morpionMinimax/minimax.py

from math import sqrt

class Minimax:
    """Définition de l'algorithme minimax."""
    def __init__(self, terminale: list, humain: str, ordinateur: str) -> None:
        self.terminale = terminale
        self.MIN = humain
        self.MAX = ordinateur

    def evaluation(self, nbAlign: list) -> list:
        """
        `p` -> position

        `nbAlign_i(p, J)` -> le nombre d'alignements réalisables, par le joueur `J`, pour lesquels il a déjà `i` symboles posés.

        f(p) = (3.nbAlign_2(p, humain) + nbAlign_1(p, humain)) - (3.nbAlign_2(p, ordinateur) + nbAlign_1(p, ordinateur))
        """
        pass

    def terminale(self, etat: list) -> bool:
        """Vrai si la partie est terminé."""
        return etat in self.terminale

    def casesVide(self, p: list) -> list: # c'est une liste de coordonées
        """Renvoie la liste des cellules vides depuis un état."""
        pass

    def main(self, n: int, p: list, j: str) -> list: # p state, n depth, j player
        """Évaluation de `p` à une profondeur `n` (joueur j)."""
        if self.terminale(p) or n == 0: # si p terminale ou n = 0
            f = self.evaluation(p)
        else: # = si n > 0
            for Pm in self.casesVide(p):
                x, y = Pm[0], Pm[1]
                p[x][y] = j
                score = self.main(p, n - 1, -j)
                p[x][y] = 0
                score[0], score[1] = x, y

                if j == self.MAX:
                    if score[2] > f[2]:
                        f = score
                else:
                    if score[2] < f[2]:
                        f = score

        return f

class Morpion(Minimax):
    """
    Implémentation de Minimax dans un Morpion.

    Taille par défaut : `3x3`.

    Joueur A est l'humain.

    Joueur B est l'ordinateur.
    """
    def __init__(self, joueurA: str, joueurB: str, taille: tuple = (3, 3)) -> None:
        self.plateau: list = self._definitionPlateau(taille[0], taille[1])
        if len(self.plateau) == 0: # Gestion erreur du plateau
            print("Taille du plateau invalide.")
            return
        self.nbCasesGagnantes = self._recuperationNbCasesGagnantes()
        if len(joueurA) != 1 or len(joueurB) != 1: # Gestion erreur nom des joueurs
            print("Nom des joueurs invalide.")
            return
        super().__init__(self._recuperationEtatsGagnants(), joueurA, joueurB)
        self.joueurA = joueurA
        self.joueurB = joueurB

    def _definitionPlateau(self, x: int, y: int) -> list:
        """
        Renvoie un plateau en fonction de dimensions `x` et `y`

        Valeur = int -> Cellule vide
        """
        if x <= 0 or y <= 0:
            return []
        plateau = []
        numCase = 1
        for i in range(y):
            plateau.append([])
            for _ in range(x):
                plateau[i].append(numCase)
                numCase += 1
        return plateau

    def _recuperationNbCasesGagnantes(self) -> int:
        """
        Renvoie le nombre de cases à aligné pour pouvoir gagner la partie.

        Défini en fonction de la taille du plateau.
        """
        mini = len(self.plateau) # mini correspond au côté le plus petit
        if len(self.plateau[0]) < mini:
            mini = len(self.plateau[0])

        res = round(sqrt(mini) * 2) # fonction qui grandit lentement, basé sur https://www.mathsisfun.com/sets/functions-common.html
        if res > mini: # si res trouvé excède la taille du côté, alors c'est autant que la taille du côté
            res = mini

        return res

    def _recuperationEtatsGagnants(self) -> list:
        """Renvoie une liste de tous les états qui permettent de terminer la partie."""
        self.plateau
        pass

    def afficher(self) -> None:
        """Affiche le plateau."""
        print("\n" * 5) # petit espace par rapport à ce que le terminale de l'utilisateur à afficher dernièrement
        espace = f"\n {'-' * len(self.plateau[0]) * 5}-" # taille des lignes qui séparent les valeurs du plateau
        for i in range(len(self.plateau)):
            print(f"{espace[1:] if i == 0 else espace}", end = "\n ") # on retire le saut de ligne à la première itération
            print("", end = "| ")
            for j in range(len(self.plateau[i])):
                n = self.plateau[i][j]
                if type(n) == int:
                    print(f"{n:02d}", end = " | ") # on rajoute un "0" au chiffre < 10 (comme en C avec `%02d`)
                else:
                    print("%02c" % n, end = " | ") # espace automatique pour pas décaler l'affichage (comme au dessus mais avec la syntaxe de python2)
        print(espace)

    def _caseOccupee(self, x: int, y: int) -> bool:
        """Vrai si la case en `x` et `y` est déjà occupée par un joueur."""
        return type(self.plateau[x][y]) == str

    def _terminer(self) -> bool:
        """Vrai si la partie est terminée."""
        fini = False
        for i in range(len(self.plateau)):
            for j in range(len(self.plateau[i])):
                if self._caseOccupee(i, j): # si case occupé par un joueur
                    rechercheLigne = 0
                    rechercheColonne = 0
                    # les diagonales vont vers la droite
                    rechercheDiagonaleVersBas = 0
                    rechercheDiagonaleVersHaut = 0
                    joueur = self.plateau[i][j]
                    while (rechercheLigne != -1) or (rechercheColonne != -1) or (rechercheDiagonaleVersBas != -1) or (rechercheDiagonaleVersHaut != -1):
                        # -- recherche en ligne --
                        if len(self.plateau[i]) - j >= self.nbCasesGagnantes: # s'il y a techniquement assez de cases devant pour gagner
                            if self.plateau[i][j + rechercheLigne] == joueur:
                                rechercheLigne += 1
                            else: # si l'élément ne correspond pas au joueur c'est que il n'a pas gagné depuis cette case avec cette direction
                                rechercheLigne = -1
                        else: # sinon c'est que ça sert de continuer pour cette ligne
                            rechercheLigne = -1

                        if self.nbCasesGagnantes == rechercheLigne: # si on a trouvé autant de cases à la suite du même joueur qu'il en faut pour gagner
                            fini = True
                            break # si partie finie ça ne sert a rien de continuer, donc on quitte la boucle while

                        # -- recherche en colonne --
                        if len(self.plateau) - i >= self.nbCasesGagnantes: # s'il y a techniquement assez de cases devant pour gagner
                            if self.plateau[i + rechercheColonne][j] == joueur:
                                rechercheColonne += 1
                            else: # si l'élément ne correspond pas au joueur c'est que il n'a pas gagné depuis cette case avec cette direction
                                rechercheColonne = -1
                        else: # sinon c'est que ça sert de continuer pour cette ligne
                            rechercheColonne = -1

                        if self.nbCasesGagnantes == rechercheColonne: # si on a trouvé autant de cases à la suite du même joueur qu'il en faut pour gagner
                            fini = True
                            break # si partie finie ça ne sert a rien de continuer, donc on quitte la boucle while

                        # -- recherche en diagonale vers le bas --
                        if (len(self.plateau) - i >= self.nbCasesGagnantes) and (len(self.plateau[i]) - j >= self.nbCasesGagnantes): # s'il y a techniquement assez de cases devant pour gagner
                            if self.plateau[i + rechercheDiagonaleVersBas][j + rechercheDiagonaleVersBas] == joueur:
                                rechercheDiagonaleVersBas += 1
                            else: # si l'élément ne correspond pas au joueur c'est que il n'a pas gagné depuis cette case avec cette direction
                                rechercheDiagonaleVersBas = -1
                        else: # sinon c'est que ça sert de continuer pour cette ligne
                            rechercheDiagonaleVersBas = -1

                        if self.nbCasesGagnantes == rechercheDiagonaleVersBas: # si on a trouvé autant de cases à la suite du même joueur qu'il en faut pour gagner
                            fini = True
                            break # si partie finie ça ne sert a rien de continuer, donc on quitte la boucle while

                        # -- recherche en diagonale vers le haut --
                        if (len(self.plateau) - self.nbCasesGagnantes >= 0) and (len(self.plateau[i]) - j >= self.nbCasesGagnantes): # s'il y a techniquement assez de cases devant pour gagner
                            idxI = i - rechercheDiagonaleVersHaut # i ne peut pas être <= 0
                            if idxI >= 0 and self.plateau[idxI][j + rechercheDiagonaleVersHaut] == joueur:
                                rechercheDiagonaleVersHaut += 1
                            else: # si l'élément ne correspond pas au joueur c'est que il n'a pas gagné depuis cette case avec cette direction
                                rechercheDiagonaleVersHaut = -1
                        else: # sinon c'est que ça sert de continuer pour cette ligne
                            rechercheDiagonaleVersHaut = -1

                        if self.nbCasesGagnantes == rechercheDiagonaleVersHaut: # si on a trouvé autant de cases à la suite du même joueur qu'il en faut pour gagner
                            fini = True
                            break # si partie finie ça ne sert a rien de continuer, donc on quitte la boucle while

                if fini: # meme chose, on quitte la boucle for (j) si on a fini
                    break
            if fini: # meme chose, on quitte la boucle for (i) si on a fini
                break

        return fini

    def _coordonneesCaseDepuisNumero(self, numero: int) -> tuple[int, int]:
        """Renvoie les coordonnées d'une case."""
        return ((numero - 1) // len(self.plateau[0]), (numero - 1) % len(self.plateau[0]))

    def _placementPiece(self, joueur: str, n: int) -> None:
        """Place la pièce d'un joueur dans le plateau."""
        x, y = self._coordonneesCaseDepuisNumero(n)
        self.plateau[x][y] = joueur

    def _demandeCase(self) -> int:
        """Demande au joueur sur quelle case il veut poser sa pièce."""
        prefix = f"({self.joueurA} - {self.nbCasesGagnantes} cases successives pour gagner)"
        print(f"{prefix} Entrez le numéro de case que vous voulez jouer : ", end = "")
        reponse = -1
        while int(reponse) < 0:
            erreur = ""
            reponse = input()
            if not reponse.isnumeric():
                erreur = "pas un nombre"
            elif int(reponse) > len(self.plateau) * len(self.plateau[0]):
                erreur = "valeur trop grande"
            elif int(reponse) == 0: # < 0 pas considéré comme un nombre avec la fonction `isnumeric`
                erreur = "valeur trop petite"
            else:
                x, y = self._coordonneesCaseDepuisNumero(int(reponse))
                if self._caseOccupee(x, y):
                    erreur = "case déjà occupée"
            if len(erreur) > 0:
                print(f"{prefix} ❌ Valeur invalide ({erreur}), réessayez : ", end = "")
                reponse = -1

        return int(reponse)

    def jouer(self) -> None:
        """Lance la partie de Morpion."""
        while not self._terminer(): # tant que la partie n'est pas terminé
            self.afficher() # affichage du plateau
            reponse = self._demandeCase() # on demande où le joueur veut posé sa pièce
            self._placementPiece(self.joueurA, reponse) # on place la pièce du joueur
        self.afficher() # affichage du plateau final
        print("🎉 Partie terminé, un joueur a gagné !")

if __name__ == "__main__": # Si on lance directement le fichier et on s'en sert pas comme module
    Morpion('X', 'O').jouer() # On lance la partie à l'instanciation du Morpion