Как написать крестики нолики на python

Крестики-нолики

Очень полезно в целях изучения языка программирования написать на нем несколько простых программ. Здесь мы представим игру крестики-нолики, которая написана на Python 3 с графическим интерфейсом.

О программе

В этой игре можно помериться силами с компьютером. Первый ход за игроком. Но победить искусственный интеллект в этом противостоянии будет не так уж и просто. Компьютер не делает «зевков» и если у него есть шанс победить, он непременно им воспользуется.

Внизу расположена кнопка для начала новой игры. По её нажатию игровое поле очистится и можно будет начать игру заново.

Игрок ставит крестики, а компьютер нолики. Как всегда, побеждает тот, кто первый составит линию из своих символов: по горизонтали, вертикали или диагонали.

Библиотеки и объявление переменных

Для отображения графики будем использовать стандартную библиотеку Tkinter, которая устанавливается вместе с Python. Так же нам потребуется библиотека random для того, чтобы получать случайные числа, благодаря которым ходы компьютера будут неожиданными.

Это также стандартная библиотека Python. Так что ничего дополнительно устанавливать не надо. Просто подключаем их с помощью import . Создаем окно root , устанавливаем ему заголовок и объявляем необходимые переменные:

• game_run – в эту переменную будем записывать False при завершении игры, чтобы запретить делать ходы когда уже выявлен победитель.
• field – это будет двумерный список, в котором будут храниться кнопки игрового поля. Ходом будет изменение надписи на кнопке на символ «X» или «O».
• cross_count в этой переменной мы будем отслеживать количество крестиков на поле. Чтобы по выставлению пятого крестика, в случае если никто не выиграл фиксировать ничью.

from tkinter import * import random root = Tk() root.title('Criss-cross') game_run = True field = [] cross_count = 0

Обработка нажатия кнопок

Функция new_game будет вызываться при нажатии кнопки начала новой игры. На поле убираются все крестики и нолики. Цвет кнопок делаем бледно-лиловым. Устанавливаем глобальные переменные game_run и cross_count в начальные значения. Это глобальные переменные к которым пытаемся обратиться из функции. Поэтому перед попыткой изменить их значение, в Python надо использовать ключевое слово global .

def new_game(): for row in range(3): for col in range(3): field[row][col]['text'] = ' ' field[row][col]['background'] = 'lavender' global game_run game_run = True global cross_count cross_count = 0

Функция click будет вызываться после нажатия на поле, то есть при попытки поставить крестик. Если игра еще не завершена, то крестик ставится. После этого увеличиваем счетчик количества выставленных крестиков.

Потом проверяем с помощью функции check_win , не победили ли мы этим ходом. Если еще не выявлен победитель и есть еще ходы, то выполняет ход компьютер функцией computer_move , и также после хода идет проверка выигрыша.

def click(row, col): if game_run and field[row][col]['text'] == ' ': field[row][col]['text'] = 'X' global cross_count cross_count += 1 check_win('X') if game_run and cross_count < 5: computer_move() check_win('O')

Проверка победы

Функция check_win осуществляет проверку выигрыша. Она перебирает все возможные комбинации полей, образующих линию и вызывает с ними функцию check_line . Переменная smb – это символ «X» или «O», то есть крестики или нолики. Если задан «O», то проверяется: не победил ли компьютер.

Если зафиксирован выигрыш, то меняем цвет фона кнопок, составляющих линию на розовый. А также записываем в game_run значение False .

def check_win(smb): for n in range(3): check_line(field[n][0], field[n][1], field[n][2], smb) check_line(field[0][n], field[1][n], field[2][n], smb) check_line(field[0][0], field[1][1], field[2][2], smb) check_line(field[2][0], field[1][1], field[0][2], smb) def check_line(a1,a2,a3,smb): if a1['text'] == smb and a2['text'] == smb and a3['text'] == smb: a1['background'] = a2['background'] = a3['background'] = 'pink' global game_run game_run = False

Проверяем все возможные варианты, так как теоретически можно одним ходом составить сразу 2 линии.

Действия компьютера

Ход компьютера рассчитывается в функции computer_move . Алгоритм его действий следующий:

1. Проверка возможности победы. Если компьютеру представился шанс победы – он не должен его упустить. Сразу же делает победу.
2. Проверка возможной победы противника за один ход. Если игрок выставил два крестика в ряд, компьютер пытается разрушить планы игрока.
3. Случайный ход. Так как победить нет возможности и нет угрозы проигрыша, то выбирается случайное свободное поле. В бесконечном цикле wile перебираются случайные числа, пока они не выпадут на не занятое поле.

def can_win(a1,a2,a3,smb): res = False if a1['text'] == smb and a2['text'] == smb and a3['text'] == ' ': a3['text'] = 'O' res = True if a1['text'] == smb and a2['text'] == ' ' and a3['text'] == smb: a2['text'] = 'O' res = True if a1['text'] == ' ' and a2['text'] == smb and a3['text'] == smb: a1['text'] = 'O' res = True return res def computer_move(): for n in range(3): if can_win(field[n][0], field[n][1], field[n][2], 'O'): return if can_win(field[0][n], field[1][n], field[2][n], 'O'): return if can_win(field[0][0], field[1][1], field[2][2], 'O'): return if can_win(field[2][0], field[1][1], field[0][2], 'O'): return for n in range(3): if can_win(field[n][0], field[n][1], field[n][2], 'X'): return if can_win(field[0][n], field[1][n], field[2][n], 'X'): return if can_win(field[0][0], field[1][1], field[2][2], 'X'): return if can_win(field[2][0], field[1][1], field[0][2], 'X'): return while True: row = random.randint(0, 2) col = random.randint(0, 2) if field[row][col]['text'] == ' ': field[row][col]['text'] = 'O' break

Графический интерфейс

Все элементы графического интерфейса мы будем размещать с помощью упаковщика grid . В цикле добавим кнопки игрового поля. Они будут храниться в двумерном список. В языке программирования Python добавляют элементы в список с помощью метода append .

Свойство colorspan у кнопки начала игры выставляем в 3, чтобы он занимал всю ширину таблицы

for row in range(3): line = [] for col in range(3): button = Button(root, text=' ', width=4, height=2, font=('Verdana', 20, 'bold'), background='lavender', command=lambda row=row, col=col: click(row,col)) button.grid(row=row, column=col, sticky='nsew') line.append(button) field.append(line) new_button = Button(root, text='new game', command=new_game) new_button.grid(row=3, column=0, columnspan=3, sticky='nsew') root.mainloop()

Игровое поле мы делали таким же образом как и кнопки в примере с калькулятором, размещённом в отдельной статье.

В целом, реализация игры крестики-нолики неплохо подходит для изучающих программирование на Python 3. Можно немного усложнить задачу, добавив уровни сложности. Например, на простом уровне сложности компьютер делает абсолютно случайные ходы. На более сложном не упускает возможности победить, но все еще может прозевать два крестика выставленных в ряд.

Пишем игру крестики-нолики на Python на двоих и против компьютера

Если вы учитесь программировать, то программирование игр — это очень хороший способ освоить алгоритмы и структуры данных. В этом уроке мы разберем запрограммируем игру крестики нолики на Python. Полный код программы с искусственным интеллектом для игрока-компьютера занимает всего 140 строк. В варианте игры где человек играет против человека — раза в два меньше.

Игра крестики-нолики хороша тем, что ее правила знакомы всем с детства и понятны каждому. Это даст вам возможность сосредоточиться именно на процессе программирования, а не на анализе правил игры. В процессе работы над игрой крестики-нолики мы будем использовать только стандартные функции языка Python без подключения каких либо сторонних библиотек.

Шаг 1. Подбор структуры данных

Программирование любой игры начинается с моделирования ее объектов средствами языка программирования. Когда мы программируем игру крестики нолики нам нужно подумать где в программе хранить поле для игры с ходами которые сделали игроки.

В языке программирования Python наилучшим выбором будет список из 9 значений. Назовем его maps. Первоначально этот список будет заполнен цифрами от 1 до 9. Это сделано для удобства организации диалога с пользователем. Пользователю будет достаточно ввести символ от 1 до 9, что бы мы смогли понять куда он сделал ход. После того как ход сделан, цифру мы заменим на символ нолика или крестика. (Можно было заполнить цифрами от 0 до 8. В этом случает было бы удобнее работать — цифра и есть индекс элемента в списке, но первый нолик будет смущать игроков).

Еще мы создадим второй список victories в котором будем хранить информацию обо всех выигрышных комбинациях. И нам будет нужно создать функцию print_maps, которая будет выводить содержимое нашего списка maps на экран.

# Инициализация карты maps = [1,2,3, 4,5,6, 7,8,9] # Инициализация победных линий victories = [[0,1,2], [3,4,5], [6,7,8], [0,3,6], [1,4,7], [2,5,8], [0,4,8], [2,4,6]] # Вывод карты на экран def print_maps(): print(maps[0], end = " ") print(maps[1], end = " ") print(maps[2]) print(maps[3], end = " ") print(maps[4], end = " ") print(maps[5]) print(maps[6], end = " ") print(maps[7], end = " ") print(maps[8])

Со структурами данных разобрались.

Шаг 2. Выполнение очередного хода и проверка на выигрыш

Карта для игры у нас есть, отображать ее мы умеем. Теперь нужно создать две вспомогательные функции, прежде чем мы приступим к программированию основного цикла игры.

Первая функция будет рисовать на поле крестик или нолик, в зависимости от того что в нее передали. Позицию в нее так же нужно будет передавать. Вставлять переданный элемент мы будем по индексу. Индекс определим функцией index (если бы мы пронумеровали от 0 до 8 элементы в maps, то переданное значение и было бы индексом. Можете попробовать — будет на одну строчку кода меньше.)

# Сделать ход в ячейку def step_maps(step,symbol): ind = maps.index(step) maps[ind] = symbol

После каждого ходы мы должны проверять — не победил ли кто то из игроков. Для этого переберем все победные линии из списка victories и проверим нет ли там комбинации из трех крестиков или трех ноликов.

# Получить текущий результат игры def get_result(): win = "" for i in victories: if maps[i[0]] == "X" and maps[i[1]] == "X" and maps[i[2]] == "X": win = "X" if maps[i[0]] == "O" and maps[i[1]] == "O" and maps[i[2]] == "O": win = "O" return win

Эта функция вернет «X» в случае победы крестиков и «O» в случае победы ноликов.

Шаг 3. Основный игровой цикл

Ну вот мы и подошли к созданию основного игрового цикла. Нам предстоит крутиться в цикле до момента пока кто нибудь не выиграет. Игроки будут по очереди делать ходы, мы будем проверять каждый раз не победил ли кто и как только кто то побеждает — выходим из цикла и завершаем программу.

# Основная программа game_over = False player1 = True while game_over == False: # 1. Показываем карту print_maps() # 2. Спросим у играющего куда делать ход if player1 == True: symbol = "X" step = int(input("Человек 1, ваш ход: ")) else: symbol = "O" step = int(input("Человек 2, ваш ход: ")) step_maps(step,symbol) # делаем ход в указанную ячейку win = get_result() # определим победителя if win != "": game_over = True else: game_over = False player1 = not(player1) # Игра окончена. Покажем карту. Объявим победителя. print_maps() print("Победил", win)

Вот полный код программы крестики-нолики на Python для двух игроков:

# Инициализация карты maps = [1,2,3, 4,5,6, 7,8,9] # Инициализация победных линий victories = [[0,1,2], [3,4,5], [6,7,8], [0,3,6], [1,4,7], [2,5,8], [0,4,8], [2,4,6]] # Вывод карты на экран def print_maps(): print(maps[0], end = " ") print(maps[1], end = " ") print(maps[2]) print(maps[3], end = " ") print(maps[4], end = " ") print(maps[5]) print(maps[6], end = " ") print(maps[7], end = " ") print(maps[8]) # Сделать ход в ячейку def step_maps(step,symbol): ind = maps.index(step) maps[ind] = symbol # Получить текущий результат игры def get_result(): win = "" for i in victories: if maps[i[0]] == "X" and maps[i[1]] == "X" and maps[i[2]] == "X": win = "X" if maps[i[0]] == "O" and maps[i[1]] == "O" and maps[i[2]] == "O": win = "O" return win # Основная программа game_over = False player1 = True while game_over == False: # 1. Показываем карту print_maps() # 2. Спросим у играющего куда делать ход if player1 == True: symbol = "X" step = int(input("Человек 1, ваш ход: ")) else: symbol = "O" step = int(input("Человек 2, ваш ход: ")) step_maps(step,symbol) # делаем ход в указанную ячейку win = get_result() # определим победителя if win != "": game_over = True else: game_over = False player1 = not(player1) # Игра окончена. Покажем карту. Объявим победителя. print_maps() print("Победил", win)

Вот так выглядит процесс игры в крестики-нолики для 2 игроков:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Человек 1, ваш ход: 5 1 2 3 4 X 6 7 8 9 Человек 2, ваш ход: 1 O 2 3 4 X 6 7 8 9 Человек 1, ваш ход: 6 O 2 3 4 X X 7 8 9 Человек 2, ваш ход: 4 O 2 3 O X X 7 8 9 Человек 1, ваш ход: 3 O 2 X O X X 7 8 9 Человек 2, ваш ход: 7 O 2 X O X X O 8 9 Победил O

Шаг 4. Добавление алгоритма для искусственного интеллекта в игре крестики-нолики

А вот теперь мы подобрались к самому интересному моменту в программировании. Нам нужно создать искусственный интеллект, который всегда будет выигрывать или сводить игру к ничьей. На самом деле в игре крестики-нолики такой алгоритм написать совсем не сложно.

Для написания такого алгоритма нам понадобится вспомогательная функция, которая будет проверять все победные линии в игре и подсчитывать в них количество крестиков и ноликов. Если функция находит такую линию, то она возвращает позицию на этой линии куда нужно сделать ход. Например мы будем отслеживать линии где противник поставил два крестика и обязательно поставим нолик, что бы не дать ему выиграть. Вот эта функция:

#Искусственный интеллект: поиск линии с нужным количеством X и O на победных линиях def check_line(sum_O,sum_X): step = "" for line in victories: o = 0 x = 0 for j in range(0,3): if maps[line[j]] == "O": o = o + 1 if maps[line[j]] == "X": x = x + 1 if o == sum_O and x == sum_X: for j in range(0,3): if maps[line[j]] != "O" and maps[line[j]] != "X": step = maps[line[j]] return step

А сейчас мы напишем функцию для поиска очередного лучшего хода для искусственного интеллекта. Запрограммируем такой алгоритм для каждого хода (компьютер играет ноликами):

1. Если этим ходом можем выиграть — выигрываем (уже 2 нолика стоят на одной из линий). Иначе идем к шагу 2.
2. Если можем помешать выиграть человеку — мешаем ( у человека уже 2 крестика на линии — ставим на нее нолик). Иначе идем к шагу 3.
3. Если на линии одна наша фигура — ставим вторую. Если пока ни одной нашей фигуры — идем к шагу 4.
4. Ставим нолик в центр. Если центр занят идем к шагу 5.
5. Ставим в левый верхний угол.

А вот так все это выглядит в программе на Python:

#Искусственный интеллект: выбор хода def AI(): step = "" # 1) если на какой либо из победных линий 2 свои фигуры и 0 чужих - ставим step = check_line(2,0) # 2) если на какой либо из победных линий 2 чужие фигуры и 0 своих - ставим if step == "": step = check_line(0,2) # 3) если 1 фигура своя и 0 чужих - ставим if step == "": step = check_line(1,0) # 4) центр пуст, то занимаем центр if step == "": if maps[4] != "X" and maps[4] != "O": step = 5 # 5) если центр занят, то занимаем первую ячейку if step == "": if maps[0] != "X" and maps[0] != "O": step = 1 return step

Немного перепишем и основной цикл игры. Теперь вместо человека 2 ход будет делать компьютер. Компьютер каждый раз будет говорить куда делает ход. Если компьютер не дает ответ, значит наметилась ничья — завершаем партию и объявляем ничью. Вот таким станет основной цикл игры, когда мы перепишем программу крестики-нолики под игру против компьютера:

# Основная программа game_over = False human = True while game_over == False: # 1. Показываем карту print_maps() # 2. Спросим у играющего куда делать ход if human == True: symbol = "X" step = int(input("Человек, ваш ход: ")) else: print("Компьютер делает ход: ") symbol = "O" step = AI() # 3. Если компьютер нашел куда сделать ход, то играем. Если нет, то ничья. if step != "": step_maps(step,symbol) # делаем ход в указанную ячейку win = get_result() # определим победителя if win != "": game_over = True else: game_over = False else: print("Ничья!") game_over = True win = "дружба" human = not(human) # Игра окончена. Покажем карту. Объявим победителя. print_maps() print("Победил", win)

Готовая программа для игры в крестики нолики против компьютера на Python

Вот готовая программа для для игры против искусственного интеллекта.

# Инициализация карты maps = [1,2,3, 4,5,6, 7,8,9] # Инициализация победных линий victories = [[0,1,2], [3,4,5], [6,7,8], [0,3,6], [1,4,7], [2,5,8], [0,4,8], [2,4,6]] # Вывод карты на экран def print_maps(): print(maps[0], end = " ") print(maps[1], end = " ") print(maps[2]) print(maps[3], end = " ") print(maps[4], end = " ") print(maps[5]) print(maps[6], end = " ") print(maps[7], end = " ") print(maps[8]) # Сделать ход в ячейку def step_maps(step,symbol): ind = maps.index(step) maps[ind] = symbol # Получить текущий результат игры def get_result(): win = "" for i in victories: if maps[i[0]] == "X" and maps[i[1]] == "X" and maps[i[2]] == "X": win = "X" if maps[i[0]] == "O" and maps[i[1]] == "O" and maps[i[2]] == "O": win = "O" return win #Искусственный интеллект: поиск линии с нужным количеством X и O на победных линиях def check_line(sum_O,sum_X): step = "" for line in victories: o = 0 x = 0 for j in range(0,3): if maps[line[j]] == "O": o = o + 1 if maps[line[j]] == "X": x = x + 1 if o == sum_O and x == sum_X: for j in range(0,3): if maps[line[j]] != "O" and maps[line[j]] != "X": step = maps[line[j]] return step #Искусственный интеллект: выбор хода def AI(): step = "" # 1) если на какой либо из победных линий 2 свои фигуры и 0 чужих - ставим step = check_line(2,0) # 2) если на какой либо из победных линий 2 чужие фигуры и 0 своих - ставим if step == "": step = check_line(0,2) # 3) если 1 фигура своя и 0 чужих - ставим if step == "": step = check_line(1,0) # 4) центр пуст, то занимаем центр if step == "": if maps[4] != "X" and maps[4] != "O": step = 5 # 5) если центр занят, то занимаем первую ячейку if step == "": if maps[0] != "X" and maps[0] != "O": step = 1 return step # Основная программа game_over = False human = True while game_over == False: # 1. Показываем карту print_maps() # 2. Спросим у играющего куда делать ход if human == True: symbol = "X" step = int(input("Человек, ваш ход: ")) else: print("Компьютер делает ход: ") symbol = "O" step = AI() # 3. Если компьютер нашел куда сделать ход, то играем. Если нет, то ничья. if step != "": step_maps(step,symbol) # делаем ход в указанную ячейку win = get_result() # определим победителя if win != "": game_over = True else: game_over = False else: print("Ничья!") game_over = True win = "дружба" human = not(human) # Игра окончена. Покажем карту. Объявим победителя. print_maps() print("Победил", win)

Вот пример игрового процессе. В этой игре победил компьютер:

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Человек, ваш ход: 1 X 2 3 4 5 6 7 8 9 Компьютер делает ход: X 2 3 4 O 6 7 8 9 Человек, ваш ход: 2 X X 3 4 O 6 7 8 9 Компьютер делает ход: X X O 4 O 6 7 8 9 Человек, ваш ход: 4 X X O X O 6 7 8 9 Компьютер делает ход: X X O X O 6 O 8 9 Победил O

Вы можете прямо сейчас поиграть в крестики нолики против компьютера или друг против друга. Просто скопируйте текст программы на этой странице и вставьте его в поле программы в этом онлайн эмуляторе Python: https://replit.com/languages/python3 или тут https://www.onlinegdb.com/online_python_compiler

Домашнее задание

У нас получилась довольно беспощадная программа. Ее искусственный интеллект победить не возможно. Человек либо проигрывает, либо играет в ничью. Подумайте как можно дать человеку иногда выигрывать? Возможно вы захотите создать несколько уровней. Например в первом искусственный интеллект очень слаб, дальше он умнет. Или у вас будет на выбор несколько режимов игры на выбор: слабый ИИ, средний и непобедимый.

В общем ваша задача немного ослабить искусственный интеллект в нашей игре крестики-нолики. Сделать его чуть более человечным.

ushchent / Tic tac toe in Jupyter Notebook

This file contains bidirectional Unicode text that may be interpreted or compiled differently than what appears below. To review, open the file in an editor that reveals hidden Unicode characters. Learn more about bidirectional Unicode characters

Крестики-нолики на Python

Статьи

Автор Admin На чтение 5 мин Просмотров 8.7к. Опубликовано 09.11.2022

Введение

В статье напишем игру «Крестики-нолики» на Python.

Крестики-нолики — логическая игра между двумя соперниками на квадратном поле 3×3 клетки, или бо́льшего размера. Один из игроков играет за «крестики», а второй за «нолики».

Рисуем игровое поле

Начнём с того, что нарисуем само игровое поле для игры.

Для начала сгенерируем список с числами от одного, до 9:

board = list(range(1, 10))

Создадим функцию draw_board(), аргументом которой будет board:

def draw_board(board): print("-" * 13) for i in range(3): print("|", board[0 + i * 3], "|", board[1 + i * 3], "|", board[2 + i * 3], "|") print("-" * 13)

В функции выводим первую строку состоящую из 13 символов «тире», после чего, в цикле прорисовываем остальные края поля.

При вызове функции будет следующий вывод:

Принимаем ввод пользователя

Теперь нам нужно создать функцию для приёма ввода.

Создадим функцию take_input() с аргументом player_token:

def take_input(player_token): valid = False while not valid: player_answer = input("Куда поставим " + player_token + "? ") try: player_answer = int(player_answer) except ValueError: print("Некорректный ввод. Вы уверены, что ввели число?") continue if 1 

def check_win(board): win_coord = ((0, 1, 2), (3, 4, 5), (6, 7, 8), (0, 3, 6), (1, 4, 7), (2, 5, 8), (0, 4, 8), (2, 4, 6)) for each in win_coord: if board[each[0]] == board[each[1]] == board[each[2]]: return board[each[0]] return False

def main(board): counter = 0 win = False while not win: draw_board(board) if counter % 2 == 0: take_input("X") else: take_input("O") counter += 1 tmp = check_win(board) if tmp: print(tmp, "выиграл!") win = True break if counter == 9: print("Ничья!") break draw_board(board)

board = list(range(1, 10)) def draw_board(board): print("-" * 13) for i in range(3): print("|", board[0 + i * 3], "|", board[1 + i * 3], "|", board[2 + i * 3], "|") print("-" * 13) def take_input(player_token): valid = False while not valid: player_answer = input("Куда поставим " + player_token + "? ") try: player_answer = int(player_answer) except ValueError: print("Некорректный ввод. Вы уверены, что ввели число?") continue if 1