Справочник Жаркова по проектированию и программированию искусственного интеллекта. Том 2: Программирование на Visual C# искусственного интеллекта (продолжение 1)

Справочник Жаркова по проектированию и программированию искусственного интеллекта. Том 2: Программирование на Visual C# искусственного интеллекта (продолжение 1)
Валерий Алексеевич Жарков

В серии книг «Справочник Жаркова по проектированию и программированию искусственного интеллекта» собрано лучшее программирование искусственного интеллекта (ИИ) в двух- и трёхмерных играх и приложениях, разработанных как автором, так и накопленных за многие годы в Интернете, для настольных компьютеров, ноутбуков, планшетов, смартфонов. Даны инструкции по программированию ИИ с текстами программ, а также адреса в Интернете, где можно загрузить программы, графические и звуковые файлы.

Справочник Жаркова по проектированию и программированию искусственного интеллекта.

Том 2: Программирование на Visual C# искусственного интеллекта (продолжение 1)

Валерий Алексеевич Жарков

© Валерий Алексеевич Жарков, 2022

ISBN 978-5-0056-8043-3 (т. 2)

ISBN 978-5-0056-6546-1

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Введение

Это первый и единственный в мире «Справочник Жаркова по проектированию и программированию искусственного интеллекта» из нескольких томов по методологии разработки искусственного интеллекта в двухмерных и трёхмерных играх и приложениях со звуковым сопровождением для настольных компьютеров, ноутбуков и планшетов на основе самого популярного, совершенного и перспективного языка программирования высокого уровня Visual C# самой мощной в мире в области программирования корпорации Microsoft (США).

Искусственный интеллект (ИИ) – это интеллектуальная компьютерная программа, способная разумно выполнять функции, задачи и действия, обычно характерные для разумных существ и свойственные человеческому интеллекту. ИИ в игре или приложении, например, в игре между Компьютером и Человеком, умеет не только проигрывать, но и выигрывать у хорошего Игрока-человека с визуализацией результатов выигрыша. Хорошо известно, что компьютер с ИИ обыгрывает в шахматы любого гроссмейстера. Компьютер с ИИ также легко обыгрывает многих хороших игроков в карты. Если программа в виде ИИ размещена, например, в роботе или другом устройстве, то после того, как ИИ решил заданную ему задачу, ИИ выдаёт команду на выполнение устройством определённого действия. При программировании ИИ важно правильно подобрать среду разработки ИИ и язык программирования.

Среда разработки (иначе, платформа, студия) Visual Studio (или коротко VS) для визуального объектно-ориентированного проектирования приложений дают уникальную возможность быстро разрабатывать высокотехнологичные и наукоёмкие программные продукты с использованием ИИ, а также компьютерные игры с двухмерной и трёхмерной графикой также с использованием ИИ. Важно отметить, что на основе VS мы программируем не закрытые «чёрные ящики», как это делают другие известные компьютерные фирмы, а мы создаём открытые любому пользователю (для постоянного дополнения и совершенствования) программы на базе самых мощных в мире алгоритмических языков высокого уровня Visual C#, Visual Basic и Visual C++. В данном чрезвычайно насыщенном томе (заменяющей несколько других книг) мы последовательно и всесторонне, идя от простого к сложному, излагаем методологию программирования ИИ в играх и приложениях с использований двухмерных и трёхмерных изображений.

Наша основная цель – дать читателю ту информацию, которую он больше нигде не найдёт. Поэтому мы не будем дублировать известные книги по языку программирования Visual C# и давать подробные объяснения по теории языка VC#. Если у читателя возникнуть вопросы, он легко отыщет книгу по данному языку (некоторые полезные по данной тематике книги с сайта ZharkovPress.ru приведены в нашем списке литературы) и там найдёт ответ, так как терминология по всем тематикам у нас общая. Мы будем давать лишь краткие пояснения в виде комментариев в программах, чтобы начинающий пользователь постепенно осваивал базовые дисциплины программирования ИИ на языке VC#, по возможности не используя другие книги; опытному пользователю также будут полезны эти пояснения, поскольку книги по разработке ИИ на основе новых версий языка Visual C# в мире ещё не изданы. К достоинствам нашей книги, рассчитанной на широкий круг новичков и опытных специалистов, мы относим практическую направленность, простоту изложения (без описания сложных теорий, но давая ссылки на книги, в которых эти сложные теории можно изучить), наличие подробных методик и пошаговых инструкций, большое количество примеров и иллюстраций. Теперь читателям может не потребоваться изучать сложные теоретические книги, посещать длительные и дорогостоящие учебные курсы и покупать много отдельных книг. Автор это сделал за них. Читателю необходимо лишь открыть данную книгу в интересующем его разделе (мало кто будет изучать книгу от корки до корки, хотя это и желательно) и по аналогии с разделом (по принципу: делай, как я) самостоятельно программировать ИИ в практическом приложении или игре с использованием VS. И именно при проектировании ИИ в своём конкретном и профессионально интересном приложении или игре (а не отвлечённых примеров в других книгах) читатель будет изучать базовые дисциплины по данной тематике. Создавая ИИ в своём приложении или игре по методике данной и других наших книг из списка литературы (а также используя справку Help из Visual Studio, как правило, заменяющей все учебники по всем языкам), читатель сможет в одиночку работать за конструктора, технолога, математика и программиста одновременно (при разработке практических приложений) или за сценариста, режиссёра, оператора, дизайнера, художника, музыкального редактора и программиста одновременно (при разработке игр) и сэкономить недели упорного труда. Если в начальных главах инструкции по разработке ИИ в играх и приложениях на базе VS подробны (в интересах новичков), то инструкции в каждой последующей главе мы даём всё короче и короче, чтобы не повторяться и экономить место в книге.

Приводим краткое содержание данного тома справочника.

Многие приложения и игры в книге основаны на программах, или разработанных корпорацией Microsoft, или опубликованных на сайте корпорации Microsof. Поэтому эти программы являются очень мощными и могут быть использованы не только при разработке ИИ в самых разнообразных играх, но и на практике для разработки различных приложений. Структура книги продумана таким образом, чтобы читатели могли создавать на профессиональном уровне (по методологиям и программам из данной и предыдущих наших книг) свои приложения, игры и открытые графические и вычислительные системы с применением двухмерных и трёхмерных изображений и звуковых эффектов, могли вводить разнообразные исходные данные и на выходе приложения или игры получать те результаты, которые необходимы именно им и характерны для их профессиональных или непрофессиональных (игровых) интересов.

Книга предназначена для всех желающих быстро изучить основы программирования искусственного интеллекта в разнообразных двухмерных и трёхмерных компьютерных играх и приложениях на базе самого популярного, совершенного и перспективного (в мире программирования) языка высокого уровня Visual C# последних версий для настольных компьютеров и ноутбуков, на этих основах сразу же проектировать ИИ в сложных играх и приложениях и применять их на практике или на отдыхе в разнообразных сферах профессиональной и непрофессиональной деятельности. Также адресована начинающим и опытным пользователям, программистам любой квалификации, а также учащимся и слушателям курсов, студентам, аспирантам, учителям, преподавателям и научным работникам.

В следующем томе автор (доктор технических наук Жарков Валерий Алексеевич) продолжит описывать программирование ИИ в следующих играх и приложениях.

Вопросы, замечания и предложения по тематике книги можно направлять по email:

valery-zharkov@mtu-net.ru

или с сайта нашего «Издательства «Жарков Пресс»:

www.ZharkovPress.ru.

На этом же сайте можно познакомиться с новыми компьютерными книгами «Издательства «Жарков Пресс» (город Москва).

Часть III. Методология программирования искусственного интеллекта в играх в «Крестики-нолики» для Игрока с Компьютером и двух Игроков

Глава 11. Методика программирования искусственного интеллекта в игре в «Крестики-нолики» на сетке 3x3

11.1. Общие сведения

В данной главе мы опишем методику разработки игры, которая предусматривает сразу оба варианта игры: Игрок 1 – Игрок 2 и Игрок – Компьютер. Данную игру мы будем разрабатывать, следуя проекту из книги [Philip Conrod, Lou Tylee. Programming Games with Visual C#. Publisher: Kidware Software LLC; 15 edition (11 July 2017)], но с нашими усовершенствованиями для современной версии VS.

В игре не будут использоваться графические файлы. Поэтому игроки будут воздействовать на надписи типа Label. Перед началом и после победного или ничейного окончания игры звучит соответствующая музыка. Программа состоит из трёх частей:

1) модель игры, которой в программе соответствует файл Form1.cs [Design] *;

2) интерфейс пользователя (user interface – UI), которому в программе соответствует файл Form1.cs;

3) искусственный интеллект (artificial intellect – AI) в виде метода ComputerTurn (), который размещён в файле Form1.cs.

Для основного и самого сложного варианта игры Игрок – Компьютер (для которого надо выбрать второй переключатель) используются все три части программы.

А для упрощённого варианта игры Игрок 1 – Игрок 2 (который установлен по умолчанию) используются только первые две части программы (вместо искусственного интеллекта Компьютера используется интеллект Игрока 2).

11.2. Правила игры

1. После разработки игры по описанной далее методике выполняем проект (нажимаем F5 или Ctrl+F5). Игра появится в своём «остановленном» состоянии, сетка очищена и ожидает Вас для выбора игровых опций (один или два игрока и, если один игрок, который идёт сначала и как умный Вы хотите, чтобы компьютер был). Сетка отключена – никакие метки не могут быть сделаны (путём щелчка по сетке). Я выбрал одну игру для одного игрока, куда я иду сначала (предоставление мне X) и умный компьютер (рис. 11.1).

2. Нажимаем кнопку Start Game, чтобы начать играть. Его заголовок изменится (теперь читаем как Stop Game) и групповые блоки опций, и кнопка Exit станет отключённой (рис. 11.2). Метка Label наверху сетки говорит, что очередь за X. X всегда идёт сначала в этой игре (является ли это Вами, как человеческим игроком, или компьютером).

Рис. 11.1.

Рис. 11.2.

В этом состоянии игры мы нажимаем на желаемый квадрат. Компьютер тогда поместит свою метку, передавая нам очередь. После каждой метки плата исследована на победу или ничью. Вы продолжаете чередовать игру, пока нет победы, сетка полна или пока Вы не нажимаете Stop Game. Игра работает таким же путём для двух игроков, с этими двумя игроками, чередующими щелчки, отмечающие сетку.

3. Вводим метку (Х); я выбрал центральный квадрат, и компьютер сразу поместил свою метку (O) в левом верхнем углу (рис. 11.2).

4. Я пробую левый нижний угол, а компьютер блокирует меня от победы (рис. 11.3).

Рис. 11.3.

5. Я блокирую возможную победу компьютера путём помещения X в среднее поле верхнего ряда. Затем компьютер блокирует меня с перемещением к середине нижнего ряда (рис. 11.4).

Похоже, здесь никто не собирается победить.

6. Я продолжаю играть, ставлю X направо от средней строки.

7. Компьютер блокируем меня, ставя О слева в среднем ряду (рис. 11.5).

8. Я ставлю X в оставшейся клетке, мы закончили вничью (рис. 11.6).

Похоже, компьютер довольно умён, у компьютера сложно выиграть.

Так по очереди Игрок и Компьютер стараются получить как можно больше побед за установленное заранее Игроком количество игр.

После любой победы Компьютера в игру может вступить новый (из очереди) Игрок.