TicTacToe с ИИ на C
Я недавно начал изучать C, хотя у меня есть некоторый опыт в других языках. Недавно я написал искусственный интеллект TicTacToe, используя алгоритм Minimax на C. Я хотел бы знать, как я могу написать лучше 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;
}
Ответы
Общие наблюдения
Я вижу, что здесь уже соблюдается много хороших практик программирования, продолжайте в том же духе.
Большинство функций небольшие и подчиняются принципу единой ответственности.
По возможности используйте библиотечные функции
Функцию getl()можно реализовать с помощью 2 стандартных функций библиотеки C, fgets и strrchr .
fgets()Функция вводит целую строку символов , в то время, а не с помощью ввода символов, а также strrchr()позволит вам найти \nхарактер и заменить его.
СУХОЙ код
Существует принцип программирования, называемый принципом « Не повторяйся», который иногда называют СУХИМ кодом. Если вы обнаружите, что повторяете один и тот же код несколько раз, лучше инкапсулировать его в функцию. Если есть возможность перебрать код, это также может уменьшить повторение.
Повторение происходит в функции 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);
}
}
Этот повторяющийся код может быть его собственной функцией.
Повторяющийся код также делает функцию слишком сложной.
Сложность
Сложность функции minimax()была упомянута выше, функция main()тоже слишком сложная (слишком много делает). По мере увеличения размера программ использование main()должно быть ограничено вызовом функций, которые анализируют командную строку, вызовом функций, которые настроены для обработки, вызовом функций, которые выполняют желаемую функцию программы, и вызовом функций для очистки после основной части программа.
Здесь также применяется принцип программирования, называемый принципом единой ответственности. Принцип единой ответственности гласит:
что каждый модуль, класс или функция должны нести ответственность за отдельную часть функциональности, предоставляемой программным обеспечением, и эта ответственность должна быть полностью инкапсулирована этим модулем, классом или функцией.
Весь while (!gameOn)цикл должен находиться в пределах своей собственной функции.
Избегайте глобальных переменных
Очень сложно читать, писать, отлаживать и поддерживать программы, использующие глобальные переменные. Глобальные переменные могут быть изменены любой функцией в программе и поэтому требуют проверки каждой функции перед внесением изменений в код. В C и C ++ глобальные переменные влияют на пространство имен и могут вызывать ошибки связывания, если они определены в нескольких файлах. Эти ответы в этой StackOverflow вопрос обеспечить более полное объяснение.
Обновить ответ, чтобы оставить комментарий
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;
}
Небольшой обзор
Разбейте эту длинную строку кода.
//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));
}
Возможно, как
//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));
}
Для меня //в конце 3 строк предотвращается автоматическое форматирование этих строк в 1 или 2 строки.