Morpion et IA algo minimax

**scls19fr** · 23/02/2023, 10h42

Bonjour,

je suis en train de coder pour le fun un morpion (tictactoe) en console. J'ai un soucis pour implémenter une IA avec l'algo MiniMax.
je me suis aidé de https://levelup.gitconnected.com/mas...m-3394d65fa88f mais bizarement l'algo retombe sur une case déjà utilisée. Je n'arrive pas à comprendre d'où vient le problème malgré de multiples print pour essayer de comprendre... si certains ont le regard plus affuté ça serait très sympa de m'aider !

Voici le code... il faut faire 4 pour partie P1 (H) vs P2 (IA minimax) puis placer par exemple une X sur 1 1

Code python :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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import sys
import random
import math
 
 
marques = [" ", "X", "O"]
 
 
class MorpionCellError(Exception):
    pass
 
 
class Morpion:
    def __init__(self, joueurs):
        self.joueurs = joueurs
 
    def initialiser(self, historique=None):
        self.etat = [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]
        self.taille = len(self.etat)
        self.tour = 0
        if historique is None:
            self.historique = []
        else:
            self.historique = historique
 
    def afficher(self):
        for i in range(self.taille):
            if i != 0:
                print("-" * (self.taille * 2 - 1))
            for j in range(self.taille):
                if j != 0:
                    print("|", end="")
                # print(str(self.etat[i][j]), end="")
                print(marques[self.etat[i][j]], end="")
            print()
        print("")
 
    def afficher_fin(self):
        self.afficher()
 
        print("=" * 5)
 
        gagnant = self.tester_victoire()
        if gagnant == 0:
            print("Match nul")
        else:
            print(f"Victoire joueur {gagnant} ({marques[gagnant]})")
        print("=" * 5)
 
    def jouer(self):
        while True:
            self.afficher()
 
            a_joué = self.joueur.jouer(self)
 
            if a_joué:
                self.tour = self.tour + 1
 
            if self.est_terminé():
                break
 
    def placer(self, coup):
        i, j = coup
        if self.etat[i][j] == 0:
            self.etat[i][j] = self.joueur_id + 1
            self.historique.append((i, j))
        else:
            raise MorpionCellError(
                f"Case ({i}, {j}) déjà occupée par {self.etat[i][j]}"
            )
 
    def annuler(self, n=1):
        for i in range(min(n, len(self.historique))):
            del self.historique[-1]
        self.initialiser(self.historique)
        for coup in self.historique:
            self.placer(coup)
 
    @property
    def joueur_id(self):
        """Retourne le joueur_id
        0: Joueur 1
        1: Joueur 2"""
        return self.tour % 2
 
    @property
    def joueur(self):
        """Retourne l'objet joueur du tour actuel"""
        return self.joueurs[self.joueur_id]
 
    def a_une_case_vide(self):
        """Retourne vrai s'il reste au moins une case vide"""
        for row in self.etat:
            for val in row:
                if val == 0:
                    return True
        return False
 
    def est_terminé(self):
        """Retourne vrai lorsque le jeu est terminé
        Soit plus de case vide soit il y a un gagnant"""
        gagnant = self.tester_victoire()
        return not self.a_une_case_vide() or gagnant == 1 or gagnant == 2
 
    def tester_victoire(self):
        """Retourne le numéro du gagnant
        1 : victoire joueur 1
        2 : victoire joueur 2
        0 : pas de victoire
        """
        # Horizontal
        for i in range(self.taille):
            if self.etat[i][0] == self.etat[i][1] == self.etat[i][2]:
                return self.etat[i][0]
 
        # Vertical
        for j in range(self.taille):
            if self.etat[0][j] == self.etat[1][j] == self.etat[2][j]:
                return self.etat[0][j]
 
        # Diag /
        if self.etat[0][0] == self.etat[1][1] == self.etat[2][2]:
            return self.etat[0][0]
 
        # Diag \
        if self.etat[2][0] == self.etat[1][1] == self.etat[0][2]:
            return self.etat[2][0]
 
    def coups_possibles(self):
        """Retourne les coups possibles (cases vides)"""
        coups = []
        for i in range(self.taille):
            for j in range(self.taille):
                if self.etat[i][j] == 0:
                    coups.append((i, j))
        return coups
 
 
class Joueur:
    """Classe abstraite Joueur (ne pas instancier)"""
 
    def __init__(self, id):
        self.id = id
 
    def jouer(self, jeu):
        pass
 
 
class JoueurHumain(Joueur):
    """Joueur humain pour intéraction avec la console"""
 
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
 
    def jouer(self, jeu):
        while True:
            try:
                print(
                    f"Tour {jeu.tour + 1} : joueur {self.id} ({marques[self.id]}) humain"
                )
                # print(f"coups possibles: {coups_possibles(jeu)}")
                while True:
                    try:
                        i = int(input("ligne: "))
                        break
                    except ValueError:
                        return self.jouer(jeu)
 
                if i >= 0:
                    while True:
                        try:
                            j = int(input("colonne: "))
                            break
                        except ValueError:
                            return self.jouer()
 
                    i = i - 1
                    j = j - 1
 
                    coup = i, j
 
                    jeu.placer(coup)
                    return True
                else:
                    jeu.annuler(-i)
                    jeu.afficher()
                    return False
            except MorpionCellError:
                print("Case occupée")
 
 
class JoueurIABasique(Joueur):
    """Joueur IA basique qui
    joue toujours du haut-gauche vers bas-droit"""
 
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
 
    def jouer(self, jeu):
        print(f"Tour {jeu.tour + 1} : joueur {self.id} ({marques[self.id]}) IA basique")
        coups = jeu.coups_possibles()
        coup = coups[0]
        i, j = coup
        jeu.placer(coup)
        print(f"ligne: {i+1}")
        print(f"colonne: {j+1}")
        # input("attente")
        print("")
        return True
 
 
class JoueurIARandom(Joueur):
    """Joueur IA basique qui joue au hazard"""
 
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
 
    def jouer(self, jeu):
        print(f"Tour {jeu.tour + 1} : joueur {self.id} ({marques[self.id]}) IA random")
        coups = jeu.coups_possibles()
        coup = random.choice(coups)
        i, j = coup
        jeu.placer(coup)
        print(f"ligne: {i+1}")
        print(f"colonne: {j+1}")
        # input("attente")
        print("")
        return True
 
 
class JoueurIAMiniMax(Joueur):
    """Joueur IA avec l'algo minimax"""
 
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
 
    def jouer(self, jeu):
        print(f"Tour {jeu.tour + 1} : joueur {self.id} ({marques[self.id]}) IA MiniMax")
        meilleurScore = -math.inf
        meilleurCoup = None
        for coup in jeu.coups_possibles():
            print(jeu.etat, coup)
            print("placer")
            jeu.placer(coup)
            print("minimax")
            score = self.minimax(False, self.id, jeu)
            print("annuler")
            jeu.annuler()
            if score > meilleurScore:
                meilleurScore = score
                meilleurCoup = coup
        jeu.placer(meilleurCoup)
        i, j = meilleurCoup
        print(f"ligne: {i+1}")
        print(f"colonne: {j+1}")
        # input("attente")
        print("")
        return True
 
    def minimax(self, estTourDeMax, idMax, jeu):
        print(f"minimax2 {estTourDeMax} {idMax} {jeu.etat}")
        if jeu.est_terminé():
            gagnant = jeu.tester_victoire()
            if gagnant == 0:
                print("nul")
                return 0
            else:
                print(f"gagnant {idMax}")
                return 1 if gagnant == idMax else -1
 
        scores = []
        print(jeu.historique)
        for coup in jeu.coups_possibles():
            print(f"placer {coup}")
            jeu.placer(coup)
            score = self.minimax(not estTourDeMax, idMax, jeu)
            print(f"score: {score}")
            scores.append(score)
            print("annuler")
            jeu.annuler()
 
        return max(scores) if estTourDeMax else min(scores)
 
 
if __name__ == "__main__":
    types_partie = [
        "P1 (H) vs P2 (H)",
        "P1 (H) vs P2 (IA basique)",
        "P1 (H) vs P2 (IA random)",
        "P1 (H) vs P2 (IA minimax)",
    ]
    for i, partie in enumerate(types_partie, 1):
        print(f"{i} {partie}")
    choix_partie = int(input("Choix 1-4: "))
    if choix_partie == 1:
        joueurs = [JoueurHumain(1), JoueurHumain(2)]
    elif choix_partie == 2:
        joueurs = [JoueurHumain(1), JoueurIABasique(2)]
    elif choix_partie == 3:
        joueurs = [JoueurHumain(1), JoueurIARandom(2)]
    elif choix_partie == 4:
        joueurs = [JoueurHumain(1), JoueurIAMiniMax(2)]
    else:
        sys.exit()
    print("")
    print(types_partie[choix_partie - 1])
    print("")
    morpion = Morpion(joueurs)
    morpion.initialiser()
    morpion.jouer()
    morpion.afficher_fin()

Merci

**Sve@r** · 23/02/2023, 13h29

Bonjour

Envoyé par scls19fr

Je n'arrive pas à comprendre d'où vient le problème malgré de multiples print pour essayer de comprendre...

D'après ce que je vois, il me semble que l'évaluation min/max tape aussi dans la case choisie par le joueur. Dans ta fonction "placer()" tu fais un test "case occupée raise" mais l'algorithme min/max, lui, il tente bêtement toutes les cases. Fatalement il arrive à un moment sur la case choisie par le joueur et tente d'y placer sa pièce...

Accessoirement ta gestion de l'annulation me semble compliquée. Au lieu d'annuler simplement le dernier coup, tu le supprimes de l'historique puis tu remets le jeu à 0 et tu rejoues tout l'historique restant. Bon sur le papier ça doit le faire (si c'est correctement écrit) mais ça reste bien lourd. Pourtant au morpion, l'annulation du dernier coup c'est assez facile : c'est remettre la case identifiée par ce dernier coup à vide...

Attention "id" c'est une fonction. C'est con de la perdre parce qu'on la remplace par une variable.

**scls19fr** · 23/02/2023, 13h47

Bonjour,

j'ai essayé de modifier la méthode annuler pour ne pas rejouer tout l'historique

Code python :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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   def annuler(self, n=1):
        for k in range(min(n, len(self.historique))):
            i, j = self.historique[-1]
            del self.historique[-1]
            self.etat[i][j] = 0
            self.tour -= 1

mais ça ne règle malheureusement pas le problème

Bien vu pour id ... je vais modifier ça.

Merci

**Sve@r** · 23/02/2023, 15h38

Envoyé par scls19fr

j'ai essayé de modifier la méthode annuler pour ne pas rejouer tout l'historique
mais ça ne règle malheureusement pas le problème

Ben non. Quand je dis "accessoirement" cela veut dire que c'est accessoire, c'est un détail "en plus" qui, corrigé ou pas, ne règle pas le souci principal (qui est que la fonction de recherche tente de placer un pion sur une case déjà occupée par le(s) joueur(s)).

**scls19fr** · 23/02/2023, 16h00

J'ai bien compris... la modification de la méthode annuler ne résout pas à elle seule le problème qui est très probablement multiple.

Désormais le comportement est différent. Il n'y a plus d'exception MorpionCellError levée (c'était d'ailleurs très surprenant car je pensais que la méthode jouer du JoueurIAMiniMax n'itère que parmi les coups possibles) comme le montre le

Code python :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

        for coup in jeu.coups_possibles():

j'ai aussi remarqué un autre problème
Le tour affiché après que l'IA MiniMax ai joué était -42203

Il manquait des incrémentations de jeu.tour

Code python :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

            jeu.tour += 1

Dans la version actuelle l'IA ne gagne pas (ni même réussit à accrocher un nul !)

Code python :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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import sys
import random
import math
 
 
marques = [" ", "X", "O"]
 
 
class MorpionCellError(Exception):
    pass
 
 
class Morpion:
    def __init__(self, joueurs):
        self.joueurs = joueurs
 
    def initialiser(self, historique=None):
        self.etat = [[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]
        self.taille = len(self.etat)
        self.tour = 0
        if historique is None:
            self.historique = []
        else:
            self.historique = historique
 
    def afficher(self):
        for i in range(self.taille):
            if i != 0:
                print("-" * (self.taille * 2 - 1))
            for j in range(self.taille):
                if j != 0:
                    print("|", end="")
                # print(str(self.etat[i][j]), end="")
                print(marques[self.etat[i][j]], end="")
            print()
        print("")
 
    def afficher_fin(self):
        self.afficher()
 
        print("=" * 5)
 
        gagnant = self.tester_victoire()
        if gagnant == 0:
            print("Match nul")
        else:
            print(f"Victoire joueur {gagnant} ({marques[gagnant]})")
        print("=" * 5)
 
    def jouer(self):
        while True:
            self.afficher()
 
            a_joué = self.joueur.jouer(self)
 
            if a_joué:
                self.tour = self.tour + 1
 
            if self.est_terminé():
                break
 
    def placer(self, coup):
        i, j = coup
        if self.etat[i][j] == 0:
            self.etat[i][j] = self.joueur_id + 1
            self.historique.append((i, j))
        else:
            raise MorpionCellError(
                f"Case ({i}, {j}) déjà occupée par {self.etat[i][j]}"
            )
 
    def annuler(self, n=1):
        for k in range(min(n, len(self.historique))):
            i, j = self.historique[-1]
            del self.historique[-1]
            self.etat[i][j] = 0
            self.tour -= 1
 
    @property
    def joueur_id(self):
        """Retourne le joueur_id
        0: Joueur 1
        1: Joueur 2"""
        return self.tour % 2
 
    @property
    def joueur(self):
        """Retourne l'objet joueur du tour actuel"""
        return self.joueurs[self.joueur_id]
 
    def a_une_case_vide(self):
        """Retourne vrai s'il reste au moins une case vide"""
        for row in self.etat:
            for val in row:
                if val == 0:
                    return True
        return False
 
    def est_terminé(self):
        """Retourne vrai lorsque le jeu est terminé
        Soit plus de case vide soit il y a un gagnant"""
        gagnant = self.tester_victoire()
        return not self.a_une_case_vide() or gagnant == 1 or gagnant == 2
 
    def tester_victoire(self):
        """Retourne le numéro du gagnant
        1 : victoire joueur 1
        2 : victoire joueur 2
        0 : pas de victoire
        """
        # Horizontal
        for i in range(self.taille):
            if self.etat[i][0] == self.etat[i][1] == self.etat[i][2]:
                return self.etat[i][0]
 
        # Vertical
        for j in range(self.taille):
            if self.etat[0][j] == self.etat[1][j] == self.etat[2][j]:
                return self.etat[0][j]
 
        # Diag /
        if self.etat[0][0] == self.etat[1][1] == self.etat[2][2]:
            return self.etat[0][0]
 
        # Diag \
        if self.etat[2][0] == self.etat[1][1] == self.etat[0][2]:
            return self.etat[2][0]
 
    def coups_possibles(self):
        """Retourne les coups possibles (cases vides)"""
        coups = []
        for i in range(self.taille):
            for j in range(self.taille):
                if self.etat[i][j] == 0:
                    coups.append((i, j))
        return coups
 
 
class Joueur:
    """Classe abstraite Joueur (ne pas instancier)"""
 
    def __init__(self, id):
        self.id = id
 
    def jouer(self, jeu):
        pass
 
 
class JoueurHumain(Joueur):
    """Joueur humain pour intéraction avec la console"""
 
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
 
    def jouer(self, jeu):
        while True:
            try:
                print(
                    f"Tour {jeu.tour + 1} : joueur {self.id} ({marques[self.id]}) humain"
                )
                # print(f"coups possibles: {coups_possibles(jeu)}")
                while True:
                    try:
                        i = int(input("ligne: "))
                        break
                    except ValueError:
                        return self.jouer(jeu)
 
                if i >= 0:
                    while True:
                        try:
                            j = int(input("colonne: "))
                            break
                        except ValueError:
                            return self.jouer()
 
                    i = i - 1
                    j = j - 1
 
                    coup = i, j
 
                    jeu.placer(coup)
                    return True
                else:
                    jeu.annuler(-i)
                    jeu.afficher()
                    return False
            except MorpionCellError:
                print("Case occupée")
 
 
class JoueurIABasique(Joueur):
    """Joueur IA basique qui
    joue toujours du haut-gauche vers bas-droit"""
 
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
 
    def jouer(self, jeu):
        print(f"Tour {jeu.tour + 1} : joueur {self.id} ({marques[self.id]}) IA basique")
        coups = jeu.coups_possibles()
        coup = coups[0]
        i, j = coup
        jeu.placer(coup)
        print(f"ligne: {i+1}")
        print(f"colonne: {j+1}")
        # input("attente")
        print("")
        return True
 
 
class JoueurIARandom(Joueur):
    """Joueur IA basique qui joue au hazard"""
 
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
 
    def jouer(self, jeu):
        print(f"Tour {jeu.tour + 1} : joueur {self.id} ({marques[self.id]}) IA random")
        coups = jeu.coups_possibles()
        coup = random.choice(coups)
        i, j = coup
        jeu.placer(coup)
        print(f"ligne: {i+1}")
        print(f"colonne: {j+1}")
        # input("attente")
        print("")
        return True
 
 
class JoueurIAMiniMax(Joueur):
    """Joueur IA avec l'algo minimax"""
 
    def __init__(self, id):
        super().__init__(id)
 
    def jouer(self, jeu):
        print(f"Tour {jeu.tour + 1} : joueur {self.id} ({marques[self.id]}) IA MiniMax")
        meilleurScore = -math.inf
        meilleurCoup = None
        for coup in jeu.coups_possibles():
            jeu.placer(coup)
            jeu.tour += 1
            score = self.minimax(False, self.id, jeu)
            jeu.annuler()
            if score > meilleurScore:
                meilleurScore = score
                meilleurCoup = coup
        jeu.placer(meilleurCoup)
        i, j = meilleurCoup
        print(f"ligne: {i+1}")
        print(f"colonne: {j+1}")
        # input("attente")
        print("")
        return True
 
    def minimax(self, estTourDeMax, idMax, jeu):
        if jeu.est_terminé():
            gagnant = jeu.tester_victoire()
            if gagnant == 0:
                return 0
            else:
                return 1 if gagnant == idMax else -1
 
        scores = []
        for coup in jeu.coups_possibles():
            jeu.placer(coup)
            jeu.tour += 1
            scores.append(self.minimax(not estTourDeMax, idMax, jeu))
            jeu.annuler()
 
        return max(scores) if estTourDeMax else min(scores)
 
 
if __name__ == "__main__":
    types_partie = [
        "P1 (H) vs P2 (H)",
        "P1 (H) vs P2 (IA basique)",
        "P1 (H) vs P2 (IA random)",
        "P1 (H) vs P2 (IA minimax)",
    ]
    for i, partie in enumerate(types_partie, 1):
        print(f"{i} {partie}")
    choix_partie = int(input("Choix 1-4: "))
    if choix_partie == 1:
        joueurs = [JoueurHumain(1), JoueurHumain(2)]
    elif choix_partie == 2:
        joueurs = [JoueurHumain(1), JoueurIABasique(2)]
    elif choix_partie == 3:
        joueurs = [JoueurHumain(1), JoueurIARandom(2)]
    elif choix_partie == 4:
        joueurs = [JoueurHumain(1), JoueurIAMiniMax(2)]
    else:
        sys.exit()
    print("")
    print(types_partie[choix_partie - 1])
    print("")
    morpion = Morpion(joueurs)
    morpion.initialiser()
    morpion.jouer()
    morpion.afficher_fin()

**Sve@r** · 23/02/2023, 17h43

Je me suis amusé à le coder à ma façon

Code python :

Sélectionner tout - Visualiser dans une fenêtre à part

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#!/usr/bin/env python3
# coding: utf-8
 
import itertools
import random
 
class cJeu:
	liste_case=tuple(itertools.product(range(3), repeat=2))
 
	def __init__(self):
		self.clear()
 
	def clear(self):
		self.__plateau=[[0,] * 3 for i in range(3)]
		self.__tour=0
 
	def coups_possible(self):
		yield from ((i, j) for (i, j) in cJeu.liste_case if self.__plateau[i][j] == 0)
 
	def joue(self, i, j, *, joueur=0):
		if joueur != 0 and self.__plateau[i][j] != 0: return self.__plateau[i][j]
		self.__plateau[i][j]=joueur
		return None
	# joue()
 
	def isEnd(self): return all(self.__plateau[i][j] != 0 for (i, j) in cJeu.liste_case)
	def win(self):
		def winH():
			for i in range(3):
				x=set(self.__plateau[i][j] for j in range(3))
				if len(x) == 1:
					if (x:=next(iter(x))) != 0: return x
			# for
			return 0
		# winH()
		def winV():
			for i in range(3):
				x=set(self.__plateau[j][i] for j in range(3))
				if len(x) == 1:
					if (x:=next(iter(x))) != 0: return x
			# for
			return 0
		# winV()
		def winD():
			x=set(self.__plateau[i][i] for i in range(3))
			if len(x) == 1:
				if (x:=next(iter(x))) != 0: return x
			x=set(self.__plateau[2-i][i] for i in range(3))
			if len(x) == 1:
				if (x:=next(iter(x))) != 0: return x
			return 0
		# winD()
		for fct in (winH, winV, winD):
			if (j:=fct()) != 0: return j
		return 0
	# win()
	def affich(self):
		pion={
			0 : ".",
			1 : "X",
			2 : "O",
		}
		for (r, (i, j)) in enumerate(cJeu.liste_case, 1):
			print(pion[self.__plateau[i][j]], end="" if r%3 else "\n")
 
	# affich()
# cJeu()
 
# Jeu contre ordinateur (computer=0 si 2 joueurs humains)
def jeuComputer(*, computer=0):
	jeu=cJeu()
	joueur=1
	while True:
		print()
		jeu.affich()
		c=tuple(jeu.coups_possible())
		print("Cases disponibles:", c)
		if joueur != computer:
			pos=input("Joueur %d,  entrez i, j: " % joueur)
			(i, j)=map(int, pos.split(","))
			if (res:=jeu.joue(i, j, joueur=joueur)) is not None:
				print("Erreur, case [%d][%d] déjà occupée par %d" % (i, j, res))
				continue
			# if
		else:
			(i, j)=random.choice(c)
			print("L'ordinateur joue (%d, %d)" % (i, j))
			jeu.joue(i, j, joueur=joueur)
		# if
		if (win:=jeu.win()) != 0:
			jeu.affich()
			print("Partie terminée, joueur %d gagnant" % win)
			return win
		# if
		if jeu.isEnd():
			jeu.affich()
			print("Partie terminée, pas de gagnant")
			return 0
		# if
 
		joueur=joueur%2 + 1
	# while
# jeuComputer()
 
jeuComputer(computer=1)

Pas parfait parfait. Faudrait blinder la saisie, l'IA random pourrait chercher s'il y a un coup gagnant à faire pour elle ou à bloquer pour le joueur adverse ; et surtout il manque l'IA min/max mais déjà je sens le truc un peu mieux monté. Déjà j'ai regroupé le placement d'une pièce ou sa suppression dans la même fonction "joue()" (si on réfléchit bien, placer une pièce ou la supprimer c'est juste placer 1, 2 ou 0) et j'ai un peu plus affirmé le découpage entre la gestion du jeu et son affichage.
Et en le codant ça m'a amené à me poser des questions sur tes choix. Par exemple pourquoi un raise si la case est déjà occupée??? Un raise c'est assez catastrophique car s'il n'est pas intercepté via un try/except il fait planter le programme. Donc tu crées volontairement une situation qui va te forcer ensuite à rajouter du code pour justement éviter cette situation (je pars évidemment du principe assez naturel que tu ne souhaite pas que le prog plante quand on choisit une case déjà occupée !!!)

Morpion et IA algo minimax

Python

Vue hybride

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