转载自www.cnblogs.com/boxker/p/10580969.html
今日推荐
火速冲上 GitHub 热榜 —— 开源编程语言、框架哪有这么可爱？
北京人形机器人创新中心发布全球首个纯电驱拟人奔跑的全尺寸人形机器人“天工”
LFOSSA 源来如此公开课 | 掌握云原生未来：CNCF 认证全面攻略与备考秘籍
国产云输入法——仅华为无云端数据上传安全问题
开源日报 | 工业开源项目OGG 1.0；姐姐，你要和我一起配置火狐吗；苹果AI遥遥落后？Fedora 40
开放签电子签章：停止新增，优化体验，前进更进（五一假期前工作）
周排行
Metasploit文件目录与入侵基本概念
跨域(CORS)请求问题[No 'Access-Control-Allow-Origin' header is present on the requested resource]常见解决方案
CodeIgniter 源码解读之 CodeIgniter.php（二）
SAS入门之（四）改变数据类型
初识元组
[数学建模]数学建模算法和模型（B站视频）（二）
Nginx 服务器源码安装配置流程
C#实现语音视频录制 【基于MCapture + MFile】
开发进度4
下载安装vue的方法网址
每日归档
更多
2024-04-28(0)
2024-04-27(56)
2024-04-26(39)
2024-04-25(22)
2024-04-24(36)
2024-04-23(26)
2024-04-22(39)
2024-04-21(0)
2024-04-20(6)
2024-04-19(5)

代码天地 © 2018 codetd.com

境外服务器   最新电视剧2022