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2024 iThome 鐵人賽

DAY 11
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又是壓線的一天,這幾天都極限寫完,沒時間校稿...
如果有哪裡寫錯了或是有不清楚的地方再麻煩留言告訴我了!
hackMD原稿

昨天用了幾個例子說明排序的重要性,除了排序著手之外還有其他很多的優化方式,今天再來分享一個特殊的搜索方式,最早應該是Louis Victor Allis提出來證明五子棋是先手必勝的遊戲,論文我放在底下了,有興趣的可以去看看,Proof Number Search 跟 Dependency-Based Search也是他提出來的,後面有機會再來分享。

五子棋術語

以下內容會用五子棋來舉例,這邊有非常詳細的五子棋規則,不懂的人可以去看看,這邊就不再多解釋規則了,只跟大家統一一下術語免得會看不懂。

活三:再下一手可以造成活四的情況。

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死四:再一手就能造成連五,但對方已經擋住其中一邊了。

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活四:兩邊都沒有被擋住的連四。

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雙四(四四):不管是活四還死四,只要同時有兩個四就算是雙四。

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雙活三(三三):同時有兩個活三,使對方無法阻擋,雖然在某些規則下是禁著。

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三四:有一個活三加上一個死四。

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Threat Space Search

Threat翻譯成中文是威脅的意思,但是在電腦對局這塊通常都是翻譯成迫著空間搜索,至少我看到的中文論文都是這麼翻譯,或是乾脆簡稱TSS

Threat

迫著指的是在某種局面下,玩家被迫下出特定的走步,否則就會輸掉。
以五子棋為例,下圖X為白棋的迫著點,白棋被逼迫只能去下在X的位置防守

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雙方一次只能下一手的情況下,只要盤面同時出現兩個迫著,那對方就沒有辦法阻止你獲得勝利,比如:活四、雙四、四三等情況。

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Delayed Threat

還有一種叫做延遲迫著(Delayed Threat),如果對方不做出反應,需要多步後才能實現獲勝。

活三就是一種Delayed Threat,如下圖,雖然他也會產生兩個迫著點,只要不擋,接下來黑棋就能造出活四來獲勝了,但白棋只要擋住其中一邊,下一個回合黑棋只能夠造出死四,並不能夠獲勝。
但他還是跟迫著有相同效果,就是對方不能不做出反應。

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雙活三有四個延遲迫著,白棋仍然無法防守。

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Threat Space

而這些能造成對方迫著的走步所形成的區域就是迫著空間,如下圖黑棋下在X的地方都可以產生對白棋產生迫著。

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當然此範例只有下在A點能夠產生四個延遲迫著取得勝利。

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迫著空間搜索可以大幅降低搜索的範圍,提高程式效率,以五子棋來說要找到這些迫著也並不需要什麼困難的算法,成本相當的低,更重要的是輪到對方時,搜索空間的範圍會被限制得很小,如果是死四的話就只有一種擋法,整個對局樹會被剪裁得非常小。
在檢查某一排(直的橫的斜的)有幾個迫著時,可以使用Sliding Window來實作,沒錯就是Leetcode分類有的那個Sliding Window,如果還不會的話可以先去刷個幾題XDD。

這邊要特別注意,如果是黑棋活三的話,白棋也可以去造出一個死四強迫黑棋去擋,有可能被白棋反迫著到遊戲結束,不能預設對方一定要馬上擋,遇到有延遲迫著的情況時,要把反迫著的選點都加入進去搜索。

如果最後迫著空間搜索的結果都失敗,就代表還沒有可以靠著連續死四、活三等迫著的贏法,還是得接著原本的搜索了。

其他棋類應用

比起五子棋,像是西洋棋跟象棋也是有迫著的遊戲,但是就比較少人會使用,畢竟這兩個遊戲在前半盤幾乎沒有只使用迫著就獲勝的可能,而且迫著的選擇也會比五子棋多不少。
例如在西洋棋、象棋中的將軍,被將軍的一方會有三種選擇:

  1. 逃跑
  2. 擋住對方的路徑
  3. 吃掉對方

這三種選擇產生的變化就比五子棋多很多了,但是在殘局時棋子數量變少,隨著棋局開始收斂,迫著空間搜索又變得非常適合,比如象棋的殘局題目,通過連續的將軍(連續的迫著)來將死對手。

如下圖,紅方可以通過連續將軍獲得勝利。

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感謝知名業餘圍棋高手吳冠毅大大提供範例圖。
大家可以想一下怎麼做,解答我放在最下面。

Reference

解答:兵五進一、士6進5、車三進二。


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