Часть IX. Методология программирования искусственного интеллекта в играх по сборке и выбиванию фигур одинакового цвета или геометрии

Глава 20. Методика программирования искусственного интеллекта в игре по выбиванию фигур одинакового цвета

20.1. Общие сведения

Опишем методику проектирования и программирования типичной и широко распространённой игры, когда на форме сначала искусственный интеллект произвольным образом (при помощи генератора случайных чисел – г.с.ч. класса Random) строит разноцветную палитру строк и столбцов из плоских геометрических фигур, в данном примере, из разноцветных кругов.

Затем игрок при помощи указателя мыши быстро выбирает тот цвет, который охватывает как можно большее количество кругов (площадь палитры) и нажимает кнопку мыши (чтобы выбить эти круги из палитры). Круги одинакового цвета, соединённые между собой по горизонтали (по строке) и вертикали (по столбцу) удаляются, а игроку начисляются по 10 очков за каждый выбитый круг. По такой схеме игрок быстро щёлкает мышью по кругам, стараясь за отведённое время выбить как можно больше кругов и соответственно очков.

Искусственный интеллект же периодически дополняет палитру новыми разноцветными кругами (произвольным образом).

Данную игру мы будем разрабатывать, следуя игре Game с сайта microsoft.com. Авторы игры разработали её на устаревшей версии Visual Studio. Поэтому автор данной книги разработал эту игру на современной версии Visual Studio, исправил ошибки и дополнил её недостающими для типичной игры элементами, например, счётчиком секунд на форме и мелодией по окончании времени игры.

В этой игре для отображения поля игры не используются графические файлы (такие файлы формата (.bmp) применяются только для подсчёта очков), поэтому разноцветные круги (по-английски: circle) рисуются при помощи метода FillEllipse класса Graphics из пространства имён System.Drawing в строке:

graphics.FillEllipse(brush, New Rectangle(transTopLeft, _

New Size(transwidth, transheight)))

Напомним, что, если у эллипса (Ellipse) задать две одинаковые по длине оси, то эллипс будет рисоваться в виде окружности, а закрашенное поле внутри окружности – это круг.

20.2. Правила игры

1. После запуска игры на мониторе появляется основная форма (рис. 20.1).

2. Для начала игры щёлкаем или элемент управления PictureBox с рисунком в виде надписи New или в меню Game выбираем команду New Game.

На форме с белым фоном (типа Window) искусственный интеллект выводит палитру из 12 столбцов и 7 рядов (строк) кругов, которые случайным образом (при помощи г.с.ч.) закрашены в 4 цвета: Red – красный, Blue – синий, Green – зелёный и Gray – серый (рис. 20.2).

Если не предпринимать никаких действий, то постепенно через каждый заданный нами (при помощи первого таймера Timer1) интервал времени (в данном проекте, через 7000 миллисекунд или 7 секунд) палитра увеличится до максимального размера из 12 столбцов и 12 рядов разноцветных кругов (рис. 20.3).

Рис. 20.1. Исходная форма.

Рис. 20.2. Исходная палитра из разноцветных кругов.

Рис. 20.3. Максимальная палитра из разноцветных кругов.

Рис. 20.4. Конец игры.

Сразу же после начала игры начинается отсчёт времени (Time) в секундах в верхней части формы на поле для свойства Text при помощи второго таймера Timer2.

3. Смысл игры заключается в следующем.

Сразу же после начала игры игрок должен быстро щёлкать мышью по кругам.

Если игрок щёлкнет круг, вокруг которого находятся круги с цветом, отличным от цвета данного круга, то круг не уничтожается (не исчезает с палитры), а игроку начисляется 10 очков.

Если игрок щёлкнет круг, вокруг которого находятся другие круги с цветом данного круга, то круги одинакового цвета, соединённые между собой по горизонтали (по строке) и вертикали (по столбцу) удаляются, а игроку начисляются по 10 очков за каждый выбитый круг.

Следовательно, игрок при помощи указателя мыши должен быстро выбивать тот цвет, который охватывает как можно большее количество кругов (площадь палитры).

По такой схеме игрок быстро щёлкает мышью по кругам, стараясь за отведённое время выбить как можно больше кругов и соответственно очков. Каждое выбивание кругов сопровождается воспроизведением звукового файла Windows XP Balloon.wav (типа удара).

Искусственный интеллект же периодически через каждый заданный нами (при помощи первого таймера Timer1) интервал времени (в данном проекте, через 7000 миллисекунд или 7 секунд) дополняет палитру новыми разноцветными кругами (произвольным образом).

Игрой можно управлять не только мышью, но и клавишами клавиатуры. Клавиша M (первая буква английского слова Menu) раскрывает и закрывает меню Game, а клавиша P (первая буква английского слова Pause) приостанавливает и запускает игру вновь. После нажатия клавиши Alt вместе с клавишей с подчёркнутой буквой (английского алфавита) в команде меню Game или Help, выполняется соответствующая команда.

4. После начала игры идёт отсчёт времени (Time) в секундах в верхней части формы на поле для свойства Text при помощи второго таймера Timer2.

Для каждого сеанса (попытки) игры одного или нескольких игроков задано определённое время, в данном примере, 60 секунд, по истечении которого звучит мелодия файла win.wav.

Игрок прекращает щёлкать мышью и смотрит на заработанные им очки.

5. В данной игре игрок может не только увидеть, но задокументировать заработанные им очки. Для этого он щёлкает на форме или элемент управления PictureBox с рисунком в виде надписи New или в меню Game выбирает команду New Game.

Только при соблюдении двух условий:

– если это первая, вторая или третья попытка;

– если в данной попытке набрано больше очков, чем в предыдущих более чем трёх попытках,

появляется библиотечная (которую мы не будем проектировать) панель InputBox с информацией о заработанных очках (рис. 20.5).

Во всех остальных случаях панель InputBox не появится, что означает проигрыш в игре.

Рис. 20.5. Панель InputBox с информацией о заработанных очках.

В эту панель InputBox игрок с радостью (он вошёл в тройку призёров) записывает своё имя (русскими или английскими буквами) и щёлкает кнопку OK. Панель InputBox закрывается.

6. Имя игрока с выбитыми им очками заносятся в таблицу результатов Options (ее мы будем проектировать вместе с основной формой), которую можно увидеть, если на форме выбрать или элемент управления PictureBox с рисунком в виде надписи Options или в меню Game – команду Options. В таблицу Options искусственный интеллект заносит три лучших результата (рис. 20.6), причём на первом месте всегда будет игрок с наибольшим количеством выбитых очков (high score) независимо от количества попыток.

Чтобы очистить таблицу, следует щёлкнуть кнопку Reset. Чтобы выключить музыкальное сопровождение, необходимо снять флажок Sound.

Рис. 20.6. Таблица Options с тремя лучшими результатами.

7. Для начала новой попытки игрок снова щёлкает на форме или элемент управления PictureBox с рисунком в виде надписи New или в меню Game выбирает команду New Game.

8. Для закрытия игры следует выбрать на форме или элемент управления PictureBox с рисунком в виде надписи Exit или в меню Game выбирает команду Exit

На основании этих правил можно сформулировать другие правила, и любые правила ввести в справочную форму игры, которая появится после выбора команды Contents (Содержание) в меню Help (Помощь) по разработанной нами методике с использованием искусственного интеллекта.

20.3. Создание проекта

Создаём проект по обычной схеме: в VS в панели New Project в окне Project types выбираем тип проекта Visual Basic, Windows, в окне Templates выделяем шаблон Windows Forms Application, в окне Name записываем имя проекта Game и щёлкаем OK. Создаётся проект, появляется форма Form1 в режиме проектирования (рис. 20.7). Оставляем по умолчанию или проектируем форму, как подробно описано в параграфе “Методика проектирования формы”. За маркер увеличиваем размеры формы таким образом, чтобы в панели Properties (для Form1) в свойстве Size были значения, например, 519; 464. Белый цвет фона формы мы установим далее в программе (в строке Me.BackColor = Color.White).

Для задания режимов и управления игрой воспользуемся каким-либо элементом управления или компонентом. Как и выше, с панели инструментов Toolbox переносим на форму элемент управления MenuStrip и щёлкаем по нему (ниже формы в режиме проектирования). На форме Form1 появляются окна с надписью Type Here (Печатайте здесь), в которые записываем команды, слева: Game (Игра), New Game (Новая игра), Pause (Пауза), Restart (Перезапуск), Options (Результаты), Exit (Выход), рис. 20.9, справа: Help (Помощь), Contents (Содержание), Index (Указатель), Search (Поиск), About this game (Об этой игре), рис. 20.10.

Рис. 20.7. Форма Form1 в режиме проектирования. Рис. 20.8. SE и Properties.

Рис. 20.9. Команды меню Game. Рис. 20.10. Команды меню Help.

В панели Properties в свойстве Text в имени каждой команды меню MenuStrip перед соответствующей буквой записываем оператор &, после чего на форме эта буква станет подчёркнутой. Напомним, что в режиме выполнения, после нажатия клавиши Alt вместе с клавишей с подчёркнутой буквой (английского алфавита) в команде меню Game или Help, выполняется соответствующая команда.

С панели инструментов Toolbox размещаем на форме основной графический элемент управления PictureBox для поля игры. За маркеры увеличиваем размеры поля, чтобы в панели Properties в свойстве Size были значения 300; 375, а в свойстве BackColor вместо заданного по умолчанию серого цвета Control выбираем белый цвет Window.

Размещаем на форме панель Panel, за её маркеры увеличиваем размеры Size до значений 175; 96.

На этой панели Panel размещаем 5 элементов управления PictureBox с размерами Size (24; 67). В панели Properties в свойстве BackColor для всех этих элементов выбираем белый цвет Window, а в свойстве Name изменяем имена этих 5 элементов на следующие (справа налево):

ones – единицы,

tens – десятки,

hundreds – сотни,

thousands – тысячи,

tenthousands – десятки тысяч.

Ниже на форме размещаем элемент управления PictureBox с заданными по умолчанию размерами Size (100; 50). Чтобы на этом элементе разместить рисунок, в панели Properties щёлкаем свойство Image, в появившейся панели Select Resource выбираем переключатель Local resource и щёлкаем кнопку Imports (рис. 20.11). В панели Open находим (например, в папке с загруженными из Интернета файлами) графический файл new.bmp (рис. 20.12) и щёлкаем кнопку Open, после чего этот рисунок мы увидим в панели Select Resource, на которой щёлкаем OK. Окончательно, этот рисунок new.bmp разместится в панели Properties в свойстве Image и на форме на поле данного элемента PictureBox.

Аналогично ниже размещаем на форме ещё один элемент управления PictureBox с заданными по умолчанию размерами Size (100; 50), на который добавляем рисунок exit.bmp.

Рис. 20.11. В панели Select Resource щёлкаем Imports. Рис. 20.12. В панели Open находим файл.

Аналогично ниже размещаем на форме ещё один элемент управления PictureBox, увеличиваем его размеры Size до 128; 50 и добавляем на него рисунок option.bmp.

С панели инструментов Toolbox переносим на форму компонент типа списка рисунков ImageList, который, как компонент, размещается ниже формы. В панели Properties в свойстве Name изменяем его имя на numbers (цифры для подсчёта очков), а в свойстве ImageSize увеличиваем цифры до размеров 26; 67. Чтобы этот компонент заполнить цифрами для подсчёта очков, в панели Properties щёлкаем свойство Images, в появившейся панели Images Collection Editor щёлкаем кнопку Add (рис. 20.13). В приведённой выше панели Open находим (например, в папке с загруженными из Интернета файлами) графический файл 0.bmp и щёлкаем кнопку Open, после чего этот рисунок мы увидим в панели Images Collection Editor. Аналогично в список рисунков ImageList добавляем остальные цифры 1, 2, 3, …, 9.

Чтобы программа периодически через Interval времени дополняла поле игры новыми разноцветными кругами (взамен выбитых игроком кругов), с панели инструментов Toolbox переносим на форму (точнее, ниже формы) первый таймер Timer1. В панели Properties (для этого таймера) в свойстве Enabled оставляем заданное по умолчанию значение False, т.к. мы включим этот таймер в программе в нужном месте при помощи строки (Timer1.Enabled = True). А в свойстве Interval вместо заданных по умолчанию 100 миллисекунд задаём, например, значение 7000 миллисекунд (равное 7 секундам).