Розробка веб-додатку для гри в шашки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Львівський національний університет ім. І. Франка

Розробка веб-додатку для гри в шашки

Колос Надія Мирославівна,

кандидат фізико-математичних наук, доцент кафедри дискретного аналізу та інтелектуальних систем

Фешовець Олег Богданович,

студент факультету прикладної математики та інформатики

м. Львів

Анотація

У таку традиційну гру, як шашки, люди часто грали в минулому у свій вільний час. Ця гра стимулює розвиток логічного мислення та пізнання, щоб спланувати правильну стратегію перемоги в грі. Однак традиційні ігри, в які раніше часто грали всі верстви суспільства, все більше маргіналізуються молодим поколінням. Завдяки розвитку технологій з'являється молоде покоління більш схильне грати в цифрові ігри, ніж у традиційні. Пропоноване рішення цієї проблеми полягає у створенні традиційної гри в цифровій формі; і ця стаття спрямована на розробку ігрової програми в цифрові шашки з використанням машинного навчання. Очікується, що ця гра в цифрові шашки підвищить обізнаність і пристрасть молодого покоління до традиційних ігор.

В статті описано проектування та реалізацію веб-додатку для гри в шашки з використанням React. Для розробки інтелектуального комп'ютерного супротивника був використаний minimaxалгоритм, який розглядає всі можливі ходи та їх наслідки на дереві гри. Цей алгоритм дозволяє комп'ютерному супротивнику приймати рішення про найкращий хід, оцінюючи стан гри та його можливі наслідки. Було досягнуто наступних результатів:

• Була створена архітектура додатку, яка базується на компонентній моделі React. Головні компоненти, такі як Playта Checkers, були розроблені для відображення гри та її стану.

• Для маршрутизації в додатку був використаний ReactRouter, що дозволяє переходити між різними сторінками, й спростити розширення додатку в майбутньому.

* Логіка гри та правила перевірки ходів були реалізовані в компонентах, які обробляють ходи гравців, перевіряють їх правильність та оновлюють стан гри відповідно до правил англійських шашок.

У результаті було успішно реалізовано веб-додаток для гри в шашки. Користувачі можуть грати проти комп'ютерного супротивника, який використовує інтелектуальну стратегію прийняття рішень. Додаток надає користувачам зручний інтерфейс та можливість насолоджуватися грою в шашки, а компонентна архітектура дозволяє легко розширити додаток у майбутньому, без масштабного рефакторингу коду.

Ключові слова: гра в шашки, мінімакс алгоритм, експертна система, штучний інтелект, веб-додаток, компонентна архітектура, дерево.

Abstract

KolosNadiiaMyroslavivnaCandidate of Physical and Mathematical Sciences, Associate Professor at the Department of Discrete Analysis and Intelligent Systems, Ivan Franko National University of Lviv, Lviv,

FeshovetsOlehBohdanovychStudent of the Faculty of Applied Mathematics and Informatics, Ivan Franko National University of Lviv, Lviv,

Web application development for checkers game

A traditional game like checkers is often played by people in the past during their free time. This game stimulates the development of logical thinking and cognition to plan the right strategy to win the game. However, traditional games that used to be often played by all sections of society are increasingly being marginalized by the younger generation. Due to the development of technology, the younger generation appears to be more inclined to play digital games than traditional ones. The proposed solution to this problem is to create a traditional game in digital form; and this paper aims to develop a digital checkers game application using machine learning. This digital checkers game is expected to increase awareness and passion among generation young towards the traditional games.

In the paper we describe the design and implementation of a web application for playing checkers using React. To develop an intelligent computer opponent, the minimax algorithm was used, which considers all possible moves and their consequences on the game tree. This algorithm allows the computer opponent to decide on the best move by evaluating the state of the game and its possible consequences. The following results were achieved:

• An application architecture based on the React component model was created. Main components such as Play and Checkers were designed to display the game and its state.

• React Router was used for routing in the application, which allows you to move between different pages and simplify the application extension in the future.

• Game logic and move checking rules have been implemented in components that process player moves, check their correctness, and update the game state according to the rules of English checkers.

As a result, a web application for playing checkers was successfully implemented. Users can play against a computer opponent that uses an intelligent decision-making strategy. The application provides users with a user-friendly interface and the ability to enjoy the game of checkers, and the component architecture makes it easy to extend the application in the future, without large-scale refactoring of the code.

Keywords: checkers game, minimax algorithm, recommendation system, artificial intelligence, web application, component architecture, tree, React, React Router.

Основна частина

Постановка проблеми. В сучасному світі дедалі більше буденних для людства речей активно проходять процес діджиталізації. Ще століття тому ніхто не міг собі уявити можливості сучасних комп'ютерів, їх вплив на наше життя й, зокрема, на сферу розваг.

Історія відеоігор бере свій початок у 40-х роках, коли було написано першу ігрову програму, й триває вже більше ніж вісім десятиліть. Ключовим моментом в розвитку сфери комп'ютерних ігор стала шахова програма «Tumchamp»Ј¬розроблена Аланом Тюрінгом та Девідом Чамперноуном у 1947 році, що мала можливість зіграти повноцінну партію в шахи на рівні гравця - початківця. Комп'ютери тих часів не мали достатніх обчислювальних потужностей.

Першою машиною, яка досягла рівня шахового майстра, була «Belle»Ј¬ розроблена в 1983 р. Джо Кондоном та КеномТомпсоном. Офіційний рейтинг Ело був 2250, таким чином, «Belle» була найсильнішою шаховою машиною свого часу. Проте технології рухалися вперед і вже у лютому 1996 року шаховий суперкомп'ютер DeepBlueпереміг Гаррі Каспарова з рахунком 4:2, тим самим ставши першим комп'ютером, що переміг чемпіона світу з шахів у турнірних умовах.

На даний момент шашки, на відміну від шахів, не мають доступних та зручних платформ, де користувачі в будь-який час та в будь-якому місці можуть насолоджуватися грою й покращувати свої навички. Розроблений веб - додаток сприятиме розвитку шашкової спільноти та допомагатиме ентузіастам-початківцям знайомитися з грою без додаткових витрат.

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Першою програмою, розробленою людиною для гри в шашки проти комп'ютера, є «Chinook» [1]. Це комп'ютерна програма, яка грає в англійські шашки. Вона була розроблена між 1989 і 2007 роками в Університеті Альберти групою під керівництвом Джонатана Шеффера, до складу якої входили Роб Лейк, Пол Лу, Мартін Браянт і Норман Трелоар. У 2007 році він довів, що гра обов'язково закінчується нічиєю між двома ідеальними гравцями. Усі знання Chinookбули розроблені його засновниками, а не за допомогою інструментів штучного інтелекту.

До топових програм GooglePlayта AppStore, які дають користувачу можливість зіграти повноцінну партію в шашки проти комп'ютера за правилами саме англійських шашок, належать відповідно програми [2] та [3]. Ці програми доступні як для телефонів, так і для планшетів, домашніх ПК, розумних годинників та SmartTV. Проте вони мають недоліки. Основним недоліком є те, що хоча ці програми й позиціонуються як безкоштовні, у них неможливо досягти професійного рівня гри без оплати спеціальних додатків.

Також варто відзначити роботу [4], в якій розроблено додаток з використанням мови ClojureScript, що поєднує в собі можливості платформи JavaScriptта гнучкість й інтерактивну розробку Clojure. Проте програма має обмежений функціонал, користувачеві недоступний вибір сторони, складності гри чи результат партії.

Метою статті була побудова системи, яка б надавала користувачу можливість зіграти повноцінну партію в шашки проти комп'ютера за правилами англійських шашок.

Тобто гравець гратиме за наступними правилами:

• шашка може ходити тільки вперед;

• шашка не може бити назад;

• гравець обов'язково повинен побити шашку противника, якщо є така можливість;

• гравець за бажанням може продовжити биття, якщо є можливість побити дві і більше фігури суперника;

• шашка що досягла останнього ряду шахівниці стає дамкою;

• дамка може пересуватися на одну поле вперед чи назад.

Система повинна керуватися визначеними вище правилами й надавати користувачеві веб-додатку доступ до наступного функціоналу:

• вибір сторони;

• вибір складності з якою комп'ютер гратиме проти користувача;

• можливість переміщати фігури;

• можливість збивати фігури суперника;

• можливість переглянути результат партії.

Виклад основного матеріалу. Основною мовою програмування з допомогою якої реалізовувалася ігрова логіка и взаємодія користувача з нашим веб-додатком є JavaScript[5].