TicTacToe dengan AI di C

Aug 19 2020

Saya baru-baru ini mulai belajar C, meskipun saya memiliki pengalaman dalam bahasa lain. Saya baru-baru ini menulis AI TicTacToe menggunakan Algoritma Minimax di C. Saya ingin tahu bagaimana saya bisa menulis C.

#include <stdio.h>

#define X -1
#define O -2
#define MAX_SIZE 50 //This is the Max size of the Input Buffer

int turn = O; 

int board[] = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

int variations = 0; //To keep track of no. of variations the ai has seen

void copyBoard(int from[], int to[]){
    for(int i = 0; i < 9; i++){
        to[i] = from[i];
    }
}

//gets line WITHOUT \n 
int getl(char s[], int lim){
    int c, i;

    for(i = 0; i < lim-1 && (c = getchar()) != EOF && c != '\n'; i++)
        s[i] = c;
    
    s[i] = '\0';
    return i;
}

//Converts char[] to int
int bufferToNum(char buffer[]){
    int n = 0;
    for(int i = 0; buffer[i] != '\0'; i++){
        n = 10 * n + buffer[i] - '0';
    }
    return n;
}

//converts the board numbers to char to display
char boardToChar(int i){
    int a = board[i];
    if (a == X){        
        return 'X';
    } else if (a == O){
        return 'O';
    } else {    
       return a + '0';
    }    
}

//prints board
void printBoard(){
    printf("=============\n| %c | %c | %c |\n-------------\n| %c | %c | %c |\n-------------\n| %c | %c | %c |\n=============\n", boardToChar(0), boardToChar(1), boardToChar(2), boardToChar(3), boardToChar(4), boardToChar(5), boardToChar(6), boardToChar(7), boardToChar(8));    
}

//alternates turn
void alternateTurn(){
    if (turn == O){
        turn = X;    
    } else if (turn == X){
        turn = O;
    }
}

//returns 1 if draw, return 0 if not a draw
int drawCheck(int l_board[]){
    for(int i = 0; i < 9; i++){
        if (l_board[i] == i+1){
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

//returns X if X won and O if O one and 0 if nobody winning
int winCheck(int l_board[]){
    //Rows
    for (int i = 0; i < 3; i++){
        if (l_board[3*i] == l_board[3*i + 1] && l_board[3*i + 1] == l_board[3*i + 2]){
            return l_board[3*i];
        }
    }

    //Columns
    for (int j = 0; j < 3; j++){
        if (l_board[j] == l_board[3 + j] && l_board[3 + j] == l_board[6 + j]){
            return l_board[j];
        }
    }

    //Diagonal Top Left to Bottom Right
    if (l_board[0] == l_board[4] && l_board[0] == l_board[8]){
        return l_board[0];
    }

    //Diagonal Top Right to bottom Left
    if (l_board[2] == l_board[4] && l_board[2] == l_board[6]){
        return l_board[2];
    }

    return 0;
}

//1 if nothing is ther and 0 if something was already ther
int putInBoard(int l_board[], int pos, int newVal){
    if (l_board[pos] == pos+1){
        l_board[pos] = newVal;
        return 1;
    } else
    {
        return 0;
    }    
}

//X if X win, O if O win, 0 if draw, 1 if nothing
int gameState(int l_board[]){
    int wc = winCheck(l_board);
    if (wc == X){
        return X;
    } else if(wc == O){
        return O;
    } else {
        if (drawCheck(l_board)){
            return 0;
        }
    }
    return 1;
}

void legalMoves(int l_board[], int output[]){    
    for(int i = 0; i < 9; i++){
        if (l_board[i] == i+1){
            output[i] = 1;
        } else {
            output[i] = 0;
        }
    }
}

int max(int a, int b){
    return a>b ? a : b;
}

int min(int a, int b){
    return a<b ? a : b;
}

//X is ai
int minimax(int l_board[], int depth, int maximising){
    int gs = gameState(l_board);
    variations++;
    if (gs == X){
        return 10;
    } else if (gs == O){
        return -10;
    } else if (gs == 0){
        return 0;
    }
    if (depth == 0){
        return 0;
    }
    if (maximising){
        //Its AI's Turn so it has to maximise
        int val = -100;
        int legalMovesArr[9];
        legalMoves(l_board, legalMovesArr);
        for (int i = 0; i < 9; i++){
            if (legalMovesArr[i]){
                int tempBoard[9];
                copyBoard(l_board, tempBoard);
                putInBoard(tempBoard, i, X);
                val = max(minimax(tempBoard, depth-1, 0), val);
            }
        }
        return val;
    } else {        
        int val = 100;
        int legalMovesArr[9];
        legalMoves(l_board, legalMovesArr);
        for (int i = 0; i < 9; i++){
            if (legalMovesArr[i]){
                int tempBoard[9];
                copyBoard(l_board, tempBoard);
                putInBoard(tempBoard, i, O);
                val = min(minimax(tempBoard, depth-1, 1), val);
            }
        }
        return val;
    }
}

int ai(int l_board[], int depth){
    int legalMovesArr[9];
    legalMoves(board, legalMovesArr);
    int val = -100;    
    int best_move = 0;
    for (int i = 0; i < 9; i++){
        if (legalMovesArr[i]){
            int tempBoard[9];
            copyBoard(l_board, tempBoard);
            putInBoard(tempBoard, i, X);
            int temp = minimax(tempBoard, depth-1, 0);
            if (val <= temp){
                val = temp;
                best_move = i;
            }            
        }
    }
    return best_move;
}

int main(){
    printBoard();
    int gameOn = 0;
    char buffer[MAX_SIZE];
    while(!gameOn){
        if (turn == O){
            printf("%c's turn: ", turn == X ? 'X' : 'O');
            getl(buffer, MAX_SIZE);
            int num = bufferToNum(buffer);        
            while (num <= 0 || num > 9){
                printf("Please enter an integer between 1 and 9: ");
                getl(buffer, MAX_SIZE);
                num = bufferToNum(buffer);            
            }
            if (putInBoard(board, num-1, turn)){
                ;
            } else {            
                while(!putInBoard(board, num-1, turn)){
                    printf("Something already exists, Please enter a new number: ");
                    getl(buffer, MAX_SIZE);
                    num = bufferToNum(buffer);
                }
            }
        } else {
            putInBoard(board, ai(board, 8), X);
            printf("Calculated %d variations\n", variations);
            variations = 0;
        }
        
        printBoard();                
        alternateTurn();
        int gs = gameState(board);
        if (gs == X){
            printf("X won!");
            return 0;
        } else if (gs == O){
            printf("O won!");
            return 0;
        } else if (gs == 0){
            printf("Draw!");
            return 0;
        }           
    }
    
    return 0;
}

Jawaban

9 pacmaninbw Aug 19 2020 at 00:27

Pengamatan Umum

Saya melihat banyak praktik pemrograman yang baik telah diikuti di sini, terus bekerja dengan baik.

Sebagian besar fungsinya kecil dan mengikuti Prinsip Tanggung Jawab Tunggal.

Gunakan Fungsi Perpustakaan Saat Anda Bisa

Fungsi getl()ini dapat diimplementasikan menggunakan 2 fungsi pustaka C standar, fgets dan strrchr .

The fgets()Fungsi masukan seluruh baris karakter pada satu waktu, daripada menggunakan input karakter, dan strrchr()akan memungkinkan Anda untuk menemukan \nkarakter dan menggantinya.

Kode KERING

Ada prinsip pemrograman yang disebut Don't Repeat Yourself Principle yang terkadang disebut kode KERING. Jika Anda mendapati diri Anda mengulangi kode yang sama beberapa kali, lebih baik merangkumnya dalam sebuah fungsi. Jika memungkinkan untuk melakukan loop melalui kode yang dapat mengurangi pengulangan juga.

Pengulangan terjadi pada fungsi int minimax(int l_board[], int depth, int maximising):

    if (maximising) {
        //Its AI's Turn so it has to maximise
        int val = -100;
        int legalMovesArr[9];
        legalMoves(l_board, legalMovesArr);
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            if (legalMovesArr[i]) {
                int tempBoard[9];
                copyBoard(l_board, tempBoard);
                putInBoard(tempBoard, i, X);
                val = max(minimax(tempBoard, depth - 1, 0), val);
            }
        }
        return val;
    }
    else {
        int val = 100;
        int legalMovesArr[9];
        legalMoves(l_board, legalMovesArr);
        for (int i = 0; i < 9; i++) {
            if (legalMovesArr[i]) {
                int tempBoard[9];
                copyBoard(l_board, tempBoard);
                putInBoard(tempBoard, i, O);
                val = min(minimax(tempBoard, depth - 1, 1), val);
            }
        }

Kode berulang ini bisa jadi fungsinya sendiri.

Kode yang berulang juga membuat fungsinya menjadi terlalu kompleks.

Kompleksitas

Kompleksitas fungsi minimax()tersebut di atas, fungsinya main()juga terlalu kompleks (berbuat terlalu banyak). Ketika program tumbuh dalam ukuran, penggunaan main()harus dibatasi pada fungsi panggilan yang mengurai baris perintah, memanggil fungsi yang diatur untuk diproses, memanggil fungsi yang menjalankan fungsi yang diinginkan dari program, dan memanggil fungsi untuk membersihkan setelah bagian utama dari program.

Ada juga prinsip pemrograman yang disebut Prinsip Tanggung Jawab Tunggal yang berlaku di sini. The Tunggal Tanggung Jawab Prinsip negara:

bahwa setiap modul, kelas, atau fungsi harus memiliki tanggung jawab atas satu bagian dari fungsionalitas yang disediakan oleh perangkat lunak, dan tanggung jawab tersebut harus sepenuhnya dikemas oleh modul, kelas atau fungsi tersebut.

Seluruh while (!gameOn)loop harus berada dalam fungsinya sendiri.

Hindari Variabel Global

Sangat sulit untuk membaca, menulis, men-debug, dan memelihara program yang menggunakan variabel global. Variabel global dapat dimodifikasi oleh fungsi apa pun di dalam program dan oleh karena itu mengharuskan setiap fungsi diperiksa sebelum membuat perubahan dalam kode. Dalam C dan C ++ variabel global memengaruhi namespace dan dapat menyebabkan kesalahan penautan jika ditentukan dalam beberapa file. The jawaban dalam pertanyaan stackoverflow ini memberikan penjelasan lebih lengkap.