俄罗斯方块游戏自动机

《用electron制作俄罗斯方块游戏》 后续文章，智能程序玩俄罗斯方块游戏。

背景

前不久用ES6完成了基本的俄罗斯方块游戏，今天已经完成了一个初步的智能算法，可以自动玩俄罗斯方块了，让自己的想法朝实现更近了一步。

效果图

第一次运行，消除了1398行，窃喜！

程序结构

主要关注智能算法，结构简单化，全部放在了index.js中。

用定时器驱动游戏

function autoPlayClick(){
    isAutoPlay = document.getElementById('autoPlay').checked;
    if(isAutoPlay){
        clearInterval(interval)
        interval = setInterval( autoTick, 1 );        //自动算法入口
    }else{
        clearInterval(interval)
        interval = setInterval( tick, TICKVAL );      //自动下落入口
    }
    document.getElementById('speedShow').focus();
}

变量定义

模拟手动操作，一个方块分三步走：旋转、左或右移、下落到底。

const MOVEOPS = ['moveLeft','moveRight']                //左、右移动定义
var opList = [], bestEva;                               //待操作队列

class Opration{                                         //操作细节
    constructor(op,num){                    
        this.op = op;                                   //操作方法
        this.num = num;                                 //操作次数
    }
}

class Evaluation{                                      //局面评估函数结果定义
    constructor(r,x,eva){
        this.r = r;                                    //旋转次数
        this.x = x;                                    //方块水平位置
        this.eva = eva;                                //评估结果
    }
}

智能算法调度

function autoTick(){
    if(opList.length == 0){                            //上个方块已经处理完毕
        getStrategy();                                 //策略算法，生成下一个方块的操作方法策略序列
    }else{
        let op = opList.shift();                       //取操作方法
        for(let i=0; i<op.num; i++){                   //执行既定策略
            tetris[op.op]();
            if(op.op == 'moveDown')                    //是下落操作，取下一块方块
                generateNext();
        }
    }
}

策略算法

这是算法核心，确定每一块方块的操作方法。

function getStrategy(){
    let max = 0;                                        //存最优评估值
    tetris.erase();
    let tmp = new Tetris(tetris.shape,tetris.ctx,tetris.x,tetris.y,'rgb(1,1,1,1)','rgb(111,111,111)')                                                //生成用于测试的方块
    for(let i = 0; i < 4; i++){                        //让测试方块与真实方块保持一致，因为我的每一个方块生成时都进行了随机次数的旋转
        for(let j = 0; j < 4; j++){
            tmp.data[i][j] = tetris.data[i][j];  
        }
    }
    for(let r = 0; r < 4; r++){                    //每个方块，旋转四次，分别进行局面评估
        tmp.erase();
        tmp.x = tetris.x;
        tmp.y = tetris.y;
        if(r > 0)
            tmp.rotate();
        while(tmp.moveLeft());                                //从最左测试到右
        while(tmp.moveDown());                                //下落到底
        while(rightOver(tmp)){                                //到右结束这一形态的评估
            let score = evaluate(tmp);                        //局面评估
            if(score > max){                                  //保存最优结果
                max = score;
                bestEva = new Evaluation(r,tmp.x,max)
            }
            if(!tmp.moveRight()){                            //右移失败
                if(!tmp.moveUp()){                           //上移，绕过障碍
                    max = 1000;                              //上移失败，说明填补了空洞，方块就放这
                    bestEva = new Evaluation(r,tmp.x,max)
                    break;
                }
            }else{
                while(tmp.moveDown());                      //右移成功后下落到底
            }
        }
        let score = evaluate(tmp);                          //最后一个位置
        if(score > max){
            max = score;
            bestEva = new Evaluation(r,tmp.x,max)
        }
    }
    tmp.erase();
    // console.log(max)

    opList.push(new Opration('rotate',bestEva.r));        //旋转操作
    let moveAct = bestEva.x - tetris.x > 0 ? 1 : 0;       //水平位置差转化成左或右移操作
    let actNum = Math.abs(bestEva.x - tetris.x)
    opList.push(new Opration(MOVEOPS[moveAct],actNum));   //左或右移操作
    opList.push(new Opration('moveDown',1));              //下落操作

}

评估函数

现在只做了几个基本参数评估，有待优化。更深入的做法是加入机器学习算法，进行自主反馈学习。

function evaluate(t){
    let ct = t.y;                                                            //调试越大越好
    for(let i = 0; i < 4; i++){                                              //查看每个小方块的四个邻居的情况
        for(let j = 0; j < 4; j++){
            if(t.data[i][j]){
                if(t.canSee(t.x +i, t.y + j + 1))                            //下方是空洞
                    ct -= 5;
                for(let k=0; k<4; k++){
                    switch(k){
                        case 0: ct += t.canSee(t.x + i + 1, t.y + j) ? 0 : 1;   //右
                        break;
                        case 1: ct += t.canSee(t.x + i - 1, t.y + j) ? 0 : 1;   //左
                        break;
                        case 2: ct += t.canSee(t.x + i, t.y + j + 1) ? 0 : 1;   //下
                        break;
                        case 3: ct += t.canSee(t.x + i, t.y + j - 1) ? 0 : 1;   //上
                        break;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return ct;
}

源代码：

git clone https://git.oschina.net/zhoutk/Tetris.git
或者：
git clone https://github.com/zhoutk/Tetris

小结

开启了我的智能算法学习之路，这还只是一个最简单的自动程序，都谈不上任何智能，但对我来说是一个新方向的开始，加油！