Spiele-KI mit Python programmieren

KI-Algorithmen verstehen, Python-Skills erweitern und Spiele programmieren - alles in einem Buch.Anhand von 10 Klassikern wie Eliza, TicTacToe und PacMan führt Pyhton-Dozent Jens Gaulke Sie in die faszinierende Welt der Künstlichen Intelligenz ein. Lernen Sie, wie Sie 2D-Spiele mit pygame entwickeln und implementieren Sie die KI für clevere Gegner direkt dort. Mit Q-Learning, Alpha-Beta-Pruning und Co. entwickeln Sie dabei Skills, die weit über die Arcade-Welt hinaus nützlich sind.Mit vielen Codebeispielen auch zum Herunterladen, Übungen und Vertiefunsideen ideal für alle, die einen Hands-on-Zugang lieben und sich in Sachen KI und Python weiterentwickeln möchten. Aus dem Inhalt: - Einen Chatbot mit GUI entwickeln - Einführung in Pygame - Q-Learning am Beispiel von TicTacToe - Constraint Satisfaction für eigene Sudokus - Austauschbare KIs für Reversi - KI-Gegner in Maze Madness und Maze-Man - Level-Design für Maze- und Platformer-Spiele - Maus, GamePad und Co. abfragen - Wichtige Entwurfsmuster und Best Practices - Zustandsautomaten für komplexe Gegner - Dynamisch generierte Spielwelten - Exklusiv für das Buch entwickelte Spiele

Jens Gaulke ist Diplominformatiker, Experte für Informationssicherheit und Python mit einer Leidenschaft für Technologie und Bildung. Seine langjährige Lehrerfahrung am bib International College in Paderborn umfasst die Bereiche Programmierung, Game Development, Skriptsprachen, Netzwerke u. v. m. Derzeit als Information Security Officer tätig, ist er unter Anderem mit Cloud Computing, Künstlicher Intelligenz und der Weiterbildung von Mitarbeitern befasst.

Danksagung ... 19 Materialien zum Buch ... 21 1. Einleitung ... 23 1.1 ... Ich freue mich, dass Sie dabei sind ... 24 1.2 ... Was erwartet Sie in diesem Buch? ... 24 1.3 ... Abgrenzung zu modernen KI-Technologien ... 25 1.4 ... Was genau ist in diesem Buch zu finden? ... 27 1.5 ... Ist dieses Buch für Sie geeignet? ... 34 1.6 ... Das Ziel dieses Buches ... 37 1.7 ... Wenn ich weiter gesehen habe ... ... 38 2. Software ... 41 2.1 ... Alternative 1: Installation von Python ... 42 2.2 ... Alternative 2: Installation von Anaconda ... 44 2.3 ... Installation von Pygame ... 45 2.4 ... Installation von Visual Studio Code ... 46 2.5 ... Erste Schritte mit Visual Studio Code ... 48 2.6 ... Extensions installieren und nutzen ... 50 2.7 ... JupyterLab installieren ... 52 3. Hi! I'm Eliza ... 55 3.1 ... Was ist Eliza? ... 56 3.2 ... Was ist ein Turing-Test? ... 57 3.3 ... Woher kommt der Name Eliza? ... 59 3.4 ... Das MVC-Entwurfsmuster ... 60 3.5 ... Ablauflogik von Eliza ... 62 3.6 ... Implementierung von Eliza ... 64 3.7 ... Ausblick ... 94 3.8 ... Literatur und Quellenangaben ... 94 4. Eliza revamped ... 95 4.1 ... Was ist Pygame? ... 96 4.2 ... Pygame installieren ... 97 4.3 ... Architektur einer Pygame-Anwendung ... 98 4.4 ... Pygame trifft Eliza ... 105 4.5 ... Elizas Struktur ... 138 4.6 ... Zusammenfassung ... 140 4.7 ... Ausblick ... 141 4.8 ... Literatur- und Quellenangaben ... 141 5. Nim ... 143 5.1 ... Ordnerstrukturen für größere Projekte ... 144 5.2 ... Backtracking und Rekursion ... 146 5.3 ... Strategie und Mathematik hinter Nim ... 158 5.4 ... Der Minimax-Algorithmus ... 159 5.5 ... Implementierung von Minimax am Beispiel von Nim ... 166 5.6 ... Der komplette Quelltext ... 174 5.7 ... Ausblick ... 177 5.8 ... Literatur und Quellenangaben ... 178 6. Nim unleashed ... 179 6.1 ... Projektstruktur anlegen ... 180 6.2 ... Nim nach PyGame migrieren ... 184 6.3 ... Ich krieg Zustände ... ... 211 6.4 ... Eine Optimierung für die GUI-Komponenten ... 214 6.5 ... Ausblick ... 216 6.6 ... Literatur und Quellenangaben ... 216 7. Tic-Tac-Toe ... 217 7.1 ... Projektstruktur anlegen ... 218 7.2 ... Das Board und die Regeln ... 218 7.3 ... Die drei KIs ... 221 7.4 ... Die GUI erstellen ... 235 7.5 ... Die Control-Klasse ... 247 7.6 ... Ausblick ... 254 8. Tic-Tac-Q ... 255 8.1 ... Q-Learning ... 256 8.2 ... Swampy Fields ... 262 8.3 ... Q-Learning in Tic-Tac-Toe ... 270 8.4 ... Ausblick ... 282 8.5 ... Literatur und Quellenangaben ... 282 9. Black & White ... 283 9.1 ... Projektstruktur anlegen ... 285 9.2 ... Das Board und die Regeln ... 286 9.3 ... Alpha-Beta Pruning ... 301 9.4 ... Die KI ... 304 9.5 ... Die GUI erstellen ... 317 9.6 ... Animationen und Daumenkinos ... 325 9.7 ... Die Control-Klasse ... 331 9.8 ... Ausblick ... 338 9.9 ... Literatur und Quellenangaben ... 339 10. Black & White: Denken und Steuern ... 341 10.1 ... State Charts ... 342 10.2 ... Beispiele für State Charts ... 344 10.3 ... Ein Menüsystem ... 358 10.4 ... Optimierung des Alpha-Beta Prunings ... 379 10.5 ... Ausblick ... 400 11. Von Sudoku zu intelligenten Lösungen ... 401 11.1 ... Was ist ein CSP? ... 402 11.2 ... Warum Sudoku? ... 403 11.3 ... Was ist ein Sudoku? ... 404 11.4 ... Sudokus erzeugen ... 414 11.5 ... Schrödingers Sudoku -- Aspekte der Quantenmechanik ... 428 11.6 ... Sudokus lösen ... 432 11.7 ... Wo ist das Projekt? ... 439 11.8 ... Sound und Musik ... 440 11.9 ... Export als PDF, PNG, PPT ... 444 11.10 ... Ausblick ... 445 11.11 ... Literatur und Quellenangaben ... 446 12. Maze Madness ... 447 12.1 ... Irrgärten erzeugen ... 448 12.2 ... Das Spielkonzept von Maze Madness ... 457 12.3 ... Steuerung des Spiels ... 459 12.4 ... Grafiken ... 467 12.5 ... Gold einbinden ... 471 12.6 ... Die Geister ... 473 12.7 ... Selina V2.0 ... 480 12.8 ... Erweiterungen an Maze und MazeCell ... 485 12.9 ... Die Geister V2.0 ... 487 12.10 ... Das finale Gameplay ... 490 12.11 ... Wo ist das Projekt? ... 494 12.12 ... Ausblick ... 494 12.13 ... Literatur und Quellenangaben ... 495 13. Die Geister, die ich rief ... 497 13.1 ... Urheberrecht ... 498 13.2 ... Maze Man ... 499 13.3 ... Prozedurale Irrgärten ... 499 13.4 ... Die Logik der Gegner ... 518 13.5 ... Der Spieler ... 531 13.6 ... Wie geht es nun weiter? ... 531 13.7 ... Ausblick ... 532 13.8 ... Literatur und Quellenangaben ... 533 14. Tut's Treasure ... 535 14.1 ... Urheberrecht ... 537 14.2 ... Ideen für unser Spiel ... 539 14.3 ... WFC -- Wave Function Collapse ... 540 14.4 ... Ist WFC künstliche Intelligenz? ... 545 14.5 ... Mit WFC zu Platformer-Leveln ... 546 14.6 ... Der WFC-Code ... 550 14.7 ... Wegesuche mit A* ... 562 14.8 ... A* Im Irrgarten ... 564 14.9 ... Überblick über das Spiel ... 575 14.10 ... Ausblick ... 607 14.11 ... Literatur und Quellenangaben ... 608 15. Spektiven ... 609 15.1 ... Retro-Spektive ... 610 15.2 ... Per-Spektive ... 612 15.3 ... Pro-Spektive ... 612 15.4 ... Intro-Spektive ... 613 15.5 ... Das Ende einer Reise -- die Freude bleibt ... 614 Index ... 615