西游記紙牌游戲中的人工智能分析

1、“西游記紙牌游戲中的人工智能分析摘要“斗地主紙牌游戲因其玩法簡(jiǎn)單、娛樂(lè)性強(qiáng)、老少皆宜的特點(diǎn),在近幾年開(kāi)始風(fēng)行全國(guó),迅速成長(zhǎng)為最受國(guó)人喜愛(ài)的牌類游戲之一. 如今,許多成 熟的AI技術(shù)逐步應(yīng)用到商業(yè)游戲中,取得了沖動(dòng)人心的結(jié)果,對(duì)游戲產(chǎn)業(yè)的發(fā) 展和GameAl的開(kāi)展起到了決定性的推動(dòng)作用.興趣使然,作者將 AI技術(shù)與中 國(guó)傳統(tǒng)紙牌游戲結(jié)合,開(kāi)發(fā)了一款基于安卓平臺(tái)的人機(jī)交互游戲app “西游記紙牌游戲.本文基于作者的工程一一“西游記紙牌游戲,以“西游記紙牌游戲的游 戲規(guī)那么為根底,對(duì)“西游記紙牌游戲 AI程序的各個(gè)必要局部進(jìn)行如下分析、 設(shè)計(jì)：1、設(shè)計(jì)基于安卓 平臺(tái)的智能 NPC基于游戲規(guī)那么,綜合

2、考慮機(jī)器玩家 個(gè)性化、多樣化、智能化等多個(gè)維度來(lái)對(duì)游戲 NPC進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā).大大提升游戲 的趣味性、玩家的挑戰(zhàn)性、對(duì)手的神秘性,從而提升游戲的可玩性.2、提出通過(guò)權(quán)值矩陣來(lái)存儲(chǔ)玩家手牌權(quán)值1大小,再結(jié)合手牌劃分2評(píng)估機(jī)器 玩家手牌強(qiáng)度.將紙牌信息量化,使其可計(jì)算、可比擬,計(jì)算得出的手牌權(quán)值大 小和手牌強(qiáng)度將作為機(jī)器玩家是否叫牌、如何拆牌及出牌,系統(tǒng)評(píng)估的重要依據(jù).3、提出基于樹(shù)搜索的不完全信息判斷方法.我們將判斷過(guò)程分為兩個(gè)階段 進(jìn)行求解,第一階段使用動(dòng)態(tài)更新的博弈信息和合作博弈的知識(shí)來(lái)判斷下一步行 為策略；第二階段把已有的實(shí)例練習(xí)構(gòu)造成一棵決策樹(shù),先對(duì)已構(gòu)造的決策樹(shù)進(jìn) 行完全搜索,將結(jié)果作為

3、下一步行為.如果搜索結(jié)果為空,那么采取第一階段的方 法尋找行為策略.這個(gè)判斷方法對(duì)算牌分析和拆牌分析起到了重大作用.4、提出基于博弈的規(guī)那么決定合理出牌的方法.出牌方法的產(chǎn)生,依賴于幾 個(gè)條件決策：座次和身份、算牌分析結(jié)果、出牌規(guī)那么和自身的拆牌傾向.而出牌 規(guī)那么的滿足屬于根本條件,座次和身份直接影響著各局部的權(quán)值分配, 算牌分析 那么是通過(guò)當(dāng)前的所有信息對(duì)其余兩家手牌和策略的一種估算及預(yù)測(cè),拆牌傾向性直接由拆牌方案給出出牌期望. 綜合以上條件,從而有針對(duì)性地給出合理的 出牌方案.關(guān)鍵詞西游記紙牌游戲 拆牌算法AI技術(shù) Game Al1引言計(jì)算機(jī)博弈也稱機(jī)器博弈,是一個(gè)挑戰(zhàn)無(wú)窮、生機(jī)勃勃的研

4、究領(lǐng)域,是人工智 能領(lǐng)域的重要研究方向, 是機(jī)器智能、兵棋推演、智能決策系統(tǒng)等人工智能領(lǐng)域的重要科 研根底.它包括兩大應(yīng)用場(chǎng)景棋類博弈和牌類博.國(guó)際計(jì)算機(jī)博弈已經(jīng)有了很 長(zhǎng)的歷史,并且經(jīng)歷了一場(chǎng)波瀾壯闊的"搏殺","深藍(lán)"計(jì)算機(jī)的勝利也給人類留下了難以忘懷的記憶,近年來(lái),橋牌、撲克游戲也成為人工智能研究的熱點(diǎn)問(wèn)題.國(guó)內(nèi)的計(jì)算機(jī)博弈雖然起點(diǎn)低,困難大,但 對(duì)于棋類博弈已日趨成熟.在我國(guó),在線牌類游戲數(shù)量較多,其中“斗地主作為中國(guó)廣泛流傳且具 有中國(guó)特色的紙牌游戲最受歡送.“西游記紙牌游戲是對(duì)“斗地主的創(chuàng)新 化和趣味化,它屬于不完全知識(shí)博弈3范疇.中國(guó)的牌類

5、游戲歷史悠久、流傳 廣泛、人氣居高,但它的計(jì)算機(jī)研究卻困難重重.將相關(guān)的人工智能技術(shù)應(yīng)用 到“西游記紙牌游戲,不僅使游戲生動(dòng)靈活,極具商業(yè)價(jià)值和學(xué)術(shù)價(jià)值,更 是對(duì)祖國(guó)傳統(tǒng)文化的繼承與發(fā)揚(yáng).2 .問(wèn)題描述2.1 西游記紙牌游戲根本規(guī)那么：一共54張牌,3為沙僧,8為八戒,5為悟空,10師傅,小王為觀音,大王 為如來(lái),2為pass牌,其余牌按大小分為小妖怪到大妖怪. 2為PASS可以通 過(guò)上家出的任意牌,不包括如來(lái)和觀音.玩家出牌階段可以選擇出單牌,對(duì)牌, 三張相同牌,四張相同牌.雙王大過(guò)四張相同牌,四張相同牌大過(guò)三張相同牌, 三張相同牌大過(guò)任何單牌,對(duì)牌,多張相同牌也可以壓過(guò)多張相同牌, 前提是

6、單 張牌時(shí)要大于對(duì)方.如來(lái)和觀音組合出牌,大于其他任何牌.初始階段,一副牌54張,一人17張,留三張做底牌,在確定地主之前玩家 不能知道底牌.圖1游戲流程圖玩家1電發(fā)肥叫爬出牌發(fā)肥叫爬出牌隨機(jī)從一家玩家開(kāi)始,依次 輪流隨機(jī)發(fā)牌,直到留下三 張做底牌.叫牌后選定地 主,開(kāi)始出牌.有一個(gè)玩家 牌出完,那么所在方勝出.地 主為一方,其余兩家為一玩家2 電腦玩家3發(fā)牌/叫牌/出牌2.2 西游記紙牌游戲的判定規(guī)那么：有一個(gè)玩家牌出完,那么所在方勝出.規(guī)定地主為一方,其余兩家為一方.統(tǒng)計(jì)每位玩家積分區(qū)內(nèi)扣置的牌數(shù), 一張即為一分,玩家最終所獲分?jǐn)?shù),依 據(jù)分?jǐn)?shù)的多少,確定玩家在游戲榜的排名.2.3 西游記紙

7、牌游戲根本知識(shí)2.3.1 發(fā)牌一副牌54張,一人17張,留3張做底牌,在確定地主之前玩家不能 看底牌.2.3.2 叫牌叫牌按出牌的順序輪流進(jìn)行,叫牌時(shí)可以選擇“取經(jīng)、“不取.如果有玩家選擇 “取經(jīng)那么立即結(jié)束叫牌,該玩家為地主；如果都“不叫,那么系統(tǒng)隨機(jī)指明三位玩家其中一家為地主.2.3.3 牌型2.3.3.1 牌型定義如下：火箭：即雙王如來(lái)和觀音,最大的牌；Pass: 2 為 PASS炸彈：四張同數(shù)值牌如四個(gè)3,即四個(gè)沙僧；三張牌：數(shù)值相同的三張牌如三個(gè)“ J字妖怪；對(duì)牌：數(shù)值相同但花色不同的兩張牌如紅怪 4+黃怪4;單牌：?jiǎn)蝹€(gè)牌如5,即孫悟空；單順：五張或更多的連續(xù)單牌如：4 5 6 7

8、8 或7 8 9 10 J Q K ,不包括2點(diǎn)和雙王；雙順：三對(duì)或更多的連續(xù)對(duì)牌如：3 3 4 4 5 5 、7 7 8 8 9 9 10 10 JJ,不包括2點(diǎn)和雙王；三順：二個(gè)或更多的連續(xù)三張牌如： 3 3 3 4 4 4 、5 5 5 6 6 6 7 7 78 8 8 ,不包括2點(diǎn)和雙王；三帶一：僅限三張悟空牌+一張單牌或一對(duì)牌,如：5 5 5+6或5 5 5+9 9 , 不包括2點(diǎn)和雙王；四帶一二：僅限四張悟空牌+兩張單牌或兩對(duì)牌,如：5 5 5 5 +3+ 8或5 5 5 5+6 6 +7 7 ,不包括2點(diǎn)和雙王.2.3.3.2 牌型大小各牌型的大小定義如下：火箭最大,可以打任意其

9、它的牌；PASS卑為2,可以通過(guò)上家出的任意牌,不包括如來(lái)和觀音.炸彈比火箭小,比其它牌大,都是炸彈時(shí)按牌的分值比大?。怀鸺驼◤椡?其它牌必須牌型相同且總張數(shù)相同才能比大?。粏闻瓢捶种当却笮?依次是大王 小王過(guò)大妖 唐僧中妖孫悟空 八戒 沙僧小妖,不分花色玩家牌的布局由系統(tǒng)按從大到小的順序,依次排列；對(duì)牌、三張牌都按分值比大?。豁樑瓢醋畲蟮囊粡埮频姆种祦?lái)比大?。粠苾H用于出牌,不能用于接牌,炸彈中分值大過(guò)5的和火箭可接帶牌.3 .相關(guān)人工智能技術(shù)3.1 設(shè)計(jì)基于安卓 平臺(tái)的智能 NPC前面我們談到要基于游戲規(guī)那么,綜合考慮NPCH'生化、多樣化、智能化等多 個(gè)維度來(lái)對(duì)游戲NPC8行

10、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā).NPC?能化就是要求它模擬人的思維、行為, 能夠?qū)Νh(huán)境作出適當(dāng)反響或自主參與某一項(xiàng)活動(dòng).在本游戲中, NPC?能化指機(jī) 器玩家能識(shí)別自己和其他玩家的扮演的角色和立場(chǎng), 通過(guò)對(duì)自己手牌和當(dāng)前牌局的分析判斷,完成叫牌、拆牌、出牌、讓牌的動(dòng)作.NPCf性化、多樣化那么指的是NPC勺性格特征,具體表達(dá)于角色在候牌、取經(jīng)4、出牌時(shí)的反響差異.比方, 性格暴躁的角色,性格溫和的角色,和古靈精怪的角色,面對(duì)同樣的情形,他們 的反響肯定不一樣.而多樣化的人物設(shè)定,讓游戲變得更加逼真有趣.NPC?能化我們?cè)诤竺娴膬?nèi)容中將做分條詳細(xì)地介紹,這里我們先對(duì)NPCf 性化、多樣化做具體地設(shè)計(jì)與分析.綜合考慮性

11、格的復(fù)雜性、作者精力的局限性 和本游戲的實(shí)際需要,我們?cè)诖酥蛔龃篌w分類設(shè)計(jì).下面給出一張表格來(lái)了解本 文NPC勺性格特征分類：圖3 NPC的性格特征分類表性格特征候牌取經(jīng)出牌NPC- id分類催促頻率取經(jīng)概率出牌風(fēng)格1標(biāo)準(zhǔn)型1 次/15s0.5標(biāo)準(zhǔn)2猶豫型1 次/20s0.1猶豫3耐心型1 次/25s0.3求穩(wěn)4急躁型1 次/10s0.9快攻作者將NPC的性格特征融合進(jìn)游戲流程中,通過(guò)一張圖來(lái)幫助大家理解:圖5 NPC個(gè)性化的游戲流程圖邏輯A被中執(zhí)行行為2性格特征斷,由行為1觸發(fā)判斷執(zhí)行行為3分析NPC性格特征設(shè)計(jì)好后,接下來(lái)就是 NPC的投放,本文主要從兩個(gè)方面進(jìn)行考 慮：1、時(shí)間段：不同的

12、時(shí)間段,玩家的流量不同,AI的投放數(shù)量也會(huì)對(duì)應(yīng)有波動(dòng)；2、區(qū)域:不同的區(qū)域、游戲場(chǎng)地,AI投放的數(shù)量、質(zhì)量也會(huì)有區(qū)別.3.2 手牌權(quán)值評(píng)估1,牌型的面值評(píng)估首先我們將撲克牌進(jìn)行編碼,轉(zhuǎn)化為數(shù)值型數(shù)據(jù).表?yè)淇伺凭幋a表花色紅牌黑牌綠牌黃牌編碼abcd點(diǎn) 數(shù)沙 僧4悟 空67八 戒9師 父 2觀音如 來(lái)編 碼12345678131415每張撲克牌用一個(gè)數(shù)組來(lái)表示,花色、點(diǎn)數(shù)、編號(hào)、單張面值、所屬玩家ID是撲克牌數(shù)組的屬性,用數(shù)組表示自己當(dāng)前的手牌、其他玩家打出的手牌, 數(shù)組元素表示單張撲克牌,單張面值也就是單張牌值大小等于編號(hào)順序大小,用CardValue 表示.接下來(lái)我們進(jìn)行牌型的面值評(píng)估,初步的

13、方法是直接給出各種牌型的面值, 牌型的面值 KindValue= (CardNumber*CardValue),其中,KindValue 是指牌型 的面值,CardNumber指該牌型的牌所具有的牌的張數(shù),CardValue指單張時(shí)候牌 的面值.2 .牌型關(guān)系的評(píng)估牌型間的關(guān)系也是手牌估值的重要內(nèi)容之一,我們根據(jù)牌型關(guān)系給每種牌型 附一個(gè)牌型關(guān)系值動(dòng)態(tài)變量,可以將某個(gè)牌型很有可能被敵方壓住看成是一個(gè)不 利因素.例如手中持有34567的順子,但是沒(méi)有順子回手,這時(shí)我們可以根據(jù)該順子的面值與惡劣的牌型關(guān)系導(dǎo)致的負(fù)牌型關(guān)系值之和來(lái)刻畫(huà).牌型關(guān)系的評(píng)估應(yīng)該考慮到該誰(shuí)出牌和地主農(nóng)民的座次問(wèn)題.如果自己是

14、農(nóng)民,且是地主的下家,惡劣的牌型關(guān)系比擬輕；如果是地主的上家或者是地主, 牌型關(guān)系更加惡劣.3 .實(shí)時(shí)更改相應(yīng)參數(shù)因子.由于牌類游戲?qū)儆诓煌耆畔⒉┺?變數(shù)太多,情況極其復(fù)雜.玩家手中 的牌和牌池里打出的牌隨時(shí)都在更新,那么相關(guān)預(yù)測(cè)參數(shù)也要相應(yīng)更新.故可 以通過(guò)后驗(yàn)法來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整預(yù)測(cè)參數(shù).例如：A、B (自己)、C玩家,在A出了333 (編號(hào)3代表悟空)+4的時(shí)候,參看自己手上沒(méi)有3,這樣的情形下,原 本猜想C方有一個(gè)7的可信度為1.可是在經(jīng)過(guò)幾局的后驗(yàn)之后,可能出現(xiàn) A 有含7的順子,而C沒(méi)有7的情形.從而可根據(jù)這種情形在總局?jǐn)?shù)中的比例, 適當(dāng)調(diào)整這個(gè)可信度.玩家手上的牌數(shù)也是牌型權(quán)值評(píng)估要考

15、慮的因素, 例如, 當(dāng)三方手上的牌較少時(shí),長(zhǎng)順子的權(quán)值會(huì)更高.這就需要?jiǎng)討B(tài)、實(shí)時(shí)地調(diào)整預(yù) 測(cè)參數(shù)了.w1,1w,2Wl,3 W1,m定義非負(fù)實(shí)數(shù)權(quán)值矩陣W=W2,1W,2W1,3 W,m ,Wj 表小第i類牌Wn,1WWn,3 W,m型牌型面值落在v ej-1 ,v ej)區(qū)間的手牌權(quán)值.設(shè)玩家手中的牌集合為X,牌型數(shù)目為 吊 也就是說(shuō)X中的元素可以分成 M個(gè)類別,同一類別中的元素是根據(jù)相同規(guī)那么組合而成.設(shè)每輪出牌的策略空 問(wèn)為S,表示在規(guī)那么允許的范圍內(nèi),出牌的牌型選擇的集合.設(shè) B為X的一個(gè) 劃分.我們用f,(X)|B來(lái)表示第i類牌型手牌權(quán)值的和,那么f,(X)|B =( f v 00,

16、v 啾Wi,1 )|B ,f v *-1,v ek)(Wi,m)|B)(3.2.1 )其中X.)為牌型面值坐落在左閉右開(kāi)整數(shù)區(qū)間a,b)中的手牌；W i,j (玩家握有i類且牌型面值落在v ej-1,v ej)區(qū)間的手牌) f i W6- 1,vq)(Wi,j )|B=_0(玩家沒(méi)有i類且牌型面值落在v ej-1 ,v ej)區(qū)間的手牌)用高維向量的表示方法來(lái)計(jì)算單手均值函數(shù),用 h(X)|B表示.相關(guān)定義：評(píng)估向量 f >手 子f(X)|B =( f 1(X)|B , f2(X)|Bf M(X)|B)(3.2.2 )手牌X在劃分B下的評(píng)估函數(shù)F(X)|B為評(píng)估向量與向量(1,1,1,1)M kfi vOO-1,v.k)(wi m) | B ,1) = - f j" s-1,vq)(wij )|B(3.2.3 )的內(nèi)積： >F(X)= f(X)|B (1,1,1F(X) | B(3.2.4 )那么單手均值函數(shù)h(X)|B = 手牌X在劃分B下的手?jǐn)?shù)根據(jù)定