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C#
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using System;
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using System.Collections.Generic;
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using System.Linq;
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using UnityEngine;
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public static class MiniMaxAIController
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{
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private const int SEARCH_DEPTH = 4; // 탐색 깊이 제한 (3 = 빠른 응답, 4 = 좀 더 강한 AI 그러나 느린)
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private const int WIN_COUNT = 5;
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private static int[][] _directions = AIConstants.Directions;
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private static int _playerLevel = 1; // 급수 설정
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private static float _mistakeMove;
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private static Enums.PlayerType _AIPlayerType = Enums.PlayerType.PlayerB;
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private static System.Random _random = new System.Random(); // 랜덤 실수용 Random 함수
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// 중복 계산을 방지하기 위한 캐싱 데이터. 위치 기반 (그리드 기반 해시맵)
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private static Dictionary<(int row, int col), Dictionary<(int dirX, int dirY), (int count, int openEnds)>>
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_spatialStoneCache = new Dictionary<(int row, int col), Dictionary<(int dirX, int dirY), (int count, int openEnds)>>();
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// AI Player Type 변경 (AI가 선수로 둘 수 있을지도 모르니..)
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public static void SetAIPlayerType(Enums.PlayerType AIPlayerType)
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{
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_AIPlayerType = AIPlayerType;
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}
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// 급수 설정 -> 실수 넣을 때 계산
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public static void SetLevel(int level)
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{
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_playerLevel = level;
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// 레벨에 따른 실수율? 설정
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_mistakeMove = GetMistakeProbability(_playerLevel);
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}
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// 실수 확률 계산 함수
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private static float GetMistakeProbability(int level)
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{
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// 레벨이 1일 때 실수 확률 0%, 레벨이 18일 때 실수 확률 50%
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return (level - 1) / 17f * 0.5f;
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}
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// return 값이 null 일 경우 == 보드에 칸 꽉 참
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public static (int row, int col)? GetBestMove(Enums.PlayerType[,] board)
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{
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// 캐시 초기화
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ClearCache();
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float bestScore = float.MinValue;
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(int row, int col)? bestMove = null;
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(int row, int col)? secondBestMove = null;
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List<(int row, int col, float score)> validMoves = GetValidMoves(board);
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// 보드에 놓을 수 있는 자리가 있는지 확인
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if (validMoves.Count == 0)
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{
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return null;
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}
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// 5연승 가능한 자리를 먼저 찾아서 우선적으로 설정
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List<(int row, int col)> fiveInARowMoves = GetFiveInARowCandidateMoves(board);
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if (fiveInARowMoves.Count > 0)
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{
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bestMove = fiveInARowMoves[0];
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return bestMove;
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}
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foreach (var (row, col, _) in validMoves)
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{
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board[row, col] = _AIPlayerType;
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float score = DoMinimax(board, SEARCH_DEPTH, false, -1000000, 1000000, row, col);
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board[row, col] = Enums.PlayerType.None;
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if (score > bestScore)
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{
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bestScore = score;
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if (bestMove != null)
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{
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secondBestMove = bestMove;
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}
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bestMove = (row, col);
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}
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}
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// 랜덤 실수
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if (secondBestMove != null && _random.NextDouble() < _mistakeMove)
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{
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Debug.Log("AI Mistake");
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return secondBestMove;
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}
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return bestMove;
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}
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private static float DoMinimax(Enums.PlayerType[,] board, int depth, bool isMaximizing, float alpha, float beta,
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int recentRow, int recentCol)
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{
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if (CheckGameWin(Enums.PlayerType.PlayerA, board, recentRow, recentCol, true)) return -100 + depth;
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if (CheckGameWin(Enums.PlayerType.PlayerB, board, recentRow, recentCol, true)) return 100 - depth;
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if (depth == 0) return AIEvaluator.EvaluateBoard(board, _AIPlayerType);
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float bestScore = isMaximizing ? float.MinValue : float.MaxValue;
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List<(int row, int col, float score)> validMoves = GetValidMoves(board); // 현재 놓을 수 있는 자리 리스트
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foreach (var (row, col, _) in validMoves)
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{
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board[row, col] = isMaximizing ? Enums.PlayerType.PlayerB : Enums.PlayerType.PlayerA;
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ClearCachePartial(row, col); // 부분 초기화
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float minimaxScore = DoMinimax(board, depth - 1, !isMaximizing, alpha, beta, row, col);
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board[row, col] = Enums.PlayerType.None;
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ClearCachePartial(row, col);
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if (isMaximizing)
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{
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bestScore = Math.Max(bestScore, minimaxScore);
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alpha = Math.Max(alpha, bestScore);
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}
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else
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{
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bestScore = Math.Min(bestScore, minimaxScore);
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beta = Math.Min(beta, bestScore);
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}
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if (beta <= alpha) break;
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}
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return bestScore;
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}
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// 이동 가능 + 주변에 돌 있는 위치 탐색
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private static List<(int row, int col, float score)> GetValidMoves(Enums.PlayerType[,] board)
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{
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List<(int, int, float)> validMoves = new List<(int, int, float)>();
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int size = board.GetLength(0);
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for (int row = 0; row < size; row++)
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{
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for (int col = 0; col < size; col++)
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{
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if (board[row, col] == Enums.PlayerType.None && HasNearbyStones(board, row, col))
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{
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// 보드 전체가 아닌 해당 돌에 대해서만 Score 계산
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float score = AIEvaluator.EvaluateMove(board, row, col, _AIPlayerType);
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validMoves.Add((row, col, score));
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}
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}
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}
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// score가 높은 순으로 정렬 -> 더 좋은 수 먼저 계산하도록 함
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validMoves.Sort((a, b) => b.Item3.CompareTo(a.Item3));
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// 시간 단축을 위해 상위 10-15개만 고려.
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return validMoves.Take(10).ToList();
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}
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private static bool HasNearbyStones(Enums.PlayerType[,] board, int row, int col, int distance = 3)
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{
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// 9칸 기준으로 현재 위치를 중앙으로 상정한 후 나머지 8방향
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int[] dr = { -1, -1, -1, 0, 0, 1, 1, 1 };
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int[] dc = { -1, 0, 1, -1, 1, -1, 0, 1 };
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int size = board.GetLength(0);
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for(int i = 0; i < dr.Length; i++)
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{
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int nr = row + dr[i], nc = col + dc[i];
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if (nr >= 0 && nr < size && nc >= 0 && nc < size && board[nr, nc] != Enums.PlayerType.None)
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{
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return true;
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}
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}
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return false;
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}
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// 특정 방향으로 같은 돌 개수와 열린 끝 개수를 계산하는 함수
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public static (int count, int openEnds) CountStones(
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Enums.PlayerType[,] board, int row, int col, int[] direction, Enums.PlayerType player, bool isSaveInCache = true)
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{
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int dirX = direction[0], dirY = direction[1];
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var posKey = (row, col);
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var dirKey = (dirX, dirY);
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// 캐시에 존재하면 바로 반환 (탐색 시간 감소)
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if (_spatialStoneCache.TryGetValue(posKey, out var dirCache) &&
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dirCache.TryGetValue(dirKey, out var cachedResult))
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{
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return cachedResult;
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}
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int size = board.GetLength(0);
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int count = 0;
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int openEnds = 0;
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// 정방향 탐색
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int r = row + direction[0], c = col + direction[1];
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while (r >= 0 && r < size && c >= 0 && c < size && board[r, c] == player)
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{
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count++;
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r += direction[0]; // row값 옮기기
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|
c += direction[1]; // col값 옮기기
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}
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|
if (r >= 0 && r < size && c >= 0 && c < size && board[r, c] == Enums.PlayerType.None)
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{
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openEnds++;
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}
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// 역방향 탐색
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r = row - direction[0];
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c = col - direction[1];
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|
while (r >= 0 && r < size && c >= 0 && c < size && board[r, c] == player)
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|
{
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count++;
|
|
r -= direction[0];
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|
c -= direction[1];
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|
}
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if (r >= 0 && r < size && c >= 0 && c < size && board[r, c] == Enums.PlayerType.None)
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{
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openEnds++;
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}
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var resultValue = (count, openEnds);
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if(isSaveInCache) // 결과 저장
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{
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if (!_spatialStoneCache.TryGetValue(posKey, out dirCache))
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{
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dirCache = new Dictionary<(int, int), (int, int)>();
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_spatialStoneCache[posKey] = dirCache;
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|
}
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dirCache[dirKey] = (count, openEnds);
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}
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return resultValue;
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|
}
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#region Cache Clear
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// 캐시 초기화, 새로운 돌이 놓일 시 실행
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private static void ClearCache()
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{
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_spatialStoneCache.Clear();
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}
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// 캐시 부분 초기화 (현재 변경된 위치 N에서 반경 4칸만 초기화)
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private static void ClearCachePartial(int centerRow, int centerCol, int radius = 4)
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{
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// 캐시가 비어있으면 아무 작업도 하지 않음
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if (_spatialStoneCache.Count == 0) return;
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for (int r = centerRow - radius; r <= centerRow + radius; r++)
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{
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for (int c = centerCol - radius; c <= centerCol + radius; c++)
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|
{
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|
// 반경 내 위치 확인
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|
if (Math.Max(Math.Abs(r - centerRow), Math.Abs(c - centerCol)) <= radius)
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|
{
|
|
// 해당 위치의 캐시 항목 제거
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_spatialStoneCache.Remove((r, c));
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|
}
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|
}
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}
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}
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|
#endregion
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// 최근에 둔 돌 위치 기반으로 게임 승리를 판별하는 함수
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// MinimaxAIController 밖의 cs파일은 호출 시 맨 마지막을 false로 지정해야 합니다.
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public static bool CheckGameWin(Enums.PlayerType player, Enums.PlayerType[,] board,
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int row, int col, bool isSavedCache)
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{
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foreach (var dir in _directions)
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{
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var (count, _) = CountStones(board, row, col, dir, player, isSavedCache);
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// 자기 자신 포함하여 5개 이상일 시 true 반환
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if (count + 1 >= WIN_COUNT)
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return true;
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}
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return false;
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|
}
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// 5목이 될 수 있는 위치 찾기
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private static List<(int row, int col)> GetFiveInARowCandidateMoves(Enums.PlayerType[,] board)
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{
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List<(int row, int col)> fiveInARowMoves = new List<(int, int)>();
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int size = board.GetLength(0);
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|
for (int row = 0; row < size; row++)
|
|
{
|
|
for (int col = 0; col < size; col++)
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|
{
|
|
if (board[row, col] != Enums.PlayerType.None) continue;
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foreach (var dir in _directions)
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{
|
|
var (count, openEnds) = CountStones(board, row, col, dir, _AIPlayerType);
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|
|
|
if (count == 4 && openEnds > 0)
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|
{
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|
fiveInARowMoves.Add((row, col));
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break; // 하나 나오면 바로 break (시간 단축)
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}
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|
}
|
|
}
|
|
}
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|
return fiveInARowMoves;
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|
}
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|
}
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