基於Monte Carlo方法的2048 A I

2048 a.i. 在 stackoverflow 上有個討論：

得票最高的回答是基於 min-max-tree + alpha beta 剪枝，啟發函式的設計很優秀。

其實也可以不用設計啟發函式就寫出 a.i. 的，我用的方法是圍棋 a.i. 領域的經典演算法——monte carlo 局面評估 + uct 搜尋。

演算法的介紹見我幾年前寫的一篇博文：

簡而言之就兩點：

通過隨機遊戲評估給定局面的得分；

從博弈樹的父節點往下選擇子節點時，綜合考慮子節點的歷史得分與嘗試次數。

針對2048遊戲，我對演算法做了乙個改動——把 minx-max-tree 改為 random-max-tree，因為增加數字是隨機的，而不是理性的博弈方，所以猜想 min-max-tree 容易傾向過分保守的博弈策略，而不敢追求更大的成果。

uct搜尋的**：

orientation uctplayer::nextmove(const fullboard& full_board) const
return
bestchild(full_board);
}

newprofit函式用於更新該節點到某葉子節點的記錄，是遞迴實現的：

float uctplayer::newprofit(board::fullboard *node,
int* mc_count) const
else
else
node_record->setvisitedtimes(visited_times + 1
);  }
return
result;
}

起初用結局的最大數字作為得分，後來發現當跑到512後，monte carlo棋局的結果並不會出現更大的數字，各個節點變得沒有區別。於是作了改進，把移動次數作為得分，大為改善。

整個程式的設計分為 board、player、game 三大模組，board 負責棋盤邏輯，player 負責移動或增加數字的邏輯，game把board和player連起來。

game類的宣告如下：

class
game 
void
run();
protected
:  game(board::fullboard &&full_board,
addingnumberplayeruniqueptr &&adding_number_player,
movingplayeruniqueptr &&moving_player);
virtual
void beforeaddnumber() const
virtual
void beforemove() const
private
:  board::fullboard full_board_;
addingnumberplayeruniqueptr adding_number_player_unique_ptr_;
movingplayeruniqueptr moving_player_unique_ptr_;
disallow_copy_and_assign(game);
};

run函式的實現：

void
game::run()  
else
}}

這樣就可以通過繼承 game 類，實現不同的建構函式，組合出不同的 game，比如 montecarlogame 的建構函式：

montecarlogame::montecarlogame(fullboard &&full_board) :
game(move(full_board),
std::move(game::addingnumberplayeruniqueptr(
newaddingnumberrandomlyplayer)),
std::move(game::movingplayeruniqueptr(
new movingrandomlyplayer))) {}

乙個新的2048棋局，會先放上兩個數字，新棋局應該能方便地build。預設應該隨機地增加兩個數字，builder 類可以這麼寫：

template
class
newgamebuilder ;
template
newgamebuilder
::newgamebuilder() :
initialization_player_(game::game::addingnumberplayeruniqueptr(
newplayer::addingnumberrandomlyplayer)) 
template
newgamebuilder
& newgamebuilder::setaddingnumberplayer(
game::game::addingnumberplayeruniqueptr &&initialization_player) 
template
g newgamebuilder
::build() const
return
g(std::move(full_board));
}

很久以前，高效的 c++ **不提倡在函式中 return 靜態分配記憶體的物件，現在有了右值引用就方便多了。

main 函式：

這個a.i.的移動不像基於人為設定啟發函式的a.i.那麼有規則，不會把最大的數字固定在角落，但最後也能有相對不錯的結果，遊戲過程更具觀賞性~

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