02-棋盘游戏的基础组件

8.1　棋盘游戏的基础组件

与本书中大多数更复杂的问题一样，解决方案应该尽可能保持通用。对于对抗搜索（adversarial search）而言，这意味着搜索算法不能仅适用于某个游戏。下面就从定义一些简单的基类开始，这些基类定义了搜索算法需要用到的所有状态。稍后，我们可以为特定的游戏（井字棋和四子棋）生成该基类的子类，并把子类提供给搜索算法从而开始“玩”游戏。代码清单8-1给出了这些基类。

代码清单8-1　board.py

from __future__ import annotations
from typing import NewType, List
from abc import ABC, abstractmethod
Move = NewType('Move', int)
class Piece:
    @property
    def opposite(self) -> Piece:
        raise NotImplementedError("Should be implemented by subclasses.")
class Board(ABC):
    @property
    @abstractmethod
    def turn(self) -> Piece:
        ...
    @abstractmethod
    def move(self, location: Move) -> Board:
        ...
    @property
    @abstractmethod
    def legal_moves(self) -> List[Move]:
        ...
    @property
    @abstractmethod
    def is_win(self) -> bool:
        ...
    @property
    def is_draw(self) -> bool:
        return (not self.is_win) and (len(self.legal_moves) == 0)
    @abstractmethod
    def evaluate(self, player: Piece) -> float:
        ...

Move 类型代表游戏中的一步棋（move），本质上它只是一个整数。在井字棋和四子棋之类的游戏中，可以用整数来表示一步棋，指示棋子应该放置在哪个方格或列。 Piece 是一个基类，用于表示游戏棋盘上的棋子。 Piece 还兼有回合指示器的作用，因此它需要带有 opposite 属性。我们必须知道给定回合之后该轮到谁走棋了。

提示 　因为在井字棋和四子棋游戏中每人只有一种棋子，所以 Piece 类在本章中可以兼有回合指示器的作用。而对于像国际象棋这种更复杂的游戏，棋子的类型有很多种，回合可以用一个整数或布尔值来指示。或者，更复杂的 Piece 类型也可以用“颜色”属性来指示回合。

棋盘的状态实际是由抽象基类 Board 维护的。针对本章搜索算法将要计算的游戏，我们需要能够回答以下4个问题：

• 该轮到谁走啦？
• 在当前位置上有哪些符合规则的走法？
• 游戏有人赢了吗？
• 游戏平局了吗？

对很多游戏而言，最后的是否平局问题实际上是前两个问题的组合。如果游戏没有人赢，也没有符合规则的棋步可走，那就是出现平局了。因此抽象基类 Game 就带了 is_draw 属性的具体实现。此外，我们还需要能实现以下操作：

• 从当前位置走到新的位置；
• 评估当前位置，看看哪位玩家占据了优势。

Board 的每个方法和属性分别代表了上述某个问题或操作。在游戏术语中， Board 类也可以被称作“棋局”（Position），但这里我们将用该命名来表示每个子类中更具体的内容。