乱数で自動対戦！Pythonで作る〇×（Tic Tac Toe）ゲームの実装方法

この記事では、プレイヤーの操作を一切必要としない「自動〇×ゲーム（Tic Tac Toe）」をPythonで実装する方法を紹介します。盤面へのマークはユーザー入力ではなく乱数によって自動的に配置され、各ターンが終わるたびに盤面の状態が表示されます。どちらかのプレイヤーが勝利した時点でゲームが終了し、盤面がすべて埋まって引き分けになった場合は -1 を返します。

使用するのは、Pythonの標準ライブラリ random と、数値計算ライブラリ NumPy の2つのモジュールです。空きマスの中からランダムに場所を選び、プレイヤー1とプレイヤー2が交互にマークを置いていくシンプルな仕組みです。

サンプルコード

import numpy as np
import random
from time import sleep

# まず空の盤面を作成する
def my_create_board():
    return np.array([[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]])

# 盤面上の空きマスをすべて取得する
def my_possibilities(board):
    l = []
    for i in range(len(board)):
        for j in range(len(board)):
            if board[i][j] == 0:
                l.append((i, j))
    return l

# プレイヤーのマークを置く場所をランダムに選択する
def my_random_place(board, my_player):
    selection = my_possibilities(board)
    current_loc = random.choice(selection)
    board[current_loc] = my_player
    return board

# 行がそろっているかチェックする
def my_row_win(board, my_player):
    for x in range(len(board)):
        win = True
        for y in range(len(board)):
            if board[x, y] != my_player:
                win = False
                continue
        if win == True:
            return win
    return win

# 列がそろっているかチェックする
def my_col_win(board, my_player):
    for x in range(len(board)):
        win = True
        for y in range(len(board)):
            if board[y][x] != my_player:
                win = False
                continue
        if win == True:
            return win
    return win

# 斜めがそろっているかチェックする
def my_diag_win(board, my_player):
    win = True
    for x in range(len(board)):
        if board[x, x] != my_player:
            win = False
    return win

# ゲーム全体の勝敗を評価する
def evaluate_game(board):
    my_winner = 0
    for my_player in [1, 2]:
        if (my_row_win(board, my_player) or
            my_col_win(board, my_player) or
            my_diag_win(board, my_player)):
            my_winner = my_player
    if np.all(board != 0) and my_winner == 0:
        my_winner = -1
    return my_winner

# ゲームを開始するメイン関数
def my_play_game():
    board, my_winner, counter = my_create_board(), 0, 1
    print(board)
    sleep(2)
    while my_winner == 0:
        for my_player in [1, 2]:
            board = my_random_place(board, my_player)
            print("Board after " + str(counter) + " move")
            print(board)
            sleep(2)
            counter += 1
            my_winner = evaluate_game(board)
            if my_winner != 0:
                break
    return my_winner

# ドライバーコード
print("Winner is: " + str(my_play_game()))

コードのポイント

• my_create_board()：3×3のゼロ行列で空の盤面を生成します。「0」は空きマス、「1」「2」はそれぞれ2人のプレイヤーのマークを表します。
• my_possibilities()：値が0のマスを座標（タプル）のリストとして収集し、配置可能な場所を返します。
• my_random_place()：random.choice() を使って空きマスから1つを無作為に選び、そこへマークを置きます。
• my_row_win() / my_col_win() / my_diag_win()：行・列・斜めのいずれかが同じマークでそろっていれば True を返す勝敗判定用の関数です。
• evaluate_game()：プレイヤー1と2の双方について勝敗を判定します。盤面がすべて埋まっていて勝者がいない場合は、引き分けとして -1 を返します。
• my_play_game()：sleep(2) により2秒間隔でターンを進め、各手番の後に盤面を出力しながらゲームを進行させます。

実行結果

[[0 0 0]
 [0 0 0]
 [0 0 0]]
Board after 1 move
[[0 1 0]
 [0 0 0]
 [0 0 0]]
Board after 2 move
[[0 1 0]
 [0 0 0]
 [0 0 2]]
Board after 3 move
[[0 1 0]
 [0 0 0]
 [0 1 2]]
Board after 4 move
[[0 1 0]
 [0 0 2]
 [0 1 2]]
Board after 5 move
[[0 1 1]
 [0 0 2]
 [0 1 2]]
Board after 6 move
[[0 1 1]
 [2 0 2]
 [0 1 2]]
Board after 7 move
[[0 1 1]
 [2 1 2]
 [0 1 2]]
Winner is: 1

この例では7手目でプレイヤー1のマークが中央の列（1列目）に3つ並び、勝者が「1」と判定されました。配置は乱数に依存するため、実行するたびに盤面の展開や勝者は変わります。何度か実行して、勝利パターンや引き分け（戻り値 -1）になるケースを観察してみると、動作の理解がさらに深まるでしょう。