Level-Up your Skills! KI-Algorithmen verstehen, Python-Skills erweitern und Spiele programmieren alles in einem Buch. Anhand von 10 Klassikern wie Eliza, TicTacToe und PacMan führt Python-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 Arcade-Spiele hinaus in der Business-Welt nützlich sind. Mit vielen Codebeispielen auch zum Herunterladen, Übungen und Vertiefungsideen ideal für alle, die einen Hands-on-Zugang lieben und Spiele mit KI entwickeln möchten.

• 10 Klassiker neu gedacht, vom Chatbot Eliza bis zu Sudokus und Platformern

• KI-Algorithmen spielerisch lernen: Minimax, Q-Learning, Constraint-Satisfaction-Probleme und prozeduralen Welten

• Smarte Spiele, sauberer Code: Entwurfsmuster, Best Practices, 2D-Python-GUIs mit Pygame
  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

KI verstehen, Python-Skills erweitern und Spiele programmieren!

Autorentext
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.

Inhalt

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 ... …