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Informe Final.lyx
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Informe Final.lyx
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\begin_layout Title
Proyecto Final de ALPII
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\begin_layout Author
Ezequiel Postan
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\begin_layout Standard
\begin_inset CommandInset toc
LatexCommand tableofcontents
\end_inset
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\begin_layout Section
Introducción
\end_layout
\begin_layout Standard
Este es el informe del proyecto final de ALPII
\series bold
FChess
\series default
(
\series bold
F
\series default
unctional
\series bold
Chess
\series default
).
El informe consta en:
\end_layout
\begin_layout Itemize
Descripción del programa entregado
\end_layout
\begin_layout Itemize
Aspectos de diseño
\end_layout
\begin_layout Itemize
Algoritmos
\end_layout
\begin_layout Itemize
Estructura del código
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Descripción general del código
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Relfexiones
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\begin_layout Itemize
Instrucciones de Compilación
\end_layout
\begin_layout Section
Descripción
\end_layout
\begin_layout Standard
\series bold
FChass
\series default
es un programa de consola que permite al usuario jugar un juego de ajedrez
contra la máquina.
\end_layout
\begin_layout Standard
El juego cumple con todas las reglas de movimientos del juego de ajedrez
exceptuando la captura
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
\shape italic
en passant
\shape default
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
.
Las jugadas se introducen por medio del teclado.
\end_layout
\begin_layout Standard
Cada casilla tiene asignada una fila y una columna.
Por ejemplo, avanzar el peón rey blanco dos casillas desde su posición
inicial se denota
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
e2e4
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
.
Para coronación se escribe al final de la jugada una letra extra (
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
d
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
para dama,
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
t
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
para torre,
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
a
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
para alfil y
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
c
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
para caballo), por ejemplo
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
a7a8d
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
corona el peón de la columna
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
A
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
por una dama.
\end_layout
\begin_layout Standard
El enroque se denota moviendo el rey a su posición final.
Por ejemplo
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
e1g1
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
para el enroque corto de blancas.
\end_layout
\begin_layout Standard
El programa ignorará toda entrada no válida.
Para ingresar la entrada se escribe la jugada como se explicó anteriormente
y se oprime
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
Enter
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
\end_layout
\begin_layout Standard
La idea del proyecto surgió del interés de sobre el área de Inteligencia
Artificial, originalmente pensé en implementar un juego d adversario más
pequeño como el Ta-Te-Ti.
Por cuestiones de tamaño el programa se extendió a un juego más extenso,
ajedrez.
\end_layout
\begin_layout Standard
El programa entero fue diseñado desde cero.
No hubo un programa modelo por diversos motivos.
En primer lugar, la mayor parte de los juegos similares estaban escritos
en otros lenguajes.
Los dos programas que sí estaban en Haskell eran o incompletos (como el
programa hsChess) o tenían implementaciones demasiado avanzadas (como Lambda
Chess, implementaba una interfaz gráfica própia), ambos se encuentran en:
\end_layout
\begin_layout Standard
http://www.haskell.org/haskellwiki/Applications_and_libraries/Games
\end_layout
\begin_layout Standard
para su libre descarga.
\end_layout
\begin_layout Standard
Preferí diseñarlo completamente en lugar de usar el tiempo entendiendo otro
programa existente.
Si bien podría haber encontrado ideas para solucionar algunos problemas
que tuve durante la implementación, fue motivador pensarlo por mi cuenta.
Afortunadamente los resultados fueron aceptables.
\end_layout
\begin_layout Section
Aspectos de diseño
\end_layout
\begin_layout Standard
El diseño presenta dos problemas fundamentales en cuanto a estructuras.
\end_layout
\begin_layout Standard
El primero es la estructura del tablero.
El tablero es el corazón del programa como estructura.
Debe ser de rápida actualización y lectura.
Originalmente pensé en realizar una lista de listas de casillas (una intiutiva
matriz).
Sin embargo tras escribir algunas funciones que trabajaban sobre el tablero
decidí que no era una buena estructura.
Opté entonces por usar una lista de casillas, esta representación me pareció
mucho más cómoda.
Acceder a una casilla era simplemente indexar un elemento de la lista.
\end_layout
\begin_layout Standard
El segundo desafío era el entorno.
Hay datos que deben llevarse a lo largo de la partida, el turno del jugador
que mueve, la posición actual, algunos datos sobre las reglas del enroque.
Opté por usar una tupla para estos datos.
\end_layout
\begin_layout Standard
Las estructuras solucionaron los problemas que se planteaban, pero creo
que hoy lo haría distinto.
(Ver sección 7 del informe)
\end_layout
\begin_layout Section
Algoritmos
\end_layout
\begin_layout Standard
El algoritmo fundamental del juego es conocido MiniMax.
La descripción a grandes rasgos del mismo fue tomda del paper
\series bold
Why Functional Programming Matters
\series default
[John Hughes].
\end_layout
\begin_layout Section
Estructura del código
\end_layout
\begin_layout Standard
El código se ha separado en diversos módulos según su funcionalidad.
Entre estos se encuentran:
\end_layout
\begin_layout Description
Main: Contiene la estructura central que modela el comportamiento del programa
\end_layout
\begin_layout Description
Estructuras: Definiciones de todos los tipos de datos usados a lo largo
del código y algunas funciones vinculadas a estos
\end_layout
\begin_layout Description
Movimientos: Funciones de manipulación del tablero y entorno
\end_layout
\begin_layout Description
Validacion: Conjunto de funciones que prmiten establecer si una jugada ingresada
por el usuario es válida
\end_layout
\begin_layout Description
Maquina: Funciones que generan los movimientos de la computadora
\end_layout
\begin_layout Description
Parser: Parser de entrada
\end_layout
\begin_layout Section
Descripción general del código
\end_layout
\begin_layout Standard
Esta sección describe las funciones de cada módulo.
\end_layout
\begin_layout Subsection
Estructuras
\end_layout
\begin_layout Standard
Se definen los tipos de datos usados.
\end_layout
\begin_layout Standard
\begin_inset Tabular
<lyxtabular version="3" rows="11" columns="2">
<features>
<column alignment="center" valignment="top" width="0">
<column alignment="center" valignment="top" width="0">
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" bottomline="true" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
\series bold
Declaración
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" bottomline="true" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
\series bold
Descripción
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
data Color = White | Black | Grey
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
Indica si una casilla contiene una pieza blanca,
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
negra o está vacía
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
data Square = Empty |WP |WN |WB |WR |WQ |WK
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
Representa las casillas del tablero.
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
\begin_inset space ~
\end_inset
\begin_inset space ~
\end_inset
\begin_inset space ~
\end_inset
\begin_inset space ~
\end_inset
\begin_inset space ~
\end_inset
|BP |BN |BB |BR |BQ |BK
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
type Board = [Square]
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
Representa el tablero
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
type Pos = Int
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
Representa una posición en el tablero
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
type Move = (Pos,Pos,Square)
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
Representa un movimiento
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
type Env = (Color , Board , Int , Int)
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
Información durante el juego, turno, posición,
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
estado de enroque
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
<row>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" bottomline="true" leftline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
data GenTree a = Gen a [GenTree a]
\end_layout
\end_inset
</cell>
<cell alignment="center" valignment="top" topline="true" bottomline="true" leftline="true" rightline="true" usebox="none">
\begin_inset Text
\begin_layout Plain Layout
Para generar un árbol de jugadas
\end_layout
\end_inset
</cell>
</row>
</lyxtabular>
\end_inset
\begin_inset Newline newline
\end_inset
\begin_inset Newline newline
\end_inset
También se definen:
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
prettyBoard :: Color -> Env -> String
\series default
Se encarga de convertir el tablero en una cadena para mostrar al jugador
tras realizar cada movimiento.
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
initPos :: Board:
\series default
El tablero en su posición inicial
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
initPos = [WR , WN , WB , WQ , WK , WB , WN , WR,
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
WP , WP , WP , WP , WP , WP , WP , WP,
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty,
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty,
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty,
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty, Empty,
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
BP , BP , BP , BP , BP , BP , BP , BP,
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
BR , BN , BB , BQ , BK , BB , BN , BR
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
]
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
initEnv :: Env
\series default
: El entorno inicial
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
initEnv = (White, initPos, 0, 0)
\end_layout
\begin_layout LyX-Code
\end_layout
\begin_layout Subsection
Main
\end_layout
\begin_layout Standard
Main simplemente coordina las funciones del programa.
Las funciones principales son:
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
presentacion :: IO ()
\series default
: Imprime un mensaje de inicio
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
config :: IO Color
\series default
: Da a elegir con qué color jugar
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
jugar :: Color -> IO ()
\series default
: Inicia el juego
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
humanMove :: Env -> IO Env
\series default
: Lee un movimiento del teclado y verifica si és válido
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
humano :: Color -> Env -> IO ()
\series default
: Realiza un movimiento dado por el jugador, verifica si el juego terminó
y llama al siguiente movimiento de la máquina
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
maquina :: Color -> Env -> IO ()
\series default
: Genera un movimiento de la máquina y si no se llegó al final del juego
llama al siguiente movimiento del adversario
\end_layout
\begin_layout Subsection
Movimientos
\end_layout
\begin_layout Standard
Funciones vinculadas a la manipulación y actualización del tablero y entorno
después de cada jugada
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
toColor :: Char -> Color
\series default
: Transforma una caracter previamente analizado en un color
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
toPos :: String -> Pos
\series default
: Transforma una cadena previamente analizada en una posición del tablero
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
toMove :: String -> Move
\series default
: Transforma una cadena previamente analizada en un movimiento
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
getSquare :: Pos -> Board -> Square
\series default
: Dada una posición y un tablero devuelve el contenido de la casilla correspondi
ente
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
setSquare :: Square -> Pos -> Board -> Board
\series default
: Coloca una pieza en una casilla de un tablero dado
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
delSquare :: Pos -> Board -> Board
\series default
: Setea en vacía una casilla dada de un tablero
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
updateBoard :: Move -> Board -> Board
\series default
: Actualiza el tablero, no analiza la validez de las jugadas
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
opPiece :: Square -> Square
\series default
: Dada una pieza blanca retorna la equivalente en el bando opuesto.
Esta función se usa sólo para coronación
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
color :: Square -> Color
\series default
: Nos da el color de la pieza en una casilla
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
opColor :: Color -> Color
\series default
: Dado un color, nos da el opuesto
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
move' :: Env -> Move -> Env
\series default
: Actualiza el tablero y el estado de los enroques.
También cambia el color del turno
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
move :: Env -> Move -> IO Env
\series default
: Encapsula lo que hace
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
move'
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
en la mónada IO
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
castleHandler :: Color -> Pos -> Int
\series default
: Funci¿ón auxiliar para manejar los enroques
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
updateCastle :: Int -> Int -> Int
\series default
: Actualiza el estado de los enroques.
Toma el handler del último movimiento generado por castleHandler, el estado
actual y devuelve el resultado
\end_layout
\begin_layout Subsection
Validacion
\end_layout
\begin_layout Standard
Este módulo agrupa las funciones necesarias para verificar si un movimiento
parseado es válido.
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
rightColor :: Color -> Square -> Bool
\series default
: Indica si el color de una pieza a mover coincide con el color del jugador
que mueve
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
possible :: Square -> Pos -> [[Pos]]
\series default
: possible nos da el conjunto de casillas a las que se puede mover una pieza
desde una casilla dada en el tablero vacío
\end_layout
\begin_deeper
\begin_layout Itemize
Posible genera las posiciones en base a la estructura que usamos para el
tablero.
Ver archivo
\begin_inset Quotes eld
\end_inset
Tablero.txt
\begin_inset Quotes erd
\end_inset
adjunto
\end_layout
\end_deeper
\begin_layout Itemize
\series bold
oneRow :: Pos -> [Pos] -> Bool
\series default
: Verifica la validez de los movimientos de peón
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
isPossible :: [[Pos]] -> Pos -> Bool
\series default
: Permite verificar que una pieza puede moverse a una casilla en un tablero
vacío
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
findKing :: Color -> Board -> Pos
\series default
: Da la posición del rey de un jugador
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
check :: Color -> Env -> Bool
\series default
: Dice si el jugador dado está en jaque
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
hayRey :: Color -> Board -> Bool
\series default
: Verifica que no se haya tomado el rey
\end_layout
\begin_layout Itemize
\series bold
aux :: Color -> [[Square]] -> [[Square]] -> Bool
\series default
: Función auxiliar para verificar que un jugador está en jaque
\end_layout
\begin_layout Itemize