世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析

2019-11-18 13:12:10

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供稿：網(wǎng)友

　　前言
　　Robocode在短短的時(shí)間內(nèi)風(fēng)靡全球，全世界的robocode愛好者設(shè)計(jì)出了大量的優(yōu)秀智能機(jī)器人，他們都擁有各自的運(yùn)動(dòng)方式，有的很輕易被擊中，有的卻很難射擊。設(shè)計(jì)一個(gè)好的運(yùn)動(dòng)方式是優(yōu)秀robocode機(jī)器人取勝的要害。上屆世界中級(jí)組冠軍Fermat就是靠他讓敵人難以琢磨的運(yùn)動(dòng)躲過敵人一發(fā)發(fā)的子彈而取得勝利。（當(dāng)然，他的優(yōu)秀的瞄準(zhǔn)射擊也是取勝的要害）怎樣的運(yùn)動(dòng)才能不被敵人擊中，讓敵人琢磨不透呢？這里我把常見的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方式分為4類來詳解。
　　
　　明顯有規(guī)律的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)
　　剛開始玩robocode的很多都會(huì)有這種感覺，Samples里面Walls最強(qiáng)，誰(shuí)都打不到他。Wall就是一種很典型的明顯有規(guī)律的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，他總是直線繞墻走，如圖1：
　　　世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖一）

世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖一）

　　圖1
　　
　　因?yàn)樗鼛缀蹩偸窃趧?dòng)，而Sample里面的機(jī)器人的射擊方法幾乎都是直接射擊敵人的當(dāng)前位置，由于子彈到達(dá)目標(biāo)需要一定的時(shí)間，當(dāng)子彈飛過去的時(shí)候，Wall已經(jīng)不在原來那個(gè)位置了，所以它們總是打不到它，因此在剛開始時(shí)它看起來是那么的強(qiáng)大。但是，Walls并不能算一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)器人，它僅是作為一個(gè)例子來介紹robocode機(jī)器人的制作方法，稍厲害一點(diǎn)的機(jī)器人都能很得心應(yīng)手的射擊它，有的機(jī)器人甚至能槍槍必中的打它。他們大多運(yùn)用了提前量的算法計(jì)算出子彈到達(dá)Walls的時(shí)候Walls大概走的距離，然后攻擊Walls下一步將要行走的地方。至于怎樣編碼實(shí)現(xiàn)，已經(jīng)超出了這篇文章的范圍，你可以參考PRedictive targeting。
　　
　　采取這一類運(yùn)動(dòng)方式的機(jī)器人很多，它們規(guī)律很明顯，很輕易被把握，像SpinBot總是做圓周運(yùn)動(dòng)（圓周運(yùn)動(dòng)的射擊方法可以參見圓周瞄準(zhǔn)），Corners總是躲在角落不動(dòng)……你會(huì)發(fā)現(xiàn)它們都是很輕易對(duì)付的角色，是不是要寫出優(yōu)秀的機(jī)器人就不能用這樣的策略呢？當(dāng)然不是，在人眼看起來有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)，機(jī)器人未必會(huì)認(rèn)為有規(guī)律（這要取決于你的機(jī)器人的分析方法）。非凡是在群戰(zhàn)的時(shí)候，你要顧及大量的敵人，你不可能只關(guān)注一個(gè)敵人的運(yùn)動(dòng)，你要同時(shí)關(guān)注A或關(guān)注B的運(yùn)動(dòng)，因此即使A作了規(guī)律很明顯的運(yùn)動(dòng)，你也很難察覺。
　　
　　典型的例子就是David McCoy的PrairieWolf，你看它群戰(zhàn)的時(shí)候經(jīng)常待在角落做一種繞角落往返運(yùn)動(dòng)，但是你卻未必能很輕易的射擊他，還有就是Paul Evans的SandboxLump，它不僅是在角落往返，而且還夾雜著很多的弧線運(yùn)動(dòng)，如圖2：
　　　世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖二）

世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖二）

　　圖2
　　
　　即使是單挑的時(shí)候，你的機(jī)器人也很難分析出SandboxLump的具體規(guī)律，所以要擊中它并不輕易，確切地說那實(shí)在是太難了。這里我要重要介紹一種被廣泛采用的往返運(yùn)動(dòng)方式，如圖3：
　　　世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖三）

世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖三）

　　圖3
　　
　　假如機(jī)器人R1在A,B之間作直線往返運(yùn)動(dòng)，某一時(shí)刻機(jī)器人R1和機(jī)器人R2在如圖所示位置，R1目前是直線運(yùn)動(dòng)。假如R1的擺幅小于R1到R2的距離，R2用直線提前量的射擊方法，射擊點(diǎn)在B點(diǎn)右邊的C點(diǎn)，它發(fā)射了子彈，但是R1運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的時(shí)候忽然反向向A行駛，到達(dá)A后又返回向B行駛，如此反復(fù)，R2的子彈就總是打在A點(diǎn)偏左或者B點(diǎn)偏右的地方。這就是往返運(yùn)動(dòng)的迷惑性，哈哈，R1能迷惑敵人了，它很強(qiáng)了吧？不，假如R1的擺幅大于R1與R2的距離。如圖所顯假設(shè)R2在R2’的位置，它計(jì)算的射擊點(diǎn)C’在AB之間，這樣的話則可以擊中敵人，所以往返運(yùn)動(dòng)也不一定總能使敵人打偏，靠你比較近的敵人就顯得非常危險(xiǎn)。還有優(yōu)秀的機(jī)器人一般能識(shí)別往返運(yùn)動(dòng)的敵人，它能計(jì)算出你往返的距離，這樣你可能就被別人百發(fā)百中了。所以假如你要采用這樣的方法的話，可以添加一些其他因數(shù)，比如說弧線往返運(yùn)動(dòng)，往返運(yùn)動(dòng)隨機(jī)距離等等。
　　
　　隨機(jī)性很強(qiáng)的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)
　　當(dāng)你把握了對(duì)付Wall和SpinBot的射擊方法后，你是否又覺得Sample里面的Crazy也是個(gè)令人頭疼的家伙？你用分別用對(duì)付Corner,Walls和SpinBot的射擊方法跟他對(duì)戰(zhàn)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)這三種方法都能打中他，但是命中率都沒有打Corner,Walls和SpinBot他們高，這里我做了個(gè)測(cè)試：分別用三種方法來對(duì)付Crazy，測(cè)試結(jié)果如下表1：
　　
　　子彈參數(shù)
　　射擊方法　　　　　　　　　　　　命中未中　命中率
　　對(duì)付Corner的當(dāng)前位置射擊方法　　　5　　40　 %11.11
　　對(duì)付Walls的直線提前量射擊方法　　 8　　24　 %25
　　對(duì)付SpinBot的圓周提前量射擊方法　 7　　17　 %29.16
　　
　　他雖然總是做弧線運(yùn)動(dòng)，但是這次弧線運(yùn)動(dòng)停止后又會(huì)開始另一個(gè)方向的弧線運(yùn)動(dòng)。可能你看了Crazy的源代碼后你會(huì)懷疑，代碼里面一個(gè)類似Math.random()的語(yǔ)句都沒有，怎么稱這種運(yùn)動(dòng)是隨機(jī)性很強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)呢？這里的隨機(jī)性是相對(duì)于你的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析程序的：由于他總是時(shí)而轉(zhuǎn)動(dòng)，時(shí)而停止換一個(gè)方向，時(shí)而向前，時(shí)而向后，撞到墻又會(huì)改變方向。一般的機(jī)器人都難以分辨這種改變，所以通常也稱它為隨機(jī)的運(yùn)動(dòng)。
　　
　　雖然他的隨機(jī)性很強(qiáng)，但是用對(duì)付SpinBot的圓周提前量射擊方法也達(dá)到%29.16的好成績(jī)，顯然這樣的運(yùn)動(dòng)也不是很理想。更明顯的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)是在代碼里加入了類似ahead(Math.random()*200),turnLeft(Math.random()*360)這樣的代碼，這樣隨機(jī)性就更強(qiáng)，連此機(jī)器人的作者也不知道它的下一步會(huì)采取怎樣的運(yùn)動(dòng)，你又如何提前預(yù)知呢？那么……這樣運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人是否就打不中呢？你從對(duì)付Crazy的射擊命中率表可以看出，雖然我采取對(duì)付另一種有規(guī)律運(yùn)動(dòng)方式的的射擊策略來對(duì)付一種我不知道的運(yùn)動(dòng)方式是不合理的，但是我卻往往也能打中它，而且命中率并不低。為什么呢？我舉個(gè)例子吧，假設(shè)我采取對(duì)付Wall的直線提前量射擊方法射擊Crazy，如圖4：
　　　世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖四）

世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖四）

　　圖4
　　　

世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖五）

　　圖5
　　
　　我認(rèn)為它走的是直線，這顯然是錯(cuò)誤的，但是在我離它比較近的時(shí)候，雖然射擊的是如圖的B’點(diǎn)而R1運(yùn)動(dòng)到了C點(diǎn)，考慮到機(jī)器人有一定的高寬度，R2也仍然能打到它。
　　
　　對(duì)于另外一種直線隨機(jī)距離往返運(yùn)動(dòng)的機(jī)器人（前面提到過的一個(gè)建議Random），你可以看圖5。你計(jì)算到假如你射擊B的話，子彈到達(dá)B點(diǎn)的時(shí)候敵人R1也恰好到達(dá)B點(diǎn)處，但是R1隨時(shí)都有可能改變方向返回，這取決于random()方法。假如剛開始ahead(Math.random()*200)中Math.random()返回一個(gè)很大的值，大到足以使R1運(yùn)動(dòng)到Ｂ點(diǎn)甚至超過Ｂ點(diǎn)，那么你將擊中敵人；假如這個(gè)返回值很小，使R1還沒到達(dá)Ｂ處就返回了，這樣你這發(fā)子彈就浪費(fèi)了。所以說你仍然有機(jī)會(huì)擊中它，它并不是難以把握的，只是什么時(shí)候能擊中什么時(shí)候不能擊中，誰(shuí)都說不清楚。
　　
　　對(duì)瞄準(zhǔn)有干擾性的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)
　　看了上面兩種運(yùn)動(dòng)方式的分析，也許在你心頭有這樣的想法，我先以一種很明顯的規(guī)律運(yùn)動(dòng)，等敵人誤認(rèn)為我是那種方式運(yùn)動(dòng)后馬上改變?yōu)榱硪环N規(guī)律，然后等敵人意識(shí)到現(xiàn)在的運(yùn)動(dòng)規(guī)律后我又改變?yōu)樵瓉砟欠N，這樣敵人是否就被我迷惑了呢？呵呵，的確，這樣是一種很不錯(cuò)的方法，許多優(yōu)秀的機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)有不同程度的干擾迷惑性。我還是先舉個(gè)例子來說說吧。假如一個(gè)機(jī)器人一開始不動(dòng)，你會(huì)采取怎樣的射擊方法呢？一般都會(huì)用對(duì)付Corner的當(dāng)前位置射擊方法吧？但是當(dāng)你發(fā)射子彈后，它又開始直線運(yùn)動(dòng)了，這時(shí)假如你的炮管冷卻度為0的話，你采取第二次射擊，你怎么辦？用對(duì)付Corner的當(dāng)前位置射擊方法？你顯然打不中它，因?yàn)樗趧?dòng)，但是假如用對(duì)付Walls的直線提前量射擊方法的話，你能肯定它不會(huì)在下一個(gè)周期（滴答）停下？這是一種典型的對(duì)瞄準(zhǔn)有干擾性的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)，優(yōu)秀的機(jī)器人Wolverine就是采用了這種方法，它能探測(cè)敵人什么時(shí)候發(fā)彈，在敵人發(fā)彈的一瞬間改變運(yùn)動(dòng)方式如圖6：（具體請(qǐng)見躲避子彈）
　　世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖六）

世界robocode機(jī)器人的四大運(yùn)動(dòng)方式分析（圖六）

　　圖6
　　
　　這樣的運(yùn)動(dòng)方式通過代碼已經(jīng)很難把握它的具體變化規(guī)律，因此在Wolverine剛出來的時(shí)候沒有幾個(gè)機(jī)器人能打敗Wolverine。后來優(yōu)秀的機(jī)器人不斷進(jìn)展，有的能計(jì)算敵人停留了多久就會(huì)動(dòng)，動(dòng)了多遠(yuǎn)又會(huì)停止，雖然不能很精確，但是總能時(shí)而擊中它了。
　　
　　更先進(jìn)的干擾運(yùn)動(dòng)有先小距離往返運(yùn)動(dòng)，然后走一段比較長(zhǎng)的距離（比如xieming的CX1.33，文件名為cx.MinixHT_1.33）；還有先往一個(gè)方向直線運(yùn)動(dòng)，估算敵人子彈快要擊中自己的時(shí)候改變運(yùn)動(dòng)方向，下一個(gè)子彈快擊中時(shí)又改變方向（如Glyn Davies的Mooserwirt2）等等。很多優(yōu)秀的機(jī)器人都采用了類似的運(yùn)動(dòng)方式，怎樣才能不被干擾？怎樣才能識(shí)別干擾？沒有一種識(shí)別所有干擾的萬(wàn)能方法，因此只能針對(duì)特定一種或某一類干擾進(jìn)行處理，比如CX1.33的干擾，你可以記下它的較長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)距離平均（這里用L表示）是多少?當(dāng)他運(yùn)動(dòng)距離超過了小距離往返運(yùn)動(dòng)的那個(gè)距離的時(shí)候，你就不要以為他還會(huì)掉頭回去或者就一直走下去，它應(yīng)該大概在走了L距離后返回。對(duì)于眾多的運(yùn)動(dòng)方式，怎樣識(shí)別一個(gè)干擾又是一個(gè)難題，所以在射擊優(yōu)秀的機(jī)器人時(shí)，命中率一般不會(huì)太高。
　　
　　怎樣讓別人不斷的被干擾成為設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)的重點(diǎn)，也是樂趣所在。當(dāng)你設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)方式不斷的迷惑敵人的時(shí)候，你是否有種嬉笑歡快的感覺呢！：）
　　
　　依據(jù)對(duì)方發(fā)彈或者運(yùn)動(dòng)而采取的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)
　　
　　前面我們講到的Wolverine在敵人發(fā)彈后才開始運(yùn)動(dòng)，是否他也屬于這一類呢？的確，它的運(yùn)動(dòng)方式也應(yīng)該同時(shí)屬于依據(jù)對(duì)方發(fā)彈或者運(yùn)動(dòng)而采取的被動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
　　
　　還有一些優(yōu)秀的機(jī)器人很類似Wolverine，它們也是在敵人發(fā)彈后才開始運(yùn)動(dòng)，但是他們又有很多不同，假如

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