AI围棋学习之路一----棋盘和落子的类构建

我是一个围棋业余3段的人，学了三年，一直想拥有一个属于自己的AI，目前围棋基础还可以，就是苦于自己的编程实力不够，最近看到了一个非常棒的教程,有兴趣的去找tyler_download看他的文章，代码非常详细具体，适合小白，现将我的学习心得和要点一一陈述出来

要做围棋AI先要把架子打出来，先实现基本围棋游戏再考虑引入神经网络，今天就先完成棋盘和落子的类构建

如果你有一定围棋基础，理解下面的代码就很容易，如果没有，可以先去学习围棋的气、交叉点、胜负判断等知识，我在分析时也会穿插一些围棋基本知识

步骤

1 棋手类

分析:围棋有黑棋和白棋，这里的棋手代表黑白两方，属性就是颜色，方法是返回对方的颜色

import enum#棋手(棋子颜色)
class Player(enum.Enum):black=1white=2#返回对方棋子颜色def other(self):if self == Player.black:return Player.whiteelse:return Player.black

2. 棋盘交叉点类

分析: 围棋的棋子是下在交叉点上的，有9*9=81,13*13=169,19*19=361三种，而一个交叉点有上下左右四个方向的相邻点，而这个相邻点在我们之后算棋子的气（棋子的自由点)以及棋子块相连都有非常重要的用处，因此定义这个类的属性就是该点的行与列，方法就是返回该点的相邻点的集合

from collections import namedtuple#棋盘交叉点
class Point(namedtuple("Point","row col")):#增加可读性，即可通过point.row,point.col得到行列#返回棋盘一个点的四个方向相邻点def neighbor(self):return[Point(self.row,self.col+1),Point(self.row,self.col-1),Point(self.row+1,self.col),Point(self.row-1,self.col)]

那位博主为了增代码可读性，引入了namedtuple

3.落子类

分析:落子的一个属性是所下的交叉点，然后落子前需要判断当前玩家有无pass，如果pass就让另一个玩家下，还要判断当前玩家有无投降，如果投降就不会做下面的事情

import copy
#落子
class Move():#初始化(落子为空,pass为假,投降为假)def __init__(self,point = None,is_pass = False,is_resign = False):assert (point is not None) ^is_pass ^is_resign   #断言，三种条件（落子为空，玩家pass了,玩家投降了)都不会执行下面语句，直接跳出self.point = point#是否下了self.is_play = (self.point is not None)self.is_pass = is_passself.is_resign = is_resign#加上@classmethod可以直接用类名.方法名直接调用，而不用实例化对象@classmethoddef play(cls,currentpoint):return Move(point = currentpoint)@classmethod#让对方去继续下def pass_turn(cls):return Move(is_pass = True)@classmethod#投降def resign(cls):return Move(is_resign = True)

4.棋子块类

分析: 一个棋子及棋子块当它的上下左右相邻点有同色的棋子的话，那么它们就可以相连成一个棋子块，相连的时候它们的气（未下子的相邻点个数)并不是等于两者各自的气相加，因为相连的时候，两个棋子或棋子块的气中有重合的气，要减掉，而重合的气就是相连后的棋子块中棋子的个数

#棋子块(相邻在一起的同色棋子,有棋子颜色，当前棋子集合，以及气(自由点集合的长度))
class GoBlock():def __init__(self,color,stones,liberties):self.color = colorself.stones = set(stones)#棋子块里棋子的集合self.liberties = set(liberties)#棋子块的自由点集合#增加气(自由点)def add_liberty(self,point):self.liberties.add(point)#减少气(自由点)def remove_liberty(self,point):self.liberties.remove(point)@property#返回棋盘块的气(自由点的个数)def num_liberties(self):return len(self.liberties)#定义相等(类别相同，颜色相同，当前落子集合相同，当前自由点相同)def __eq__(self, other):return isinstance(other,GoBlock) and self.color == other.color and self.stones == other.stones and self.liberties == other.liberties#另一个与当前棋子块相同颜色的棋子块与之相连，要注意自由点的改变，def merge_with(self,current_goblock):assert self.color == current_goblock.color #保证棋子块颜色要相同combined_stones = self.stones| current_goblock.stones#合并两个集合combined_liberties = (self.liberties|current_goblock.liberties)-combined_stones #合并后原来的棋子块的自由点与当前棋子块的自由点会有重合的点，因此要减去重合的点return GoBlock(self.color,combined_stones,combined_liberties)

5. 棋盘类

分析：棋盘类主要要做的是放置玩家落下的棋子，而玩家落子具随机性，可能会出现非法的落子

在非应氏规则中，以下落子是非法的（今天先解决前面两个简单的，关于劫、眼的概念大家也要去了解）

1.棋子没有下在棋盘内的交叉点上，即落在棋盘外了

2.棋子落下的地方已经有棋子了

3.在不是打劫且对方的气不是只有一口的时候，落在别人的眼里

4.当对方提劫后，在未找劫材的时候去提劫

5.棋子落下后使自己的棋子气为0，即自填（在应氏规则里是允许的)

以下代码有几个要点：

1.same_color存当前落子点的上下左右相邻点中与之同色的棋子,opposite_color存当前落子点上下左右相邻点与之不同色的棋子,而围棋并不是每个落子点都有上下左右四个有效的相邻点，因为棋盘的四个角只有两个方向的相邻点有效，另外两个方向的相邻点在棋盘外了无效；还有棋盘的四条边只有三个方向的相邻点是有效的，另一个方向在棋盘外无效

2.在围棋中，如果一个棋子块的气为0，那么它的生命就结束了，就要从棋盘中拿掉，而棋子拿掉后会产生一些变化：（1）所拿掉棋子块所包含的棋子所在的交叉点应该是空，标明这些点可以重新落子

（2）拿到棋子块后，其他棋子块的气就要发生变化，要加气，而找其他块，可以去找这个点的邻接点所在棋子块

3.原博主在棋盘类中除了行和列以外还加了一个grid属性，通过分析代码我们可以发现这个集合存的是一个棋盘上

所有点所在的棋子块，通过grid.get(point)找到这个点所在的棋子块，如果棋子块不存在，表明该点未下过

#棋盘
class Board():#初始化棋盘（水平交叉点，垂直交叉点，主要有9*9,13*13,19*19）def _init_(self,row_nums,col_nums):self.row = row_numsself.col = col_numsself.grid = {}#棋盘上所有点所带棋子块的集合#放置棋子，要确保位置是在棋盘内def place(self,player,point):#确保是在棋盘内assert self.is_on_grid(point) #不在格子内会执行is_on_grid直接跳出#确保所放置的棋子位置没有其他棋子assert self.grid.get(point) #有的话就跳出same_color = []#相同棋子颜色组合opposite_color = [] #不同颜色棋子组合liberties = [] #该落子点的自由点集合(即它本身的气)for neighbor in point.neighbor:#判断改点的邻接情况(若在棋盘外则返回)if not self.is_on_grid(point):continueneighbor_string = self.grid.get(neighbor)if neighbor_string is None:#邻接点没有棋子,那该邻接点是落子点的自由点，即可在自由点集合里加入liberties.append(neighbor)elif neighbor_string.color == player:#如果相邻点与当前玩家的颜色相同，同时没有加入到相同棋子颜色集合中，在集合中加入if(neighbor_string not in same_color):same_color.append(neighbor_string)else:#如果相邻点与当前玩家的颜色不同，同时没有加入到不同棋子颜色集合中，在集合中加入if(neighbor_string not in opposite_color):opposite_color.append(neighbor_string)#将当前棋子与棋盘上相邻的相同颜色棋子连成一片new_block = GoBlock(player,[point],liberties)#当前落子的棋子块#遍历相同颜色棋子组合，去和他们合并for same_color_block in same_color:new_block = new_block.merge_with(same_color_block)for new_block_point in new_block.stones:#将每个交叉点都带上自己所在的棋子块self.grid[new_block_point] = new_block#遍历不同颜色棋子集合，减少他们的自由点for opposite_color_block in opposite_color:opposite_color_block.remove_liberty(point)#判断落子后，不同颜色棋子块有无自由点，即无空的气,要删除对方棋子for opposite_color_block in opposite_color:if(opposite_color_block.num_liberties == 0):self.remove_block(opposite_color_block)#判断有无在棋盘内def is_on_grid(self,point):return 1<= point.row <= self.row and 1<= point.col <= self.col#获取一个点所在的棋子块颜色，如果没有棋子块，就返回nonedef getColor(self,point):block = self.grid.get(point)if(block is None):return Noneelse:return block.color#获取一个交叉点所在棋子块，如果没有就返回Nonedef getBlock(self,point):block = self.grid.get(point)if(block is None):return Noneelse:return block#删除气没了的棋子块def remove_block(self,block):#遍历该块的棋子，删除所有点所在棋子块集合，以及所有点相邻棋子所在棋子块的气要增加for point in block.stones:for neighbor in point.neighbor:neighbor_block = self.grid.get(neighbor)#判断一个点的邻接点的所在棋子块状态#1.没有,找下个点if(neighbor_block is None):continue#2.有,但与当前落子点的棋子块是不同的棋子块，则要加气if(neighbor_block is not block):neighbor_block.add_liberty(point)#使得当前点所在的棋子块为空self.grid[point] = None

今天暂时写这么多，明天继续

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