Base Project

前田稔(Maeda Minoru)の超初心者のプログラム入門

プログラムの説明

1. CSForm.cs に全ソースをまとめます。
   

   // Osero Base Project using System; using System.Drawing; using System.Windows.Forms; using System.Collections; using System.Diagnostics; public class MyForm : Form { // 黒番の局面に設定すること int[,] m_tt = new int[8, 8] {{ 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 1, -1, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, -1, 1, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }, { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }}; int[,] m_vt = new int[8, 8] // 1-1, 2-2 は別途 {{ 0, -6, 4, 2, 2, 4, -6, 0 }, { -6, 0, -2, -1, -1, -2, 0, -6 }, { 4, -2, 0, 0, 0, 0, -2, 4 }, { 2, -1, 0, 0, 0, 0, -1, 2 }, { 2, -1, 0, 0, 0, 0, -1, 2 }, { 4, -2, 0, 0, 0, 0, -2, 4 }, { -6, 0, -2, -1, -1, -2, 0, -6 }, { 0, -6, 4, 2, 2, 4, -6, 0 }}; int[,] m_t = new int[8, 8]; // オセロ盤 int[,] t00 = new int[4, 2] //0-0 座標テーブル(Y,X) {{ 0,0 }, { 0,7 }, { 7,7 }, { 7,0 }}; int[,] t11 = new int[4, 2] //1-1 座標テーブル(Y,X) {{ 1,1 }, { 1,6 }, { 6,6 }, { 6,1 }}; int[,] dt = new int[4, 2] //上辺→,右辺↓,下辺←,左辺↑ {{ 0, 1 }, { 1, 0 }, { 0, -1 }, { -1, 0 }}; int[,] dt5 = new int[4, 2] //左上,右上,右下,左下 {{ 1, 1 }, { 1, -1 }, { -1, -1 }, { -1, 1 }}; int[] m_dat = new int[70]; // 棋譜の記録(Y*10+X) int m_num; // m_dat の Index int m_my, m_you; // マシンの駒, プレイヤーの駒 int m_teban= 0; // 手番(9:終局) int m_pos; // Final 関数の座標値 int x,y; Random rand = new Random(); // Constructor public MyForm() { BackColor = SystemColors.AppWorkspace; Width = 560; Height = 600; Paint += new PaintEventHandler(MyHandler); MouseDown += new MouseEventHandler(OnMyMouseDown); m_t = (int[,])m_tt.Clone(); } // オセロ盤の描画 private void MyHandler(object sender, PaintEventArgs e) { Graphics g = e.Graphics; g.DrawImage(new Bitmap("c:\\data\\test\\ban.gif"), new PointF(10F, 10F)); for (y = 0; y < 8; y++) { for (x = 0; x < 8; x++) { if (m_t[y, x] == 1) g.DrawImage(new Bitmap("c:\\data\\test\\koma_b.gif"), new PointF(x * 61 + 28, y * 61 + 24)); if (m_t[y, x] == -1) g.DrawImage(new Bitmap("c:\\data\\test\\koma_w.gif"), new PointF(x * 61 + 28, y * 61 + 24)); } } m_teban= Pass(m_teban); } // マウスのクリック private void OnMyMouseDown(object sender, MouseEventArgs e) { int x,y; if (e.Button == MouseButtons.Right) { m_t = (int[,])m_tt.Clone(); if (m_num > 0) m_num--; // 一手戻す if (m_dat[m_num] == 99) m_num--; for (int i = 0; i < m_num; i++) { if (i % 2 == 0) Reverse(1, m_dat[i], m_t); else Reverse(-1, m_dat[i], m_t); } m_teban = Set_Teban(m_num); Invalidate(); return; } if (m_teban==9) { Pass(9); return; } x = (e.X - 28) / 61; y = (e.Y - 24) / 61; if (m_teban==-1) { Think(0, m_teban, m_t); y= m_pos/10; x= m_pos%10; } if (Reverse(m_teban, x, y, m_t)==false) { string str = "Play Error C:" + m_teban + "[" + y + "," + x + "]"; MessageBox.Show(str); return; } m_dat[m_num] = y*10+x; m_num++; m_teban = Set_Teban(m_num); Invalidate(); } // m_num を参照して手番を設定 int Set_Teban(int num) { if (m_num % 2 == 0) { m_my = 1; // コンピュータ m_you = -1; // プレイヤー return 1; } m_my = -1; m_you = 1; return -1; } // パス, 終局を調べる int Pass(int c) { int nc; ArrayList array; if (c == 0) { m_num = 0; m_my = 1; m_you = -1; return 1; // 黒番で Start } if (c!=9) // パスを調べる { array = Search(c, m_t); if (array.Count>0) return c; } nc= 0-c; // 反手番で調べる array = Search(nc, m_t); if (array.Count>0) { if (c==1) { MessageBox.Show("黒はパスです"); } else { MessageBox.Show("白はパスです"); } m_dat[m_num] = 99; m_num++; m_my = 0 - m_my; // 手番を反転 m_you = 0 - m_you; return nc; } string str= "★Game Over 黒:" + Count(1, m_t) + " 白:" + Count(-1, m_t); MessageBox.Show(str); return 9; // 終局 } // ｔ[yp,xp] に打てるか調べる bool Check(int c, int xp, int yp, int[,] t) { int i,j,x,y; int nc = 0-c; if (yp>7 || xp>7 || yp<0 || xp<0 || c==0 || t[yp,xp]!=0) return false; for(i=-1; i<2; i++) for(j=-1; j<2; j++) { y = yp + i; // 上下左右を調べる x = xp + j; if (y<8 && x<8 && y>=0 && x>=0 && t[y,x]==nc) { for(; y<8 && x<8 && y>=0 && x>=0 && t[y,x]==nc; y+=i,x+=j); if (y<8 && x<8 && y>=0 && x>=0 && t[y,x]==c) return true; } } return false; //置くことができない } bool Check(int c, int pos, int[,] t) { int x,y; y= pos/10; x= pos%10; return Check(c,x,y,t); } // ｔ[y,x] に駒を置いて、挟んだ駒を裏返す bool Reverse(int c, int xp, int yp, int[,] t) { int i, j, x, y; bool sw = false; int nc = 0-c; if (yp > 7 || xp > 7 || yp < 0 || xp < 0 || c == 0 || t[yp, xp] != 0) return false; for (i = -1; i < 2; i++) for (j = -1; j < 2; j++) { y = yp + i; x = xp + j; if (y < 8 && x < 8 && y >= 0 && x >= 0 && t[y, x] == nc) { for (; y < 8 && x < 8 && y >= 0 && x >= 0 && t[y, x] == nc; y += i, x += j) ; if (y < 8 && x < 8 && y >= 0 && x >= 0 && t[y, x] == c) { for (; y != yp || x != xp; y -= i, x -= j) t[y, x] = c; sw = true; } } } if (sw == false) return false; t[yp, xp] = c; return true; } bool Reverse(int c, int pos, int[,] t) { int x,y; y= pos/10; x= pos%10; return Reverse(c,x,y,t); } // 打てる手をサーチ ArrayList Search(int c, int[,] t) { int x,y,pos; ArrayList array= new ArrayList(); for(y=0; y<8; y++) for(x=0; x<8; x++) { if (Check(c,x,y,t)) { pos= y*10 + x; array.Add(pos); } } return array; } // 駒のカウント int Count(int c, int[,] t) { int cnt; cnt = 0; for (int y = 0; y < 8; y++) { for (int x = 0; x < 8; x++) if (t[y, x] == c) cnt++; } return cnt; } // ｔ[8][8] から辺を一列取り出す ArrayList GetLine(int no, int[,] t) { ArrayList array= new ArrayList(); int xp,yp,k; yp= t00[no,0]; xp= t00[no,1]; for(k=0; k<8; k++) { array.Add(t[yp,xp]); yp+= dt[no,0]; xp+= dt[no,1]; } return array; } // コーナ(黒or白)から展開する駒をカウント int Corner(int no, int[,] t) { int xp, yp, cnt; int koma; yp = t00[no, 0]; xp = t00[no, 1]; if (t[yp, xp] == 0) return 0; koma = t[yp, xp]; //コーナ(no)のt[8,8]をt55にコピー int[,] t55 = new int[5, 5]; for(y=0, yp=t00[no, 0]; y<5; y++, yp+=dt5[no, 0]) { for(x=0, xp=t00[no, 1]; x<5; x++, xp+=dt5[no, 1]) { t55[y,x] = t[yp,xp]; } } //コーナの確定した石数を求める cnt = 0; xp = 4; for(y=0; y<4 && t55[y,0]==koma; y++) { for(x=0; x<xp; x++) { if ((t55[y,x]!=koma) || (y>0 && x>0 && t55[y-1, x+1]!=koma && t55[y+1, x-1]!=koma)) { xp=x; break; } cnt++; } } return cnt; } // 端の駒(黒or白)の立場で続く駒を評価 int EvEdge(ArrayList s, int bcnt, int wcnt, int scnt) { if (scnt<3) return 0; if ((int)s[0]==1 && (int)s[1]==-1 && (int)s[2]==0 ) return wcnt*20; // [●○△・・・] if ((int)s[0]==-1 && (int)s[1]==1 && (int)s[2]==0 ) return bcnt*20; // [○●△・・・] return 0; } // 1-2 に駒(黒or白)があるとき、C の手番(立場)でパターンを調べる int EvPattern(ArrayList s, int c, int sc) { int you = 0-c; if (sc == 4) { // [△○●・・・・] 黒(c)の手番で隅を取れる if ((int)s[1]==you && (int)s[2]==c) return 50; return 20; // 辺が全て黒になる[△●○・・・] } if ((int)s[1]==c) // 1-2 に黒 [△●・・・] { if ((int)s[2]==you && (int)s[3]==c) return -60; // [△●○●・・・] if ((int)s[2]==you && (int)s[3]==0 && (int)s[4]==you) return -40; // [△●○ ○・・・] return 0; } // 1-2 に白[△○・・・] if ((int)s[2]==c && (int)s[3]==you) return 60; // [△○●○・・・] if ((int)s[2]==0 && (int)s[3]==you) return 20; // [△○※○・・・] if ((int)s[2]==0 && (int)s[3]==0 && (int)s[4]==c) return 30; //[△○※・●・・・] if ((int)s[2]==0 && (int)s[3]==c && (int)s[4]==you) return 30; //[△○※●○・・・] return 0; } // C の手番(立場)で取り出した１列の辺を評価 int EvLine(ArrayList s, int c) { ArrayList ws= new ArrayList(); int mcnt, ycnt, scnt, rt, val, wk; int you= 0-c; // 黒石, 白石, 列の数をカウント mcnt = ycnt = 0; scnt = 1; wk = (int)s[0]; foreach(int DAT in s) { if (DAT==c) mcnt++; if (DAT==you) ycnt++; if (DAT != wk) { scnt++; wk = DAT; } } if (mcnt+ycnt==8) return (mcnt-ycnt)*20; if (scnt<3) return 0; //連続する（○，●）を一つに詰める wk = 9; foreach(int DAT in s) { if (DAT==0 || DAT!=wk) { ws.Add(DAT); wk = DAT; } } rt= ws.Count-1; // 端に黒(白)が置かれている if ((int)ws[0] != 0) { val = EvEdge(ws, mcnt, ycnt, scnt); if ((int)ws[0]==c) return val; else return(0-val); } if ((int)ws[rt]!=0) { ws.Reverse(); val = EvEdge(ws, mcnt, ycnt, scnt); if ((int)ws[0]==c) return val; else return(0-val); } // [△・・・△] if (scnt==3) return (mcnt-ycnt)*10; val= 0; // 1-2 に駒 [△＊・・・△] if ((int)ws[1]!=0 || (int)ws[rt-1]!=0) { if ((int)ws[1]!=0) { if ((int)ws[1]==c) val-= EvPattern(ws,c,scnt); else val+= EvPattern(ws,c,scnt); } if ((int)ws[rt-1]!=0) { ws.Reverse(); if ((int)ws[1]==c) val-= EvPattern(ws,c,scnt); else val+= EvPattern(ws,c,scnt); } } // 両端は[△△・・・△△] if (scnt==3) return (mcnt-ycnt)*10; //[△○△][△●△] if (scnt==4) return (mcnt+ycnt)*10; //[△○●△] return val; } // 現在の局面を C で評価 int Eval(int c, int[,] wt) { ArrayList line; int x,y,val; int nc= 0-c; bool flg; val= 0; for(int i=0; i<4; i++) { y= t00[i,0]; x= t00[i,1]; if (wt[y,x]!=0) // Corner() 関数の評価 { if (wt[y,x]==c) val+= Corner(i,wt)*20+30; else val-= Corner(i,wt)*20+30; } else { flg = false; if (Check(c,x,y,wt)) // 隅を取れる { val += 60; flg = true; } if (flg==false) { y = t11[i, 0]; x = t11[i, 1]; if (wt[y,x]==nc) val += 20; if (wt[y,x]==c) val -= 20; } line = GetLine(i, wt); int wk= EvLine(line,c); val += wk; } } for(int i=0; i<8; i++) { for(int j=0; j<8; j++) { if (wt[i,j]==c) val+= m_vt[i,j]; if (wt[i,j]==nc) val-= m_vt[i,j]; } } return val; } //★ t[8,8] の局面を c の手番で再帰コールする // 終盤１２手は読み切り(それ以外は３手先の白番で評価) int Think(int lev, int c, int[,] t) { ArrayList array; int[,] w_t; int best, pos, ans; int nc; if (lev > 24) { MessageBox.Show("Think Call Over Level"); return (Count(m_my, t) - Count(m_you, t)); } nc = 0 - c; array = Search(c, t); if (array.Count == 0) { array = Search(nc, t); if (array.Count == 0) //☆終局(両方がパス) { return (Count(m_my, t) - Count(m_you, t)); } return (Think(lev+1, nc, t)); //☆反転して再起コール } // 白番・３手先で評価 if (m_num<48 && lev>2 && c==m_my) return Eval(c,t); pos = 99; best = 60000; if (c==m_my) best= -60000; foreach (int DAT in array) { w_t = (int[,])t.Clone(); Reverse(c, DAT, w_t); ans= Think(lev+1,nc,w_t); if (best<ans && c==m_my) { best = ans; pos = DAT; } if (best>ans && c==m_you) { best = ans; pos = DAT; } if (best==ans && rand.Next(2)==0) { best = ans; pos = DAT; } } array.Clear(); if (lev == 0) m_pos = pos; // lev=0 のとき座標を設定 return best; } //☆ Debug 関数 void T_Log(int sz, int[,] t) { string str = ""; for (int y = 0; y < sz; y++) { for (int x = 0; x < sz; x++) { if (t[y, x] == 0) str = str + "."; if (t[y, x] == 1) str = str + "X"; if (t[y, x] == -1) str = str + "O"; } str = str + "\n"; } Debug.Write(str); } void Ary_Log(ArrayList ary) { string str= "ArrayList:["; foreach (int DAT in ary) { str += DAT + " "; } str += "]\n"; Debug.Write(str); } } class osero { public static void Main() { MyForm mf = new MyForm(); Application.Run(mf); } }

2. ＡＩ(人工知能)を組み込む前のベースプロジェクトです。
   プレイヤーの先手(黒番)でオセロゲームをします。
   プレイヤーは駒を置く座標をポイントして左クリックして下さい。
   コンピュータ(白番)の時は、盤上で左クリックすると Think() 関数が呼ばれて駒が打たれます。
   前回の「コンピュータがプレイする」に比べてプログラムが改善されています。
   
   • CSForm.cs と Think.cs を一つにまとめました。
     
   • マウスの右クリックで手を戻す(待った)ことが出来ます。
     
   • Final() 関数を無くして Think() 関数を再帰で呼び出します。
     終盤１２手は再帰処理を使って読み切りです。
     
   • 終盤以外は「３手先の白番で」局面を評価します。
     
   • Think() 関数は、コンピュータ同士で対戦出来るように「黒・白」どちらでも利用できるようになっています。
     
   • int[,] m_tt[8,8] に局面を設定すれば、そこからゲームを始めることが出来ます。
     
3. マウスの右クリックで手を戻します。(待った)
   m_dat[70] がプレイの記録で m_num がその Index です。
   座標データは「Y座標*10+X座標」の値を int 型で記録します。
   パスのときは９９で記録します。
   続けて右クリックを繰り返すと、最初の局面まで戻ることが出来ます。
   

   if (e.Button == MouseButtons.Right) { m_t = (int[,])m_tt.Clone(); if (m_num > 0) m_num--; // 一手戻す if (m_dat[m_num] == 99) m_num--; for (int i = 0; i < m_num; i++) { if (i % 2 == 0) Reverse(1, m_dat[i], m_t); else Reverse(-1, m_dat[i], m_t); } m_teban = Set_Teban(m_num); Invalidate(); return; }

4. マウスの左クリックでプレイします。
   コンピュータの手番のときは Think() で打つ手を決定します。
   

   if (m_teban==9) { Pass(9); return; } x = (e.X - 28) / 61; y = (e.Y - 24) / 61; if (m_teban==-1) { Think(0, m_teban, m_t); y= m_pos/10; x= m_pos%10; } if (Reverse(m_teban, x, y, m_t)==false) { string str = "Play Error C:" + m_teban + "[" + y + "," + x + "]"; MessageBox.Show(str); return; }

5. コンピュータが白番で打つ手を考える Think() 関数です。
   終盤１２手は読み切りで、この程度であれば待ち時間は気になりません。
   終盤以外は３手先の白番で Eval() 関数で局面を評価します。
   Think() 関数が選んだ手は m_pos に設定されます。
   

   //★ t[8,8] の局面を c の手番で再帰コールする // 終盤１２手は読み切り(それ以外は３手先の白番で評価) int Think(int lev, int c, int[,] t) { ArrayList array; int[,] w_t; int best, pos, ans; int nc; if (lev > 24) { MessageBox.Show("Think Call Over Level"); return (Count(m_my, t) - Count(m_you, t)); } nc = 0 - c; array = Search(c, t); if (array.Count == 0) { array = Search(nc, t); if (array.Count == 0) //☆終局(両方がパス) { return (Count(m_my, t) - Count(m_you, t)); } return (Think(lev+1, nc, t)); //☆反転して再起コール } // 白番・３手先で評価 if (m_num<48 && lev>2 && c==m_my) return Eval(c,t); ・ ・ ・

6. Ｃ＃でオセロ・ゲームを作成した理由はＡＩ(人工知能 artificial insemination)に少しでも触れられたらと思ったからです。
   チェスでコンピュータがプロに勝ったのは１９９６年で、囲碁のような複雑なゲームではコンピュータは勝てないと言われてきました。
   所が最近(２０１７年)では、将棋や囲碁でプロが敵わないぐらいにコンピュータが強くなってきました。
   囲碁で使われているＡＩは「ディープラーニング」と呼ばれる深層学習機能です。
   囲碁のＡＩは無理でも、オセロ・ゲームぐらいならと始めたのですが？ (^_^;)
   

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超初心者のプログラム入門(C# Frame Work)