Arduino Dueで作るタッチスクリーン三目並べゲーム

必要な部品

部品	数量
Arduino Due	1
2.8インチTFT LCD（タッチスクリーン付き、ILI9341等）	1
ジャンパーワイヤ	1式

必要なライブラリ

• Adafruit GFX Library
• Adafruit ILI9341 Library
• URTouch Library

配線

タッチスクリーン側

タッチピン	Arduino Dueピン
T_IRQ	22
T_DO	24
T_DIN	26
T_CS	28
T_CLK	30

ディスプレイ側

ディスプレイピン	Arduino Dueピン
SDO (MISO)	A25
LED (バックライト)	3.3V
SCK	A27
SDI (MOSI)	A26
DC	9
RESET	8
CS	10
GND	GND
VCC	3.3V

プロジェクト概要

Nickthegreek82氏の「Arduino Touch Tic Tac Toe Game」をベースに、AIを強化しコードを最適化した版です。2.8インチタッチスクリーン上でCPUと対戦できます。

開発履歴

• 2017/08/22：AI改良とコード最適化
• 2017/08/26：さらなるコード最適化
• 2017/08/27：CPUに勝てるか挑戦！
• 2018/03/13：より良いAIアルゴリズムを採用（klauscam氏の実装を参考）

実装されている2つのバージョン

バージョン1：基本版（TIC TAC TOE）

• シンプルな防御的AI：
• CPUが先手なら角（0,2,6,8）をランダム選択
• 2手目で中央（4）が空いていれば取得
• 以降：CPUの2手完成→阻止、プレイヤーの2手完成→ブロック、それ以外はランダム
• タッチボタンで「先手/後手」選択、「もう一度」でリプレイ

バージョン2：強化版（TicTacToe_new - ミニマックスAI）

• ミニマックス法（Minimax）を実装し、完全な読み切りAIを実現
• 再帰的に全手を探索し、最善手を選択
• difficultyパラメータで探索深度を制限可能（デフォルト8＝ほぼ全探索）
• 盤面評価：CPU勝ち=+1、プレイヤー勝ち=-1、引き分け=0
• 理論上CPUに勝つことは不可能（引き分けが最善）
• 描画ルーチンを自前のdrawBitmap()で最適化

主要コード構成（強化版）

盤面管理

int board[9] = {0,0,0,0,0,0,0,0,0}; // 0=空, 1=CPU(○), -1=プレイヤー(×)

勝利判定

int win(const int board[9]) {
  unsigned wins[8][3] = {{0,1,2},{3,4,5},{6,7,8},{0,3,6},{1,4,7},{2,5,8},{0,4,8},{2,4,6}};
  for (int i=0; i<8; ++i) {
    if (board[wins[i][0]] != 0 && 
        board[wins[i][0]] == board[wins[i][1]] && 
        board[wins[i][0]] == board[wins[i][2]])
      return board[wins[i][2]];
  }
  return 0;
}

ミニマックス探索

int minimax(int board[9], int player, int depth) {
  int winner = win(board);
  if (winner != 0) return winner * player; // 視点統一

  int move = -1, score = -2;
  for (int i=0; i<9; ++i) {
    if (board[i] == 0) {
      board[i] = player;
      int thisScore = (depth < difficulty) ? -minimax(board, -player, depth+1) : 0;
      board[i] = 0;
      if (thisScore > score) { score = thisScore; move = i; }
    }
  }
  return (move == -1) ? 0 : score;
}

CPU手選択

void computerMove(int board[9]) {
  int move = -1, score = -2;
  for (int i=0; i<9; ++i) {
    if (board[i] == 0) {
      board[i] = 1;
      int tempScore = -minimax(board, -1, 0);
      board[i] = 0;
      if (tempScore > score) { score = tempScore; move = i; }
    }
  }
  board[move] = 1;
  drawCpuMove(move);
}

タッチ入力処理

void playerMove(int board[9]) {
  int move = 0; bool wait = true;
  do {
    if (myTouch.dataAvailable()) {
      myTouch.read();
      x = myTouch.getX(); y = myTouch.getY();
      // 9マスの座標判定（各セル約70×70ピクセル）
      if (x>55 && x<125 && y>0 && y<80 && board[0]==0) { move=0; wait=false; }
      // ... 他8マス同様 ...
    }
  } while (wait);
  board[move] = -1;
  drawPlayerMove(move);
}

ビットマップ描画（PROGMEM格納）

○（赤）と×（青）を65×65ピクセルのビットマップとしてフラッシュメモリに格納し、drawBitmap()で高速描画。

遊び方

1. 起動時「Gamestart」ボタンをタッチ
2. 「YOU」で先手、「CPU」で後手を選択
3. 3×3グリッドの任意のセルをタッチして×を置く
4. CPUが自動で○を置く
5. 勝敗または引き分けで「GAME OVER」表示、「Again?」でリプレイ

カスタマイズのヒント

• difficultyを下げるとCPUを弱くできる（初心者向け）
• ビットマップデータを差し替えて駒のデザイン変更可能
• 盤面サイズ・色・フォントを変更して見た目をカスタマイズ
• サウンド機能（ブザー）を追加して効果音をつける