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11 KiB
C
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11 KiB
C
#include "gobang.h"
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#include "ai.h"
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#include "config.h"
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#include "globals.h"
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#include <stdio.h>
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#include <stdlib.h>
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#include <stdbool.h>
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/**
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* @brief 评估一个落子位置的综合得分（结合进攻和防守）
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* @param x 行坐标
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* @param y 列坐标
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* @return int 综合得分
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*/
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int evaluate_move(int x, int y)
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{
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// 进攻得分：评估AI在此处落子的分数
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int attack_score = evaluate_pos(x, y, AI);
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// 防守得分：评估玩家在此处落子的分数，作为防守的依据
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int defense_score = evaluate_pos(x, y, PLAYER);
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// 综合得分，防守权重由 defense_coefficient 控制
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return attack_score + (int)(defense_score * defense_coefficient);
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}
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/**
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* @brief 评估特定位置对当前玩家的战略价值
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* @param x 行坐标(0-base)
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|
* @param y 列坐标(0-base)
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* @param player 玩家标识(PLAYER/AI)
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|
* @return int 综合评估分数(越高表示位置越好)
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|
* @note 评分标准:
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* - 活四:100000 冲四:10000 死四:500
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* - 活三:5000 眠三:1000 死三:50
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* - 活二:500 眠二:100 死二:10
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* - 单子:50(开放)/10(半开放)/1(封闭)
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|
* - 中心位置有额外加成
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*/
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int evaluate_pos(int x, int y, int player)
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{
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// 保存原始值用于还原
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int original = board[x][y];
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// 模拟在该位置落子
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board[x][y] = player;
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int total_score = 0; // 总分
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int line_scores[4] = {0}; // 四个方向的得分
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// 遍历四个方向进行评估
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for (int i = 0; i < 4; i++)
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{
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int dx = direction[i][0], dy = direction[i][1];
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// 获取当前方向上的棋型信息
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DirInfo info = count_specific_direction(x, y, dx, dy, player);
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// 直接形成五连珠为必胜
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if (info.continuous_chess >= 5)
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{
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board[x][y] = original; // 还原棋盘
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return SEARCH_WIN_BONUS; // 返回最大分
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}
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// 根据连续棋子数评分
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switch (info.continuous_chess)
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{
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case 4: // 四连珠
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if (info.check_start && info.check_end) // 活四(两端开放)
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line_scores[i] = AI_SCORE_LIVE_FOUR;
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|
else if (info.check_start || info.check_end) // 冲四(一端开放)
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|
line_scores[i] = AI_SCORE_RUSH_FOUR;
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else // 死四(两端封闭)
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line_scores[i] = AI_SCORE_DEAD_FOUR;
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break;
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case 3: // 三连珠
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if (info.check_start && info.check_end) // 活三
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line_scores[i] = AI_SCORE_LIVE_THREE;
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|
else if (info.check_start || info.check_end) // 眠三
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|
line_scores[i] = AI_SCORE_SLEEP_THREE;
|
|
else // 死三
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line_scores[i] = AI_SCORE_DEAD_THREE;
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|
break;
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case 2: // 二连珠
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if (info.check_start && info.check_end) // 活二
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line_scores[i] = AI_SCORE_LIVE_TWO;
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|
else if (info.check_start || info.check_end) // 眠二
|
|
line_scores[i] = AI_SCORE_SLEEP_TWO;
|
|
else // 死二
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|
line_scores[i] = AI_SCORE_DEAD_TWO;
|
|
break;
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case 1: // 单子
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if (info.check_start && info.check_end) // 开放位置
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|
line_scores[i] = AI_SCORE_LIVE_ONE;
|
|
else if (info.check_start || info.check_end) // 半开放位置
|
|
line_scores[i] = AI_SCORE_HALF_ONE;
|
|
else // 封闭位置
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|
line_scores[i] = AI_SCORE_DEAD_ONE;
|
|
break;
|
|
}
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|
}
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// 计算总分（最高方向分+其他方向分加权）
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int max_score = 0;
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int sum_score = 0;
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for (int i = 0; i < 4; i++)
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{
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|
if (line_scores[i] > max_score)
|
|
{
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|
max_score = line_scores[i];
|
|
}
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|
sum_score += line_scores[i];
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|
}
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total_score = max_score * 10 + sum_score; // 主方向权重更高
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// 位置奖励：越靠近中心分数越高
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int center_x = BOARD_SIZE / 2;
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int center_y = BOARD_SIZE / 2;
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int distance = abs(x - center_x) + abs(y - center_y); // 曼哈顿距离
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int position_bonus = AI_POSITION_BONUS_FACTOR * (BOARD_SIZE - distance); // 距离中心越近奖励越高
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board[x][y] = original; // 还原棋盘状态
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|
return total_score + position_bonus; // 返回总评估分
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}
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/**
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* @brief 带α-β剪枝的深度优先搜索(极小极大算法实现)
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* @param x 当前行坐标
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* @param y 当前列坐标
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|
* @param player 当前玩家
|
|
* @param depth 剩余搜索深度
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|
* @param alpha α值(当前最大值)
|
|
* @param beta β值(当前最小值)
|
|
* @param is_maximizing 是否为极大化玩家(AI)
|
|
* @return int 最佳评估分数
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|
* @note 算法流程:
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|
* 1. 检查是否获胜或达到搜索深度
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|
* 2. 遍历所有可能落子位置
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|
* 3. 递归评估每个位置的分数
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|
* 4. 根据is_maximizing选择最大/最小值
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|
* 5. 使用α-β剪枝优化搜索过程
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*/
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int dfs(int x, int y, int player, int depth, int alpha, int beta, bool is_maximizing)
|
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{
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|
// 检查当前落子是否获胜
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if (check_win(x, y, player))
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|
{
|
|
return (player == AI) ? SEARCH_WIN_BONUS + depth : -SEARCH_WIN_BONUS - depth;
|
|
}
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|
// 达到搜索深度或平局
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if (depth == 0 || step_count >= BOARD_SIZE * BOARD_SIZE)
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{
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|
return evaluate_pos(x, y, AI) - evaluate_pos(x, y, PLAYER);
|
|
}
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|
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|
int best_score = is_maximizing ? -1000000 : 1000000;
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|
|
|
// 遍历所有可能落子位置
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for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++)
|
|
{
|
|
for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++)
|
|
{
|
|
if (board[i][j] != EMPTY)
|
|
{
|
|
continue;
|
|
}
|
|
|
|
// 模拟当前玩家落子
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|
board[i][j] = player;
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|
step_count++;
|
|
|
|
// 递归搜索(切换玩家和搜索深度)
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|
int current_score = dfs(i, j, (player == AI) ? PLAYER : AI, depth - 1, alpha, beta, !is_maximizing);
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|
|
|
// 撤销落子
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|
board[i][j] = EMPTY;
|
|
step_count--;
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|
|
|
// 极大值玩家(AI)逻辑
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|
if (is_maximizing)
|
|
{
|
|
best_score = (current_score > best_score) ? current_score : best_score;
|
|
alpha = (best_score > alpha) ? best_score : alpha;
|
|
// α剪枝
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|
if (beta <= alpha)
|
|
{
|
|
break;
|
|
}
|
|
}
|
|
// 极小值玩家(人类)逻辑
|
|
else
|
|
{
|
|
best_score = (current_score < best_score) ? current_score : best_score;
|
|
beta = (best_score < beta) ? best_score : beta;
|
|
// β剪枝
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|
if (beta <= alpha)
|
|
{
|
|
break;
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
if ((is_maximizing && best_score >= beta) || (!is_maximizing && best_score <= alpha))
|
|
{
|
|
break; // 提前退出外层循环
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|
}
|
|
}
|
|
|
|
return best_score;
|
|
}
|
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|
/**
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|
* @brief AI决策主函数，使用评估函数和搜索算法选择最佳落子位置
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|
* @note 采用两阶段决策逻辑：
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* 1. 防御阶段：检查并阻止玩家即将获胜的位置（活四、冲四、活三）
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|
* 2. 进攻阶段：若无紧急防御需求，使用评估函数选择最佳进攻位置
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|
* @note 实现细节：
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|
* - 优先处理玩家活四、冲四等危险局面
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|
* - 步数>AI_SEARCH_RANGE_THRESHOLD时缩小搜索范围到已有棋子附近AI_NEARBY_RANGE格
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|
* - 使用中心位置优先策略
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|
*/
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void ai_move(int depth)
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|
{
|
|
// 如果是第一步，直接下在中心位置附近
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|
if (step_count == 0)
|
|
{
|
|
int center = BOARD_SIZE / 2;
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|
board[center][center] = AI;
|
|
steps[step_count++] = (Step){AI, center, center};
|
|
printf("AI落子(%d, %d)\n", center + 1, center + 1);
|
|
return;
|
|
}
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|
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|
// 1. 首先检查是否需要阻止玩家的四子连棋或三子活棋
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for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++)
|
|
{
|
|
for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++)
|
|
{
|
|
if (board[i][j] != EMPTY)
|
|
{
|
|
continue;
|
|
}
|
|
|
|
// 模拟玩家在此位置落子
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|
board[i][j] = PLAYER;
|
|
bool need_block = false;
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|
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|
// 检查四个方向
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for (int k = 0; k < 4; k++)
|
|
{
|
|
DirInfo info = count_specific_direction(i, j, direction[k][0], direction[k][1], PLAYER);
|
|
|
|
// 如果玩家能形成四子连棋且至少一端开放
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|
if (info.continuous_chess >= 4 && (info.check_start || info.check_end))
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|
{
|
|
need_block = true;
|
|
break;
|
|
}
|
|
|
|
// 如果玩家能形成三子活棋且两端开放
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|
if (info.continuous_chess == 3 && info.check_start && info.check_end)
|
|
{
|
|
need_block = true;
|
|
break;
|
|
}
|
|
}
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|
|
|
board[i][j] = EMPTY; // 恢复棋盘
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|
|
|
if (need_block)
|
|
{
|
|
// 必须在此位置落子阻止
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|
board[i][j] = AI;
|
|
steps[step_count++] = (Step){AI, i, j};
|
|
printf("AI落子(%d, %d)\n", i + 1, j + 1);
|
|
return;
|
|
}
|
|
}
|
|
}
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|
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|
// 2. 如果没有需要立即阻止的情况，则正常评估
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int best_score = -SEARCH_WIN_BONUS;
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|
int best_x = -1, best_y = -1;
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|
|
// 遍历棋盘所有空位
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|
for (int i = 0; i < BOARD_SIZE; i++)
|
|
{
|
|
for (int j = 0; j < BOARD_SIZE; j++)
|
|
{
|
|
if (board[i][j] != EMPTY)
|
|
{
|
|
continue;
|
|
}
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|
|
|
// 只考虑已有棋子附近(AI_NEARBY_RANGE格范围内)
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|
bool has_nearby_stone = false;
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|
for (int di = -AI_NEARBY_RANGE; di <= AI_NEARBY_RANGE; di++)
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|
{
|
|
for (int dj = -AI_NEARBY_RANGE; dj <= AI_NEARBY_RANGE; dj++)
|
|
{
|
|
int ni = i + di;
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|
int nj = j + dj;
|
|
if (ni >= 0 && ni < BOARD_SIZE && nj >= 0 && nj < BOARD_SIZE)
|
|
{
|
|
if (board[ni][nj] != EMPTY)
|
|
{
|
|
has_nearby_stone = true;
|
|
break;
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
if (has_nearby_stone)
|
|
{
|
|
break;
|
|
}
|
|
}
|
|
if (!has_nearby_stone && step_count > AI_SEARCH_RANGE_THRESHOLD)
|
|
{
|
|
continue;
|
|
}
|
|
|
|
// 使用评估函数获取综合得分
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|
int current_score = evaluate_move(i, j);
|
|
|
|
// 更新最佳位置
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|
if (current_score > best_score)
|
|
{
|
|
best_score = current_score;
|
|
best_x = i;
|
|
best_y = j;
|
|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
|
|
// 执行最佳落子
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|
if (best_x != -1 && best_y != -1)
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|
{
|
|
board[best_x][best_y] = AI;
|
|
steps[step_count++] = (Step){AI, best_x, best_y};
|
|
printf("AI落子(%d, %d)\n", best_x + 1, best_y + 1);
|
|
}
|
|
} |