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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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// To-Do List
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// 탐색 시간 개선: 캐싱(_stoneInfoCache), 좋은 수부터 탐색(Move Ordering)
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// AI 난이도 개선
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private const int SEARCH_DEPTH = 3; // 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 = new int[][]
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{
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new int[] {1, 0}, // 수직
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new int[] {0, 1}, // 수평
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new int[] {1, 1}, // 대각선 ↘ ↖
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new int[] {1, -1} // 대각선 ↙ ↗
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};
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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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// 중복 계산을 방지하기 위한 캐싱 데이터. 위치(row, col) 와 방향(dirX, dirY) 중복 계산 방지
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private static Dictionary<(int, int, int, int), (int count, int openEnds)> _stoneInfoCache
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= new Dictionary<(int, int, int, int), (int count, int openEnds)>();
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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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_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, -1000, 1000, 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 && UnityEngine.Random.value < _mistakeMove) // UnityEngine.Random.value == 0~1 사이 반환
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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)) return -100 + depth;
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if (CheckGameWin(Enums.PlayerType.PlayerB, board, recentRow, recentCol)) return 100 - depth;
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if (depth == 0) return EvaluateBoard(board);
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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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// ClearCache();
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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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// ClearCache();
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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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float score = EvaluateBoard(board);
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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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validMoves.Sort((a, b) => b.Item3.CompareTo(a.Item3));
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return validMoves;
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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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private static (int count, int openEnds) CountStones(
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Enums.PlayerType[,] board, int row, int col, int[] direction, Enums.PlayerType player)
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{
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int dirX = direction[0], dirY = direction[1];
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var key = (row, col, dirX, dirY);
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// 캐시에 존재하면 바로 반환 (탐색 시간 감소)
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if (_stoneInfoCache.TryGetValue(key, 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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// 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)
|
|
{
|
|
count++;
|
|
r -= direction[0];
|
|
c -= direction[1];
|
|
}
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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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_stoneInfoCache[key] = resultValue; // 결과 저장
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return resultValue;
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}
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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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_stoneInfoCache.Clear();
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}
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// 캐시 부분 초기화 (현재 변경된 위치 N에서 반경 5칸만 초기화)
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private static void ClearCachePartial(int centerRow, int centerCol, int radius = 5)
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{
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|
// 캐시가 비어있으면 아무 작업도 하지 않음
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|
if (_stoneInfoCache.Count == 0) return;
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|
// 제거할 키 목록
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List<(int, int, int, int)> keysToRemove = new List<(int, int, int, int)>();
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// 모든 캐시 항목을 검사
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foreach (var key in _stoneInfoCache.Keys)
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|
{
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|
var (row, col, _, _) = key;
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|
// 거리 계산
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int distance = Math.Max(Math.Abs(row - centerRow), Math.Abs(col - centerCol));
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|
|
|
// 지정된 반경 내에 있는 캐시 항목을 삭제 목록에 추가
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if (distance <= radius)
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{
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|
keysToRemove.Add(key);
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|
}
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|
}
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|
// 반경 내의 키 제거
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foreach (var key in keysToRemove)
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|
{
|
|
_stoneInfoCache.Remove(key);
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|
}
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|
}
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// 최근에 둔 돌 위치 기반으로 게임 승리를 판별하는 함수
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public static bool CheckGameWin(Enums.PlayerType player, Enums.PlayerType[,] board, int row, int col)
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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);
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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++)
|
|
{
|
|
if (board[row, col] != Enums.PlayerType.None) continue;
|
|
|
|
foreach (var dir in _directions)
|
|
{
|
|
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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|
}
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|
}
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return fiveInARowMoves;
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|
}
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// 현재 보드 평가 함수
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private static float EvaluateBoard(Enums.PlayerType[,] board)
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|
{
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float score = 0;
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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++)
|
|
{
|
|
if (board[row, col] == Enums.PlayerType.None) continue;
|
|
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|
Enums.PlayerType player = board[row, col];
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|
int playerScore = (player == _AIPlayerType) ? 1 : -1; // AI는 양수, 플레이어는 음수
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|
foreach (var dir in _directions)
|
|
{
|
|
var (count, openEnds) = CountStones(board, row, col, dir, player);
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|
// 점수 계산
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if (count == 4)
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|
score += playerScore * (openEnds == 2 ? 10000 : 1000);
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|
else if (count == 3)
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|
score += playerScore * (openEnds == 2 ? 1000 : 100);
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|
else if (count == 2)
|
|
score += playerScore * (openEnds == 2 ? 100 : 10);
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|
}
|
|
}
|
|
}
|
|
return score;
|
|
}
|
|
}
|