Spiele-KI mit Python programmieren

10 Klassiker von TicTacToe bis PacMan: KI als cleverer Gaming-Partner
1. Auflage 2025
ISBN: 978-3-367-10963-0
Verlag: Rheinwerk Verlag GmbH

Buch, Deutsch, 620 Seiten, Format (B × H): 173 mm x 227 mm, Gewicht: 1156 g

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

Autoren/Hrsg.

Gaulke, Jens

Fachgebiete

• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Programmierung | Softwareentwicklung Spiele-Programmierung, Rendering, Animation
• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Informatik Künstliche Intelligenz
• Mathematik | Informatik EDV | Informatik Programmierung | Softwareentwicklung Programmier- und Skriptsprachen

Inhaltsverzeichnis

  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

Über Autor(innen)

Gaulke, Jens
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.