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Juego de la Escoba con jugador controlado por el
ordenador
Jesús Padilla Hidalgo
Universidad Carlos III Madrid
Avda. de la Universidad 30, Leganés
Madrid,España
[email protected]
Resumen
Palabras clave
Juego de la escoba, IA,JAVA.
1.INTRODUCCIÓN
1.1
El juego de la escoba
La escoba es un antiguo juego italiano (su origen se remonta al
siglo XVI), cuyo nombre original es Scopa. Este juego pertenece
a un grupo en el que los jugadores tratan de «capturar» o «pescar»
cartas que hay sobre la mesa utilizando las que tienen en la mano,
bien formando combinaciones especiales, bien por la relación de
la carta de la mano con las descubiertas sobre la mesa que se
recogen. Existen diversas variantes de la escoba: la escoba
propiamente dicha, la escoba de quince, la escoba científica.
Fuera de Italia, la escoba por antonomasia es la escoba de quince.
1.2
Reglamento
El objetivo del juego es conseguir el máximo de puntos gracias a
las cartas capturadas. Las partidas de escoba se disputan entre dos,
tres o cuatro jugadores. Cuando son dos o tres los jugadores, cada
uno de ellos juega individualmente para sí mismo; en cambio,
cuando los jugadores son cuatro suelen formar dos parejas que
juegan en equipo. También pueden tomar parte seis jugadores que
deben formar tres parejas de jugadores.
Para jugar a la escoba se utiliza la baraja italiana de 40 cartas, que
es igual en contenido -aunque de dibujos distintos- a la española.
También puede utilizarse una baraja inglesa adaptada, es decir, sin
los ochos, los nueves ni los dieces.
En realidad, dado que el valor de las cartas durante el juego va del
uno al diez, es más sencillo utilizar una baraja inglesa sin figuras
(de este modo se puede dar a cada carta el valor de su índice). En
caso de utilizar una baraja española, puede tomarse la de 48 cartas
y retirar los caballos y los reyes, con lo que quedan cuarenta
cartas, cuyos índices van del 1 al 10.
El juego comienza repartiendo el mazo en tres cartas para cada
jugador y poniendo cuatro cartas boca arriba sobre el tapete. Es
jugador que empieza (la mano) es el que se encuentra a la derecha
del que reparte (el pie) y por lo tanto el primero en jugar una carta
para intentar hacer baza.
Un jugador juega la carta que más le convenga de entre las que
tiene en la mano, poniéndola sobre el tapete y tratando de sumar
15 puntos con esta carta y cuantas pueda de las que están en la
mesa. Si lo consigue recoge las mismas, dejando sobre el tapete
las cartas sobrantes (las cartas que se recogen se sitúan en un
montón junto al jugador boca abajo). Si consigue sumar 15 puntos
con todas las cartas del tapete se dice que ha hecho una escoba.
En ese caso al recoger las cartas para ponerlas con el resto de las
bazas ganadas se suele poner una de las cartas boca arriba y
cruzada con el resto de sus cartas a modo de marca para poder
contar al final de la mano los puntos ganados. Como es lógico el
siguiente jugador después de una escoba no podrá hacer baza y se
limitará a poner una carta sobre el tapete.
Cuando el jugador que reparte las cartas se encuentra que las
cuatro que ha descubierto sobre el tapete suman 15, se dice que
tiene escoba de mano, y pasa a adjudicarse la baza como propia
señalando además la escoba conseguida. También puede darse el
caso de que se encuentre con que estas cuatro cartas formen dos
pares de cartas que suman 15 cada par, en ese caso habrá
conseguido dos escobas de mano, ganando ambas bazas de salida.
Además si las primeras dos suman 15 a pesar que las 2 cartas
siguientes no lo sumen las primeras van a formar escoba y pasan a
la baza del jugador.
Por último, una vez jugadas las tres cartas de cada jugador
repartidas inicialmente, el encargado de repartir (el pie), dará tres
cartas más a cada uno en el mismo orden que se hizo antes, pero
sin poner ninguna sobre el tapete, ya que en éste habrán quedado
las sobrantes de las bazas anteriores. A continuación se procede
del mismo modo a jugar sus cartas cada jugador y a repartir otras
tres hasta que se haya finalizado el mazo.
Cuando todos los jugadores han jugado sus cartas y no quedan
más para repartir, habrán quedado sobre el tapete una o varias
cartas con las cuales es imposible sumar 15. En ese momento se
ha de verificar que las cartas sobrantes suman 10, 25, 40 ó 55,
esto es matemáticamente cierto y de no ser así indicaría que
alguno de los jugadores ha cometido un renuncio en alguna de sus
jugadas. Si efectivamente suman una de esas cantidades, serán
recogidas por el jugador que ganó baza por última vez y las
contará como suyas en el recuento final de puntos.
1.3 Recuento de los puntos
Una vez agotadas las cartas se procede al recuento de los puntos:
•Un punto por cada escoba.
•Un punto al que tiene más cartas, más otro adicional si los
restantes jugadores tienen, todos ellos, menos de 10 cartas.
Ejemplo:
•Un punto al que tiene más sietes, o por tener setenta,
también llamado primera: la mayor suma de 4 cartas menores de 8
de diferentes palos. El punto que se disputa depende de las reglas
locales; más un punto extra si se tienen los 4 sietes de la baraja.
import java.applet.Applet;
•Un punto al que tiene más oros. 2 puntos en caso de tener
todos los oros.
{
import java.awt.Graphics;
public class HolaMundo extends Applet
public void paint(Graphics g)
{
•Un punto si tiene el 7 de oros (también llamado el velo).
Se procederá a anotar la puntuación de esa mano y a sumar las
puntuaciones de las demás manos jugadas.
Dependiendo de las reglas con las que se juegue, en caso de que
dos jugadores empaten en el máximo número de cartas, oros o
sietes, o bien no se concede el punto a nadie, o bien se le da un
punto a cada jugador del empate.
g.drawString("Hola mundo", 50, 25);
}
}
Figura 1. Ejecución del applet en Firefox sobre Windows
Gana el jugador que en sucesivas manos llega antes a conseguir
los puntos fijados al principio de la partida (normalmente 21).
2.EL JUEGO DE LA ESCOBA
Para la realización de este proyecto se ha creado un applet java
que incluye la lógica de juego de la escoba.
2.1
Applets java
Los applets pueden utilizar cualquier tipo de objetos, incluidos los
objetos de awt o java swing. En particular un applet puede crear
botones, ventanas independientes, canvas para despliegue general,
etc.
Lo que no puede hacer un applet es acceder a archivos o abrir
conexiones con cualquier computador en la red. Sólo puede abrir
conexiones con el computador desde donde se recuperó el applet.
Un applet se crea extendiendo la clase Applet, que a su vez es una
subclase de Panel. Un applet se distingue porque posee los
siguientes métodos:
•init(): Se invoca cuando se carga el applet y se usa para
inicializar el applet.
•start(): Se invoca cada vez que el usuario visita la página Web. El
applet permanece cargado.
•stop(): Se invoca cuando el usuario abandona la página Web. Si
el usuario revisita la página y el applet todavía esta cargado,
entonces se invocará start (sin init).
Los applets java normalmente se incluyen en páginas web y se
ejecutan mediante la máquina virtual de java. Para incorporar un
applet en una pagina web sólo hay que usar usando las siguientes
instrucciones html:
<applet codebase=examples code=GuiApplet.class
width=550 height=200>
... (parámetros)
</applet>
•destroy(): Se invoca justo antes de que el navegador Web
destruya el applet. Sirve para cerrar archivos, cerrar conexiones y
realizar otras labores. No es necesario liberar objetos porque el
recolector de basura sabe hacerlo.
En donde:
•String getParameter(String nombre): se usa para recuperar
parámetros que se espeficican en la página Web en donde se ubica
el applet.
•code: es el nombre del archivo que contiene el bytecode de la
clase ya compilada.
•codebase: es el directorio que contiene la clase del applet. En
este caso el directorio es relativo al directorio en donde se
encuentra la página Web.
•width y height: es el tamaño del rectángulo que ocupará el applet
en la página Web.
Figura 3. Cartas del jugador humano (recuadradas en rojo)
Entre las etiquetas applet y /applet se pueden colocar parámetros
para el applet con:
<param name=UNARGUMENTO value="valor">
Estos parámetros se reciben en el applet con:
String arg= miApplet.getParameter("UNARGUMENTO");
En nuestro caso el código de invocación del applet es el siguiente:
<APPLET CODE="Escoba.class" WIDTH=100% HEIGHT=100%
alt="El explorador ve el applet pero no funciona">
El explorador esta ignorando el applet!!!
</APPLET>
Por alguna razón, el applet propuesto no funciona bajo Linux.
Aunque en teoría, al ejecutarse dentro de una máquina virtual de
java, debería ser multiplataforma sin necesidad ningún tipo de
cambio, en la practica esto no es así. Por este motivo se ha
incluido un código oculto que solo se muestra cuando el
explorador ve el applet pero por algún motivo no lo ejecuta.
Figura 2.Ejecución del applet en Konqueror sobre Linux
Las cartas del jugador humano se encuentran en la parte inferior
de la pantalla. Serán las que el jugador utilice para puntuar, al
hacerlo una animación se llevará las cartas fuera de la pantalla.
Para utilizar las cartas de la mano correctamente éstas son las
últimas que deben ser seleccionadas. Para sumar 15, primero se
seleccionan las cartas de la mesa que se quieren utilizar, en ese
momento aparecerán recuadradas en amarillo, por último, se
seleccionará las cara de la mano con la que se desee sumar 15.
Figura 4. Cartas del jugador del ordenador (recuadradas en rojo)
2.2
Estructura del juego
El juego, como todos los programas en java está estructurado en
una serie de clases. La clase principal es Escoba, donde se cargan
todos los recursos del juego incluidas las imágenes de las cartas,
situadas en la carpeta mazo. Una vez cargados es la clase Juego la
que se encarga de ir controlando el juego. En esta clase también se
incluye la parte del código que toma las decisiones del jugador
controlado por el ordenador.
La zona de juego está repartida en 4 zonas claramente definidas:
Las cartas del jugador controlado por el ordenador se encuentran
en la parte superior de la pantalla. De la misma forma que en el
caso del jugador humano, al puntuar una animación se llevará las
cartas fuera de la pantalla. Durante la mayor parte de la partida las
cartas del ordenador estarán ocultas, de hecho, solo se descubren
cuando el jugador controlado por el ordenador utiliza una carta
para sumar 15.
Figura 5. Cartas en la mesa (recuadradas en rojo)
directamente el numero de escobas que ha conseguido a lo largo
del juego. Al contrario que el resto de las puntuaciones que se
calculan al final, las escobas que se consiguen durante el juego,
puntúan inmediatamente después de conseguirse.
2.3
Funcionamiento
El funcionamiento del juego es muy sencillo, el jugador debe
seleccionar primero las cartas de la mesa con las puede sumar 15
y acto seguido seleccionar la carta de su mazo con la que quiere
hacerlo. Si efectivamente la combinación suma 15 las cartas se
retiraran y se sumarán a los puntos del jugador.
Figura 7. La selección de cartas
Las cartas de la mesa son las que utilizarán ambos jugadores para
sumar 15. en el caso del jugador controlado por el ordenador, esto
se hace de forma totalmente automática ya que las cartas no se
seleccionan sino que el ordenador pasa a retirarlas directamente.
En el caso de jugador jugador humano, este selecionará las cartas
de la mesa, que pasarán a estar recuadradas en amarillo para
posteriormente seleccionar las carta de su mano con la que quiere
hacer escoba.
Figura 6. Marcador
Como ya se ha mencionado, durante el juego solo se lleva la
puntuación de las escobas, y al final de la partida se recuentan las
cartas y se calcula la puntuación final. Es muy importante no
realizar este proceso a la inversa. En las pruebas que se han
realizado ha sido bastante común que el jugador tienda a
seleccionar primero la carta de su mano que quiere usar y después
las cartas de la mesa con las que quiere sumar 15.
3.PROBLEMAS ENCONTRADOS
3.1 Incompatibilidades con Linux
En esta figura se muestra el final de del juego. Al final del juego
se hace un recuento total de las escobas. En en el marcador,
situado a la derecha se indica la puntuación de cada jugador de la
siguiente manera. En el apartado de cartas se muestra el numero
de cartas que ha obtenido cada jugador, el jugador que obtenga
más cartas obtendrá una escoba. En total hay 40 cartas. En el
apartado velos se indicará que jugador a conseguido el 7 de oros.
Aquel que lo haya conseguido obtendrá una escoba. En el
apartado oros se indican los oros obtenido por cada jugador. En
total hay 10 oros en el juego, el que obtenga más oros obtendrá
una escoba. En el caso de los sietes, se indica con 1 uno el
jugador que ha obtenido más sietes, jugador que obtendrá una
escoba. El caso de las escobas es diferente. en el se contarán
Una de las dificultades que se han encontrado a la hora de
desarrollar es la falta de compatibilidad con plataformas diferentes
a Windows, ver figura 2. Aunque en principio la maquina virtual
debería abstraer al applet la plataforma, en realidad no ocurre. Por
ello, al cargar el applet, aunque el navegador no da ningún tipo de
error no llega a crear la ventana del applet.
3.2 Fenómeno del doble buffer
Otro de los problemas a los que ha habido que enfrentarse es el
fenómeno conocido como doble buffer o double-buffering.
Al mostrar gráficos con las técnicas estándar, las imágenes suelen
aparecer a trozos o con parpadeo al irse dibujando
secuencialmente en la pantalla. Las aplicaciones Java permiten
que los programas dibujen en memoria, para luego ir mostrando la
imagen completa de forma suave.
Este es el proceso conocido como doble-buffering, y tiene dos
ventajas fundamentales sobre el proceso normal de pintar o
dibujar directamente sobre la pantalla:
Primero, el usuario ve aparecer de golpe la imagen en la pantalla.
Mientras el usuario está viendo esa imagen, el programa está
generando la siguiente para mostrarla de golpe a continuación, y
así una y otra vez.
Segundo, la técnica de doble-buffering involucra un objeto Image,
que se puede pasar directamente a varios métodos. Esta capacidad
para manipular objetos Image permite descomponer las rutinas de
dibujo en componentes funcionales, en lugar de un enorme
método paint().
No obstante, el doble-buffering sólo debe usarse para animaciones
gráficas, no como método normal. Lo usual en otras aplicaciones
sería repintar la zona que interese solamente.
Sin embargo a la hora de realizar las animaciones incluso
utilizando el método paint(), ha sido imposible eliminando el
parpadeo en las animaciones en las que se arrastran cartas. Sin
embargo, si en vez de fondo verde oscuro, se utiliza un fondo
negro, este parpadeo desaparece. Todavía no se ha encontrado una
explicación a este fenómeno.
4.La inteligencia artificial
Como corresponde a un trabajo de esta asignatura, a la hora de
realizar el diseño se tuvo como una factor fundamental que el
jugador del ordenador tuviera una inteligencia artificial creíble.
Para ello se ideo un sistema más o menos complejo para que el
jugador controlado por el ordenador tomara su decisiones. Este
sistema tenía en cuenta las cartas que habían sido lanzadas por lo
jugadores y estaban en los mazos de puntos así como las cartas
que el jugador controlado por el ordenador tenia en la mano, para
hacer una predicción de las posibles cartas del jugador humano,
así elegir la mejor jugada teniendo en cuenta las posibles replicas.
A la hora de implementar dicho sistema de inteligencia artificial
se decidió hacer la implementación en dos fases. En la primera, el
jugador controlado por el ordenador elegiría su mejor jugada y en
la segunda fase, ademas, comprobaría las posibles replicas,
llegando a una solución de compromiso entre la mejor jugada
propia y la peor replica del contrario. Era de esperar, que sobre
todo en las ultimas manos, al haber pocas cartas en el mazo, el
jugador controlado por el ordenador fuera capaz de predecir con
cierta precisión las cartas del contrario.
A la hora de la verdad, solo se llegó a implementar la primera fase
por un motivo fundamental, al realizar las pruebas con este
modelo se comprobó no solo que el sistema funcionaba, sino que
funcionaba muy bien y se acercaba enormemente a la forma de
pensar de un jugador humano, que no es capaz de memorizar
todas las cartas de la mesa. En resumen, el jugador controlado
por el ordenador no solo era capaz de jugar razonablemente bien,
sino que ganaba al jugador humano la mayoría de las veces
dejando el destino de la partida en manos del azar. Esto es debido
a que el jugador controlado por el ordenador piensa de la misma
forma que un jugador humano, es decir, la jugada inmediata, y sin
embargo, nunca comente errores.
Esta paridad de pensamiento permite que las cartas que le
aparecen a ambos jugadores ayuden a uno o a otro, permitiendo
un juego equilibrado. Si con este sistema tan poco depurado, el
nivel de dificultad ya es bastante aceptable, se pensó que
implementar la segunda fase solo conseguiría que el jugador
humano perdiera todas las manos, haciendo que el juego resultara
aburrido.
4.1 Fase 1: Decisiones tomadas sobre datos
conocidos.
En la primera fase, el objetivo fundamental es que el ordenador
sea capaz, a partir de sus cartas y de las cartas de la mesa, sea
capaz de elegir la jugada que más le conviene.
Como se ha visto en el apartado de reglamento, al finalizar el
juego el jugador que gana es aquel que posee más escobas. El
objetivo es seleccionar las jugadas que puntúen como una escoba
o que me den más oportunidad de hacerlo.
En principio, para el sistema de inteligencia artificial se diseño un
sistema de puntuaciones. Una jugada de 1 punto era aquella que
puntuaba como una escoba, una jugada de 0,3 es aquella que me
da el tercio de una escoba, por ejemplo una jugada que involucre
2 oros. Con 6 oros nos aseguramos una escoba, porque en el mazo
solo hay 10 y es imposible que nadie tenga más de 4. Una jugada
con un el 7 de oros implica forzosamente una jugada con más de
un punto ya que solo por tener el 7 de oros conseguimos una
escoba más las caras que nos llevemos.
Este sistema de debe depurar un poco, por ejemplo es mejor una
jugada con el 7 de oros que hacer escoba con otra carta porque,
aunque con la escoba te lleves más cartas, el 7 de oros si no
puedes sumar 15 tienes que tirarlo, ofreciéndole una escoba en
bandeja al contrario.
4.2 Fase2: Decisiones tomadas sobre datos
estadísticos
El sistema de puntuaciones se puede extender al jugador contrario
utilizando un sistema básico de probabilidades. Si el jugador
controlado por el ordenador tiene una probabilidad de un 30% de
tener una carta con la que hacer escoba, le daremos una
puntuación de 0.3. De esta forma podemos comparar nuestras
jugadas con las del contrario, aunque como se explico
anteriormente este sistema no se llego a implementar.
Utilizando este sistema el jugador controlado por el ordenador
puede ademas de realizar las mejores jugadas para el entorpecer al
jugador humano, reduciendo sus posibilidades de puntuar.
Los casos más claros se producen cuando puedes hacer una
jugada que deje cartas en la mesa con una valor menor que 5 o
una combinación para la que se necesite una cartas que ya han
salido.
4.3 Sistema de toma de decisiones
implementado
El sistema de tomas de decisiones esta implementado en la clase
Juego en el método cpuElegirCartas().
Para comenzar el ordenador comprueba que en la mesa hay cartas,
en el caso de que esto no sea así será imposible hacer una escoba,
y la CPU intentara lanzar una carta con un valor inferior a cinco
para que el contrario tampoco pueda hacer escoba en su turno.
El siguiente paso es comprobar el 7 de oros está en la mano.
Teniendo en cuenta que el 7 de oros puntúa como una escoba, es
importante utilizarlo cuanto antes, para minimizar la posibilidad
de tener que tirarlo sin poder sumar 15 y que se lo quede el
contrario.
Una ves que se ha comprobado que es posible hacer escoba y que
el 7 de oros no está en la mano se pasa a buscar una escoba en
concreto. Para ello se utiliza el típico algoritmo de búsqueda en
profundidad, comprobando para cada carta de nuestra mano si
podemos sumar 15 con las cartas de la mesa.
Si no se puede sumar 15 con ninguna de las cartas de la mesa, el
ordenador seleccionará una carta al azar para lanzar.
5.Lineas futuras
Como en cualquier proyecto ha habido alguna carteristas que no
se han añadido al juego principalmente por falta de tiempo y para
prevenir errores.
El primer caso, ya explicado, es el de la inteligencia artificial.
Sería interesante que el juego contase con diferentes niveles de
dificultad para adaptarse mejor a cada jugador, desde el jugador
casual, hasta el experto en el juego de la escoba.
En el nivel más fácil se podría incluir la posibilidad de que el
jugador controlado por el ordenador no sumase 15 siempre que
pudiese. De la misma forma en el nivel más difícil se
implementaría la segunda segunda fase de inteligencia artificial
propuesta.. Además se podría seleccionar la carta aleatoria, en
caso de no poder sumar 15, según algunos criterios, como por
ejemplo intentar no seleccionar los 7 o los oros.
Otra factor que se podría mejorar es el de las animaciones.
Aunque se ha intentado utilizar la técnica de doble buffer a la hora
de realizar las animaciones, ha sido imposible evitar el efecto
parpadeo. De esta forma, cuando las cartas se deslizan por la
pantalla a aparece un efecto de parpadeo al moverse.
Otra idea que se podría implementar fácilmente es pasar de
realizar el conteo de los punto a hacerlo durante la duración de
juego. Aunque en el juego se cuentan escobas, por ejemplo se
podría contar también el 7 de oros que cuenta como una escoba
asegurada, o dale la escoba de los oros al primer jugador que
tenga 6 oros, sin necesidad de esperar a terminar la partida, etc.
6. Conclusiones
Durante el transcurso de este trabajo se han llegado a algunas
conclusiones interesantes.
La principal conclusión a la que podemos llegar después de la
realización del trabajo es que no es necesario implementar un
sistema de toma de decisiones demasiado complicado para
conseguir un jugador controlado por el ordenador se comporte de
una forma realista.
La segunda conclusión a la que podemos llegar es que aunque el
juego se realice como applet en java es necesario prestar atención
a su portabilidad. Aunque en teoría la máquina virtual de java
debería abstraer al programador de todo lo referente a
portabilidad, en la realidad nos podemos encontrar con que si no
se presta atención al código en cada fase del desarrollo y se va
probando en diferentes plataformas, se puede dar el caso de que el
applet presente incompatibilidades con algunos sistemas
operativos, y al encontrarse en una fase avanzada del desarrollo
sea difícil corregir el código para evitarlo.
Para finalizar, simplemente resaltar que mediante java AWT y
java Swing es posible realizar aplicaciones gráficas sencillas sin
necesidad de unos conocimientos de programación avanzados,
aunque para conseguir unos buenos resultados es necesario tener
cuidado y solventar desde el principios posibles problemas como
el del doble-buffer.
7. Bibliografía
[1]Wikipedia, página sobre la escoba. DOI=
http://es.wikipedia.org/wiki/Escoba_del_15
[2]http://eddi.ith.mx/Curso/Contenido/Applets.htm