Учим Python, делая крутые игры 2018. Invent your owncomputer gameswith python

• Название: Invent your owncomputer gameswith python
• Дата: 10.12.2022
• Размер: 6.56 Mb.
• Имя файла: Учим Python, делая крутые игры 2018.pdf
• Тип: Документы; #837554
• страница: 18 из 39

Значение None
Значение None представляет собой отсутствие значения. None — един- ственное значение типа данных NoneType. Это значение можно использовать, когда необходимо получить ответ типа «не существует» или «ни один из чис- ла, перечисленных выше».
Например, в переменной с именем quizAnswer хранится ответ пользовате- ля на какой-нибудь вопрос популярной викторины в формате истина/ложь.
То есть переменная возвращает значение True или False, оценивая ответ поль- зователя. Но если пользователь не отвечает на вопрос, значение True/False использовать нельзя, так как это означало бы ответ пользователя. Вместо это- го переменной quizAnswer можно присвоить значение None, если пользователь пропускает ответ.
Необходимо отметить, что значение None не выводится в интерактивной оболочке, подобно другим значениям.
>>>
2 + 2
4
>>>
'Это строковое значение.'
'Это строковое значение.'
>>>
None
>>>
Значения первых двух выражений выводятся на экран в последующих строках, но None не имеет значения, поэтому не выводится ничего.

184
Глава 10
Функция, которая, как кажется, не имеет возвращаемого значения, воз- вращает значение None. Например, print() возвращает значение None.
>>>
spam = print('Привет, мир!')
Привет, мир!
>>>
spam == None
True
Здесь мы присваиваем переменной spam значение print('Привет, мир!').
Подобно другим функциям, функция print() возвращает значение. Несмотря на то что print() — функция вывода на экран, при вызове она возвращает значение None. IDLE не показывает значение None в интерактивной оболочке, но можно сказать, что spam присвоено значение None, потому что выражение spam == None истинно.
Создание искусственного интеллекта
Код ИИ содержится в теле функции getComputerMove().
83. def getComputerMove(board, computerLetter):
84. # Учитывая заполнение игрового поля и букву компьютера, определяет допустимый ход и возвращает его.
85. if computerLetter == 'Х':
86. playerLetter = 'О'
87. else:
88. playerLetter = 'Х'
Первый аргумент, переменная board, — это параметры игрового поля игры
«Крестики-нолики». Второй аргумент, переменная letter, — это буква ком- пьютера — 'X' или 'O', которая хранится в переменной computerLetter. Первые несколько строк просто присваивают другую букву переменной playerLetter.
Код один и тот же, присвоены компьютеру буквы «Х» или «О».
Напомню, как работает алгоритм искусственного интеллекта игры
«Крестики-нолики»:
1. Проверить, существует ли ход, сделав который, компьютер победит.
Если существует, сделать его. В противном случае перейти к шагу 2.
2. Проверить, существует ли ход, сделав который, победит игрок. Если существует, блокировать его. В противном случае перейти к шагу 3.
3. Проверить, свободна ли одна из угловых клеток (под номером 1, 3, 7 или 9). Если да, то сделать ход в эту клетку. Если нет свободных угло- вых клеток, перейти к шагу 4.

Игра «Крестики-нолики»
185
4. Проверить, свободен ли центр. Если свободен, занять его. Если нет, перейти к шагу 5.
5. Сделать ход на одну из боковых клеток (под номером 2, 4, 6 или 8).
Если этот шаг выполнен, возможных ходов больше нет.
Функция возвращает целочисленные значения в диапазоне от 1 до 9, представляющие собой ходы компьютера. Давайте посмотрим, как каждый из этих шагов реализуется в коде программы.
Проверка — сможет ли компьютер победить, сделав ход
Прежде всего, если компьютер может победить, сделав следующий ход, его надо сделать немедленно.
90. # Это алгоритм для ИИ "Игры «Крестики-Нолики»":
91. # Сначала проверяем — победим ли мы, сделав следующий ход.
92. for i in range(1, 10):
93. boardCopy = getBoardCopy(board)
94. if isSpaceFree(boardCopy, i):
95. makeMove(boardCopy, computerLetter, i)
96. if isWinner(boardCopy, computerLetter):
97. return i
Цикл for, который начинается в строке 92, перебирает все возможные значения ходов от 1 до 9. Код внутри цикла имитирует ситуацию, которая возникнет, если компьютер сделает этот ход.
Код в первой строке в цикле (строка 93) создает копию списка board. Та- ким образом, внутри цикла имитируется ход, не изменяя реальных значений игрового поля «Крестики-нолики», которые хранятся в переменной board.
Функция getBoardCopy() возвращает другой список, хотя и идентичный спи- ску board.
Код в строке 93 проверяет, свободна ли требуемая клетка, и делает ход в копии board. Если в результате компьютер побеждает, функция возвращает этот ход в виде целого значения.
Если нет клеток, приводящих к победе, цикл завершается, и выполнение программы продолжается со строки 100.
Проверка — сможет ли игрок победить, сделав ход
Затем для каждой клетки код имитирует ход человека.
99. # Проверяем — победит ли игрок, сделав следующий ход, и блокируем его.
100. for i in range(1, 10):

186
Глава 10 101. boardCopy = getBoardCopy(board)
102. if isSpaceFree(boardCopy, i):
103. makeMove(boardCopy, playerLetter, i)
104. if isWinner(boardCopy, playerLetter):
105. return i
Код такой же, как в цикле со строки 92, исключая букву игрока, поме- щенную в копию board. Если функция isWinner() показывает, что игрок может победить в следующем ходу, компьютер блокирует этот ход, чтобы этого не допустить. Если в следующем ходу победа игрока невозможна, цикл for за- вершается, и выполнение продолжается со строки 108.
Проверка угловых, центральной и боковых клеток
(в порядке очереди)
Если компьютер не может сделать победный ход и нет необходимости блокировать ход игрока, ход совершается в угловую, центральную или боко- вую клетку, в зависимости от того, какие из них свободны.
Сначала компьютер пытается сделать ход в одну из угловых клеток.
107. # Пробуем занять один из углов, если есть свободные.
108. move = chooseRandomMoveFromList(board, [1, 3, 7, 9])
109. if move != None:
110. return move
Вызов функции chooseRandomMoveFromList() со списком [1, 3, 7, 9] гаран- тирует, что функция вернет целочисленное значение угловой клетки: 1, 3, 7 или 9. Если все угловые клетки заняты, функция chooseRandomMoveFromList() возвращает значение None, и программа переходит к строке 113.
112. # Пробуем занять центр, если он свободен.
113. if isSpaceFree(board, 5):
114. return 5
Если нет свободных угловых клеток, код в строке 114 совершает ход в центр, если он свободен. Если центр занят, выполняется код в строке 117.
116. # Делаем ход по одной стороне.
117. return chooseRandomMoveFromList(board, [2, 4, 6, 8])

Игра «Крестики-нолики»
187
Этот код тоже вызывает функцию chooseRandomMoveFromList(), только ей передается список [2, 4, 6, 8]. Эта функция не возвращает значения None, потому что боковые клетки — последние из возможных. На этом заканчива- ется выполнение функции getComputerMove() и алгоритма ИИ.
Проверка — заполнено ли поле
И последняя функция — isBoardFull().
119. def isBoardFull(board):
120. # Возвращает True, если клетка на игровом поле занята. В противном случае, возвращает
False.
121. for i in range(1, 10):
122. if isSpaceFree(board, i):
123. return False
124. return True
Эта функция возвращает True, если в переменную board для элементов всех индексов (исключая индекс 0, который просто игнорируется) в качестве аргументов переданы буквы 'X' или 'O'. Цикл for позволяет проверить все индексы списка board, от 1 до 9. Как только в списке board будет найдена сво- бодная клетка (когда isSpaceFree(board, i) вернет True), функция isBoardFull() вернет False.
Если произведены все итерации цикла, значит, свободных клеток не оста- лось. Строка 124 вернет значение True.
Игровой цикл
Строка 127 — первая, которая не принадлежит коду функций, то есть это первая исполняемая строка программы.
127. print('Игра "Крестики-нолики"')
Эта строка приветствия перед началом игры. Затем программа переходит к выполнению цикла while в строке 129.
129. while True:
130. # Перезагрузка игрового поля
131. theBoard = [' '] * 10

188
Глава 10
Цикл while выполняется до тех пор, пока управление не будет передано инструкции break. Код в строке 131 сохраняет основное игровое поле игры
«Крестики-нолики» в переменной theBoard.
Сначала выводится пустое игровое поле, представленное списком из 10 пустых строк. Вместо того чтобы вводить этот список целиком, строка 131 использует репликацию списка. Проще ввести [' '] * 10, чем [' ', ' ', ' ',
' ', ' ', ' ', ' ', ' ', ' ', ' ']
Выбор буквы игрока и того, кто будет ходить первым
Далее функция inputPlayerLetter() предлагает игроку ввести букву, кото- рую он выбирает, «Х» или «О» .
132. playerLetter, computerLetter = inputPlayerLetter()
Функция возвращает список из двух элементов, ['X', 'O'] или ['O', 'X'].
Операцией множественного присваивания переменной playerLetter присва- ивается значение первого элемента, а переменной computerLetter — второго.
Затем функция whoGoesFirst() случайным образом выбирает, кому при- надлежит первый ход, возвращая строку 'Человек' или 'Компьютер', и в стро- ке 137 сообщает игроку о своем выборе.
133. turn = whoGoesFirst()
134. print('' + turn + ' ходит первым.')
135. gameIsPlaying = True
Переменная gameIsPlaying хранит информацию о состоянии сеанса игры — продолжается ли игра, или победил один из участников, или вышла ничья.
Переменная turn в значении 'Человек'
Цикл в строке 137 будет метаться между кодом хода игрока и кодом хода компьютера до тех пор, пока переменной gameIsPlaying присвоено значение True.
137. while gameIsPlaying:
138. if turn == 'Человек':
139. # Ход игрока.
140. drawBoard(theBoard)
141. move = getPlayerMove(theBoard)
142. makeMove(theBoard, playerLetter, move)

Игра «Крестики-нолики»
189
Переменной turn уже было присвоено значение 'Человек' или 'Компьютер' при вызове функции whoGoesFirst() в строке 133. Если turn присвоено значе- ние 'Компьютер', то условие в строке 138 ложно и управление переходит к коду в строке 156.
Но если условие этой строки истинно, код в строке 140 вызывает функ- цию drawBoard() и передает значение переменной theBoard для вывода на экран в игровом поле Игры «Крестики-нолики». Затем функция getPlayerMove() предлагает игроку сделать ход и проверяет его допустимость. Функция makeMove()
добавляет в переменную theBoard букву игрока «Х» или «О».
После совершения игроком хода программа должна проверить, привел ли этот ход к победе.
144. if isWinner(theBoard, playerLetter):
145. drawBoard(theBoard)
146. print('Ура! Вы выиграли!')
147. gameIsPlaying = False
Если функция isWinner() возвращает значение True, код из блока if выво- дит на экран сообщение о победе игрока. Значение переменной gameIsPlaying становится равным False, и перехода к совершению хода компьютером не происходит. Если игрок не побеждает при последнем своем ходе, то, может быть, поле заполнено с результатом — ничья. Эта вероятность проверяется в инструкции else.
148. else:
149. if isBoardFull(theBoard):
150. drawBoard(theBoard)
151. print('Ничья!')
152. break
В блоке else функция isBoardFull() возвращает значение True, если боль- ше нет возможных ходов. В этом случае код из блока if в строке 149 выводит панель с сообщением игроку о ничьей. Программа выходит из цикла while и переходит к строке 173.
Если не произошла ни победа игрока, ни ничья, программа переходит к следующей инструкции else.
153. else:
154. turn = 'Компьютер'

190
Глава 10
В строке 154 переменной turn присваивается значение 'Компьютер' и в следу- ющей итерации программа выполняет код, который совершает ход компьютера.
Переменная turn в значении 'Компьютер'
Если в условии строки 138 значение переменной turn не равно 'Человек', значит, оно должно быть равно 'Компьютер'. Код в этом блоке else такой же, как и для переменной turn в значении 'Человек'.
156. else:
157. # Ход компьютера.
158. move = getComputerMove(theBoard, computerLetter)
159. makeMove(theBoard, computerLetter, move)
160.
161. if isWinner(theBoard, computerLetter):
162. drawBoard(theBoard)
163. print('Компьютер победил! Вы проиграли.')
164. gameIsPlaying = False
165. else:
166. if isBoardFull(theBoard):
167. drawBoard(theBoard)
168. print('Ничья!')
169. break
170. else:
171. turn = 'Человек'
Строки 157–171 почти идентичны строкам 139–154. Единственное от- личие в том, что используется буква компьютера и вызывается функция getComputerMove()
Если нет победителя или ничьей, код в строке 171 присваивает перемен- ной turn значение 'Человек'. В этом цикле while больше нет строк, поэтому управление передается инструкции while в строке 137.
Предложение игроку сыграть заново
В финале игры программа спрашивает игрока, хочет ли он сыграть еще раз.
173. print('Сыграем еще раз? (да или нет)')
174. if not input().lower().startswith('д'):
175. break

Код в строках 173–175 выполняется сразу после старта цикла в строке 137.
Переменной gameIsPlaying присваивается значение False, когда завершается игра. В этот момент программа спрашивает игрока, не хочет ли он сыграть еще раз.
Выражение not input().lower().startswith('д') принимает значение True, если игрок введет какую-либо строку, не начинающуюся с буквы 'д'. В этом случае будет выполнена инструкция break. Эта инструкция прерывает вы- полнение цикла while, который был запущен кодом в строке 129. Но так как в программе больше нет строк для выполнения, происходит выход из про- граммы и завершение игры.
Заключение
Создание программы с искусственным интеллектом сводится к тщатель- ному рассмотрению всех возможных ситуаций, с которыми он может стол- кнуться, и вариантов его реакции на каждую из этих ситуаций. Искусствен- ный интеллект игры «Крестики-нолики» прост, потому что в игре немного возможных ходов, по сравнению, скажем, с шахматами или шашками.
Сначала наш компьютерный ИИ проверяет, есть ли у него победный ход.
Затем проверяет необходимость блокировки ходов игрока. Далее ИИ просто выбирает свободную угловую клетку, потом центральную, а затем боковую.
Это простой алгоритм для совершения хода.
Ключ к реализации ИИ заключается в создании копии данных игрового поля и моделирования ходов в этой копии. Таким образом, ИИ может видеть, приведет ли ход к победе или поражению. Затем ИИ совершает ход в реаль- ном поле. Этот тип моделирования эффективен при прогнозировании ре- зультатов предложенного хода.

192
Глава 11
11
ДЕДУКТИВНАЯ ИГРА «ХОЛОДНО-ГОРЯЧО»
«Холодно-горячо» — это дедуктивная игра, в которой игрок пытается угадать случайное трехзначное число (без по- вторяющихся цифр), сгенерированное компьютером. После каждой попытки компьютер предоставляет игроку подсказ- ки трех типов:
•
Холодно. Ни одна цифра не отгадана.
•
Тепло. Одна цифра отгадана, но не отгадана ее позиция.
•
Горячо. Одна цифра и ее позиция отгаданы.
Компьютер может дать несколько подсказок, сортируемых в алфавитном порядке. Если секретное число 456, а предположение игрока — 546, подсказ- ки будут иметь вид «Горячо Тепло Тепло». Подсказка «Горячо» относится к 6, а «Тепло Тепло» — к 4 и 5.
В этой главе вы изучите несколько новых методов и функций, доступных в Python. Вы также узнаете о расширенных операторах присваивания и ин- терполяции строк. Хотя эти возможности и не позволяют делать ничего прин- ципиально нового, это хороший способ сэкономить время, упрощая код.
В ЭТОЙ ГЛАВЕ РАССМАТРИВАЮТСЯ СЛЕДУЮЩИЕ ТЕМЫ:
• Функция random.shuffle()
• Расширенные операторы присваивания, +=, -=, *= и /=
• Метод списка sort()
• Строковый метод join()
• Интерполяция строк
• Спецификатор преобразования
%s
• Вложенные циклы

Дедуктивная игра «Холодно-горячо»
193
Пример запуска игры «Холодно-горячо»
Вот что видит пользователь, когда запускается программа «Холодно- горячо» . Текст, который вводит игрок, выделен полужирным шрифтом.
Я загадаю 3-х значное число, которое вы должны отгадать.
Я дам несколько подсказок...
Когда я говорю: Это означает:
Холодно Ни одна цифра не отгадана.
Тепло Одна цифра отгадана, но не отгадана ее позиция.
Горячо Одна цифра и ее позиция отгаданы.
Итак, я загадал число. У вас есть 10 попыток, чтобы отгадать его.
Попытка №1:
123
Тепло
Попытка №2:
245
Тепло
Попытка №3:
672
Горячо Горячо
Попытка №4:
682
Горячо Горячо
Попытка №5:
692
Вы угадали!
Хотите сыграть еще раз? (да или нет)
нет
Исходный код игры «Холодно-горячо»
В редакторе файлов создайте новый файл, вы- брав команду меню File
⇒ New File (Файл ⇒ Новый файл). В открывшемся окне введите приведенный ниже исходный код и сохраните файл под именем
bagels.py. Затем нажмите клавишу F5 и запусти- те программу. Если при выполнении программы возникают ошибки, сравните код, который вы на- брали, с оригинальным кодом с помощью онлайн- инструмента на сайте inventwithpython.com/diff/.
Make sure you’re using Python 3, not Python 2!
УБЕ ДИТЕСЬ,
ЧТО ИСПО ЛЬЗУЕТЕ
PY THON 3,
А НЕ PY THON 2!

194
Глава 11
bagels.py
1. import random
2.
3. NUM_DIGITS = 3 4. MAX_GUESS = 10 5.
6. def getSecretNum():
7. # Возвращает строку уникальных случайных цифр, длина которой составляет NUM_DIGITS.
8. numbers = list(range(10))
9. random.shuffle(numbers)
10. secretNum = ''
11. for i in range(NUM_DIGITS):
12. secretNum += str(numbers[i])
13. return secretNum
14.
15. def getClues(guess, secretNum):
16. # Возвращает строку с подсказками пользователю "Тепло", "Горячо" и "Холодно".
17. if guess == secretNum:
18. return 'Вы угадали!'
19.
20. clues = []
21. for i in range(len(guess)):
22. if guess[i] == secretNum[i]:
23. clues.append('Горячо')
24. elif guess[i] in secretNum:
25. clues.append('Тепло')
26. if len(clues) == 0:
27. return 'Холодно'
28.
29. clues.sort()
30. return ' '.join(clues)
31.
32. def isOnlyDigits(num):
33. # Возвращает значение True, если num - строка, состоящая только из цифр. В противном случае возвращает False.
34. if num == '':
35. return False
36.
37. for i in num:
38. if i not in '0 1 2 3 4 5 6 7 8 9'.split():

Дедуктивная игра «Холодно-горячо»