项目分享| 自制井字游戏，人机大战谁赢？代码说了算

人机大战井字游戏，你猜谁会赢？

想让谁赢，谁就能赢。为啥？因为程序是人编写的呀。想要知道为什么的，接着往下看，如何设计这个游戏（Arduino Tic-Tac-Toe ）吧。

只要有一块Arduino开发板、一个可触摸的显示屏就可以制作了。不管是新手，还是老手；不管是有孩子的，还是有女朋友的，都可以玩起来了。

是不是在想用什么人工智能算法？并没有。Arduino 虽然简单易用，但为 Arduino 开发游戏并不容易，而且需要大量时间。

第1步：获取所需硬件

此项目所需的硬件如下：

• Arduino Uno开发板

• 2.8 英寸触摸屏

由此可见，搭建这个游戏的成本极低，不会超过100元，如果手头上有现成的就更棒了，拿来就能用。

第2步：用于 Arduino 的 2.8" 触摸彩色显示屏

在某宝上，此类屏幕一大把，任君挑选，50元以内搞定。

视频中用的显示屏分辨率为320x240，并且以电路板的形式封装好，这这样屏幕和Arduino之间的连接变得非常容易。电路板另一个优点是提供了一个非常易于使用的 micro SD 插槽。

显示屏几乎使用了 Arduino Uno 的所有数字和模拟引脚。使用电路连接板就只剩下 2 个数字引脚和 1 个模拟引脚。显示屏也可以与 Arduino Mega 配合使用，因此当需要更多引脚时，可以使用 Arduino Mega 或其他的MCU。

大家在选用显示屏的时候，需要确认下是否和自己的MCU匹配。比如这个项目中用的显示屏就不适用于 Arduino Due 或 Wemos D1 ESP8266 板。

第3步：搭建并测试

将屏幕连接到 Arduino Uno 后，就可以加载代码并准备玩起来。

首先，按下“开始游戏”按钮，游戏开始。Arduino首先会下第一颗棋子，然后我们只需触摸屏幕即可下棋。成功将三个棋子放置在水平、垂直或对角线中的玩家赢得游戏。游戏结束时，会出现“游戏结束”提示。然后可以按下再次播放按钮，重新开始游戏。

Arduino非常擅长这个游戏，大部分的比赛它都能赢，除非你是一个高手，才可能以很小的概率赢得比赛或是平局。2 美元的 Arduino CPU 芯片怎么能打败人脑呢？我们开发的程序肯定不会比人脑更聪明的。前面说了，想要让人赢得Arduino，只要在代码里添加两行即可。

所以，接下来的算法，是游戏的核心所在。

第4步：游戏算法

先来看一下视频里实现的算法。

Arduino先下第一手棋（玩过这个游戏的人就知道，先出手会更容易赢得比赛）。Arduino的第一步永远是一个角落，第二步也是剩余的随机角落，根本不关心玩家是怎么放棋子。

从第三步开始，Arduino 就会检查玩家是否可以在下一步中获胜并放置棋子阻止。如果玩家不能在这一步中获胜，Arduino 会在可用的情况下进行角移动，或者从剩余移动中随机移动。就是这样，这个简单的算法每次都可以击败人类玩家，或者在最坏的情况下，游戏平局。这不是最好的井字游戏算法，而是最简单的算法之一。

井字游戏非常简单，我们可以很容易地分析，所以这个算法很容易在 Arduino 中实现。如果我们设计博弈树状图，就可以发现一些获胜策略并在代码中轻松实现它们，或者我们可以让 CPU 实时计算博弈树并自行选择最佳移动位置。

第5步：项目代码

首先，需要三个库来编译代码。

一直说这是一个非常简单的游戏，但代码却是超过600行了。代码很复杂，这里不多解释了，感兴趣的可以下载学习。（在“达尔闻说”微信回复：井字游戏）

这里，为大家展示 Arduino 移动算法的实现。

首先，我们玩两个随机角。

int firstMoves[]={0,2,6,8}; // will use these positions first for(counter=0;counter<4;counter++) //Count first moves played { if(board[firstMoves[counter]]!=0) // First move is played by someone { movesPlayed++; } } do{ if(moves<=2) { int randomMove =random(4); int c=firstMoves[randomMove]; if (board[c]==0) { delay(1000); board[c]=2; Serial.print(firstMoves[randomMove]); Serial.println(); drawCpuMove(firstMoves[randomMove]); b=1;      }            }

接下来，在每一轮中，我们检查玩家是否可以在下一步中获胜。

<p>int checkOpponent()<br>{ if(board[0]==1 && board[1]==1 && board[2]==0) return 2; else if(board[0]==1 && board[1]==0 && board[2]==1) return 1; else if (board[1]==1 && board [2]==1 && board[0]==0) return 0; else if (board[3]==1 && board[4]==1 && board[5]==0) return 5; else if (board[4]==1 && board[5]==1&& board[3]==0) return 3; else if (board[3]==1 && board[4]==0&& board[5]==1) return 4; else if (board[1]==0 && board[4]==1&& board[7]==1) return 1; else return 100;}

如果是，在大多数情况下都会阻止。我们不会为了给人类玩家一个获胜的机会而阻止所有的动作。你能找出哪些动作没有被阻止吗？阻止移动后，我们玩剩余的角落，或随机移动。可以研究代码，轻松实现自己无与伦比的算法。

第6步：最后的想法和改进

即使使用 Arduino Uno，我们也可以为简单游戏构建无与伦比的算法。这个项目很有趣，也很容易复制，同时也很好地介绍了人工智能和游戏编程。感兴趣的小伙伴可以试试使用性能更高的控制器实现五子棋的游戏，相信这会是一个不小的挑战哟。

作者：Nick Koumaris