TicTacToe con AI in C
Recentemente ho iniziato a imparare il C, anche se ho qualche esperienza in altre lingue. Recentemente ho scritto un TicTacToe AI usando l'algoritmo Minimax in C. Vorrei sapere come potrei scrivere meglio 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;
}
Risposte
Osservazioni generali
Vedo già molte buone pratiche di programmazione seguite qui, continuate così.
La maggior parte delle funzioni sono piccole e seguono il Principio di Responsabilità Unica.
Usa le funzioni della libreria quando puoi
La funzione getl()può essere implementata utilizzando 2 funzioni di libreria C standard, fgets e strrchr .
La fgets()funzione inserisce un'intera riga di caratteri alla volta, invece di utilizzare l'input di caratteri, e strrchr()ti permetterà di trovare il \ncarattere e sostituirlo.
Codice ASCIUTTO
Esiste un principio di programmazione chiamato principio Don't Repeat Yourself a volte indicato come codice DRY. Se ti ritrovi a ripetere lo stesso codice più volte è meglio incapsularlo in una funzione. Se è possibile eseguire il ciclo del codice, è possibile ridurre anche la ripetizione.
La ripetizione avviene nella funzione 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);
}
}
Questo codice ripetuto potrebbe essere la sua funzione.
Il codice ripetuto rende anche la funzione troppo complessa.
Complessità
La complessità della funzione è minimax()stata menzionata sopra, anche la funzione main()è troppo complessa (fa troppo). Man mano che le dimensioni dei programmi crescono, l'uso di main()dovrebbe essere limitato a chiamare funzioni che analizzano la riga di comando, chiamare funzioni che sono impostate per l'elaborazione, chiamare funzioni che eseguono la funzione desiderata del programma e chiamare funzioni per ripulire dopo la parte principale di il programma.
C'è anche un principio di programmazione chiamato Principio di responsabilità unica che si applica qui. Il principio di responsabilità unica afferma:
che ogni modulo, classe o funzione dovrebbe avere la responsabilità su una singola parte della funzionalità fornita dal software e tale responsabilità dovrebbe essere interamente incapsulata da quel modulo, classe o funzione.
L'intero while (!gameOn)ciclo dovrebbe essere all'interno della propria funzione.
Evita le variabili globali
È molto difficile leggere, scrivere, eseguire il debug e mantenere programmi che utilizzano variabili globali. Le variabili globali possono essere modificate da qualsiasi funzione all'interno del programma e quindi richiedono che ciascuna funzione venga esaminata prima di apportare modifiche al codice. In C e C ++ le variabili globali influiscono sullo spazio dei nomi e possono causare errori di collegamento se sono definite in più file. Le risposte in questa domanda di stackoverflow forniscono una spiegazione più completa.
Aggiorna risposta per commentare
void game_loops()
{
if (turn == O) {
printf("%c's turn: ", turn == X ? 'X' : 'O');
char buffer[MAX_SIZE];
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 main() {
printBoard();
int gs = 1;
while (gs == 1) {
game_loops();
gs = gameState(board);
}
switch (gs)
{
case X:
printf("X won!");
break;
case O:
printf("O won!");
break;
default:
printf("Draw!");
break;
}
return 0;
}
Piccola recensione
Spezza quella lunga riga di codice.
//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));
}
Forse come
//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));
}
Per me, la //fine di 3 righe impedisce la formattazione automatica di quelle righe in 1 o 2 righe.