Bài tập lập trình: cờ vua

Cờ vua là một trò chơi hai người trên một bàn cờ hình vuông kích thước $8\times 8$ sử dụng các quân cờ có đặc điểm khác nhau. Luật chơi cờ vua có thể xem tại đây.

Chuỗi bài tập dưới đây là phiếu bài tập thứ hai của lớp Tối ưu hóa MAT2407.

Yêu cầu chung

Trình bày tất cả câu trả lời của những bài tập dưới đây trong một file .py duy nhất. Nếu sử dụng jupyter notebook thì cần chuyển đổi sang file .py trước khi nộp bài.

Phần mở đầu phải có thông tin sinh viên (họ và tên, mã sinh viên, lớp đại học, lớp học phần) và danh sách những bài tập đã làm được, ví dụ như

  """
  Thông tin nhóm
  Lê Phúc A, 21001234, K65TH
  Lê Nhật B, 21005678, K65TT

  Danh sách bài tập
  - Bài 1. getAllCells(), printChessboard()
  - Bài 2. getRandomElement()
  ...
  """

Tên file đặt theo mẫu NhomXX_BaiTap02_TenCacThanhVien.py với XX là số thứ tự của nhóm và TenCacThanhVien là tên các thành viên viết liền không dấu, ví dụ
- Nhom07_BaiTap02_AnBinhChi.py
- Nhom12_BaiTap02_AnBinhChi.py
Cần lựa chọn tên hàm phù hợp. Tên hàm có trong ví dụ (foo, bar, ham, ...) chỉ mang tính chất minh hoạ.
Chỉ nên sử dụng hàm print(), input() nếu có yêu cầu. Hầu hết các hàm trong chuỗi bài đều yêu cầu trả về đối tượng cơ bản (kiểu list, string, int, …).
Trong quá trình làm bài, nên sử dụng lại những hàm đã viết trước đó để tránh trùng lặp code.
Kiểm tra tính đúng đắn của chương trình bằng cách sử dụng hàm đã viết với một vài input khác nhau (cần đảm bảo sự đa dạng của input). Xem mục Minh họa lời giải của một bài tập phía cuối bài viết này.

Bài 1. Tọa độ trên bàn cờ

Tọa độ trên bàn cờ vua được quy ước dựa trên chỉ số hàng (rank) và chỉ số cột (file). Một tọa độ gồm hai ký tự, trong đó

ký tự đầu tiên chỉ thứ tự cột, nhận một trong các giá trị a, b, c, d, e, f, g, h.
ký tự thứ hai chỉ thứ tự hàng, nhận một trong các giá trị 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8.

Viết một hàm trả về tọa độ của 64 ô trên bàn cờ.
(Điểm thưởng) Viết một hàm trả về tọa độ của 32 ô trắng của bàn cờ.
Viết một hàm in ra terminal tọa độ của tất cả các ô trên bàn cờ, sắp xếp theo góc nhìn của bên cầm quân trắng. Thông tin in ra màn hình có dạng

a8 b8 ... g8 h8
.. .. ... .. ..
.. .. ... .. ..
a1 b1 ... g1 h1

Gợi ý công cụ

Vòng lặp for lồng nhau (nested for-loops)
Tham số end trong hàm print
```
  print('foobar', end='')
```
List comprehension
Thư viện itertools

Bài 2. Lấy phần tử ngẫu nhiên

Viết một hàm nhận vào một list và trả về một phần tử ngẫu nhiên trong danh sách đó. Cần đưa ra phương án xử lý phù hợp khi list đưa vào là rỗng.

# first run
foo(['a1', 'a2', 'b3', 'c4']) # 'a1'
# second run
foo(['a1', 'a2', 'b3', 'c4']) # 'b3'

Bài tập này có thể thực hiện theo các bước như sau:

Tính độ dài $n$ của list truyền vào
Lấy chỉ số $i$ là một số nguyên ngẫu nhiên trong đoạn $[0,n-1]$
Trả về phần tử tại chỉ số $i$ của danh sách truyền vào

Câu hỏi thêm: cách thiết kế “trả về None khi list truyền vào là rỗng” có vấn đề gì?

Bài 3. Lọc phần tử

Viết một hàm nhận vào hai list $A$, list $B$ và trả về list $C$ chứa các phần tử thuộc $A$ nhưng không thuộc $B$. Cần đưa ra phương án xử lý phù hợp khi list $A$ có phần tử trùng nhau.

Bài 4. (điểm thưởng) Nước đi của quân hậu

Quân hậu trong cờ vua di chuyển theo hàng ngang, hàng dọc hoặc đường chéo. Viết một hàm nhận vào một tọa độ trên bàn cờ vua thể hiện cho vị trí của một quân hậu và trả về một list những ô mà quân hậu đó có thể di chuyển tới trong một nước đi hợp lệ.

bar('a1') # ['a2', 'a3', 'a4', 'a5', 'a6', 'a7', 'a8', 'b1', 'c1', 'd1', 'e1', 'f1', 'g1', 'h1', 'b2', 'c3', 'd4', 'e5', 'f6', 'g7', 'h8']

Bài 5. (điểm thưởng) FEN

Viết hàm nhận vào một Forsyth-Edwards Notation (FEN) và biểu diễn nó một cách phù hợp. Có thể sử dụng các thư viện hỗ trợ.

ham('rnbqkbnr/pppppppp/8/8/8/8/PPPPPPPP/RNBQKBNR w KQkq - 0 1') # ...

Nguồn tham khảo: Wikipedia và Lichess.

------ Kết thúc phần bài tập ------

Minh họa lời giải của một bài tập

Giả sử đề bài yêu cầu viết một hàm tính diện tích hình chữ nhật cho trước chiều dài và chiều rộng. Xét lời giải sau đây

def foo(a, b):
    print(a * b)
value = foo(5, 4)

Đây là một lời giải tồi với hai lý do sau đây

Tên biến, tên hàm (foo, a, b) không có ý nghĩa.
Hàm này không có tác dụng trong chương trình thực tế. Khi sử dụng hàm này, ta chỉ nhìn thấy giá trị diện tích mà không có được giá trị này để thực hiện các bước tiếp theo. Trong ví dụ trên, giá trị của biến value là None chứ không phải là 20.

Ta viết lại hàm tính diện tích như sau

def getArea(length, width):
    return length * width

Đoạn code trên đã sử dụng tên biến phù hợp, đồng thời trả về giá trị diện tích. Tuy nhiên nó thiếu những ví dụ để thể hiện tính đúng đắn của chương trình. Cách đơn giản nhất là sử dụng hàm đã cho với một số bộ giá trị đầu vào cho trước, rồi in ra kết quả để so sánh. Chương trình đầy đủ sẽ là

def getArea(length, width):
    return length * width

print(getArea(10, 4)) # 40
print(getArea(7, 5)) # 35
print(getArea(6, 6)) # 36

Quan Hoang