Этюды для программистов

наличные, взятые ссуды, все, что касается готовой продукции, имеющихся и строящихся фабрик. Во время торгов игроки ничего не знают о заявках, сделанных другими, но, как только банк собрал все заявки, они обнародуются и количество купленных или проданных каждым игроком единиц становится известно всем. Игроки могут сами вести любые записи, но банк не предоставляет им никакой информации, кроме той, которая предусмотрена правилами игры.

Тема. Задача состоит из двух частей. Первая заключается в том, чтобы написать программу, которая управляет ходом моделирования — программу-банкир. Эта программа должна полностью контролировать игру: устанавливать цены, закупать продукцию и продавать сырье, проводить торги, вести учет и т. д. Эта программа должна в соответствующие моменты опрашивать игроков и добиваться соблюдения ими всех правил. В частности, банкир защищает от несанкционированного доступа всю информацию, как свою, так и чужую, касающуюся учета и состояния дел отдельных игроков. Программа-банкир периодически (например, ежемесячно) выдает сводный финансовый отчет. Поскольку отчеты эти предстоит читать людям, они должны быть понятны и приемлемы с эстетической точки зрения.

Вторая часть задачи — написать программы поведения игроков. Каждая программа- игрок должна быть в состоянии отвечать на любые запросы программы-банкира по ходу игры: она должна уметь предлагать цену на сырье, принимать решения, продавать готовую продукцию и т. п. Если для моделирования используется диалоговая система, реализуйте одну из программ-игроков таким образом, чтобы она просто передавала свои запросы игроку-человеку, находящемуся за терминалом. Такая программа должна уметь отвечать на запросы человека о состоянии игры.

После того как будет написано несколько программ-игроков, их надо объединить с программой- банкиром, чтобы получилась полная игровая система. Проведите с этой системой несколько игр и изучите результаты. Заметим, что несколько экземпляров одной и той же программы-игрока вполне могут выступать в качестве противников (т. е. мы считаем людей в соответствующей реальной игре изначально одинаковыми). Но для полной гарантии надо написать хотя бы две нетривиальные программы-игрока.

Указания исполнителю. Эта игра — пример последовательного, или пошагового, моделирования, при котором все события (кроме банкротств) происходят в строго определенном, заранее известном порядке. Цикл по месяцам — удобная структура для ведущей программы. Редко можно встретить задачу на программирование, прикладную или научную, столь удобную для хорошо структурированной реализации, как эта. Не премините воспользоваться такой возможностью.

В формулировке первой части задачи имеется некий подводный камень. Программа-банкир должна защищать всю существенную информацию от несанкционированного доступа программы-игрока. Иначе говоря, программа-банкир должна сохранять в тайне все счета, как свои, так и игроков, обеспечивать секретность торгов и в то же время предоставлять игрокам информацию в ответ на их запросы. К сожалению, во многих языках обеспечить это бывает трудно, если вообще возможно. В Фортране критические значения не должны помещаться в общих блоках, поскольку доступ к общим блокам программы-игрока не контролируется. В языке с блочной структурой критические значения не могут быть глобальными по отношению к программам-игрокам по той же причине. Даже если предположить, что программа-игрок не допускает таких нарушений правил исходного языка, как, например, выход за границы массива или пользование автокодными вставками, обеспечить полную сохранность трудно. Один из моментов, который должен найти отражение в документации, — средства сохранности и их надежность.

Инструментовка. Эта задача прямо-таки просится, чтобы ее реализовали на языке с развитыми управляющими структурами. Потребность в совершенных структурах данных не столь велика. В качестве возможных кандидатов можно рассматривать Кобол и Фортран, но их недостаток — в их бедности. Для решения подобных задач успешно использовался APL, но в этом случае программу трудно хорошо структурировать. Вы вряд ли найдете язык, удовлетворяющий упомянутым выше требованиям к защите данных.

Длительность исполнения. Одному исполнителю на 4 недели, двум — на 3 или трем — на 2. Две недели должно уйти на прорамму-игрока.

Развитие темы. Дополнительное удовольствие от программирования игр — возможность поиграть с программой-игроком. Иногда при применении совсем простых эвристических методов может получиться удивительно сложное поведение. В программу, реализующую стратегию игрока, несложно включить элементы самообучения, чтобы ее поведение со временем совершенствовалось. Проведите несколько тренировочных турниров с участием как людей, так и программ (люди тоже обучаемы). Имеется стандартный прием обучения интеллектуальных программ новым стратегиям. Один экземпляр (Альфа) обучается в тренировочной серии игр, второй (Бета) остается на том же уровне знаний, какой он имел перед этой серией. Затем устраивается сравнительная серия игр между ними; если Альфа побеждает, его знания передаются всем копиям программ-игроков, в противном случае Альфа эти знания забывает как бесполезные и с ним проводится новая тренировочная серия.

Игру можно сделать интереснее, если добавить новые правила, которые, видимо, приблизят ее к реальной жизни. Ниже перечислены дополнительные правила. Если какое-либо из правил включается, все правила с меньшими номерами также надо включать.

1. Чрезвычайные ссуды. В случае финансовых затруднений каждый игрок может взять чрезвычайную ссуду. Такая ссуда стоит 2% в месяц вместо обычного 1% и предоставляется сроком на 4 месяца (ссудный процент выплачивается в обычном порядке). Общая сумма непогашенных задолженностей по-прежнему не может быть больше половины суммы, обеспечиваемой всеми фабриками данного игрока. Нельзя брать чрезвычайные ссуды для спасения от банкротства в момент, когда банк уже требует платежа по какому-либо обязательству. Брать чрезвычайную ссуду можно не позже начала цикла, в котором подходит срок платежа.

2. Чрезвычайные происшествия. В начале каждого цикла, непосредственно перед выплатой постоянных издержек, банк объявляет обо всех чрезвычайных происшествиях на этот месяц. На рис. 6.1 приведены вероятности различных чрезвычайных происшествий. Эффект приведенных ниже изменений в расценках накапливается на каждом шаге: так, 10%-ный рост с последующим 10%-ным спадом дает в результате 99% исходного уровня. К чрезвычайным происшествиям относятся:

.01 — У игрока i забастовка.

.01 — Игрок i пострадал от транспортного кризиса.

.02 — С игрока i причитается чрезвычайный налог.

.01 — На одной из фабрик игрока i авария.

.02 — Игрок i пожинает плоды внедрения новой техники.

.02 — У игрока i неожиданная удача.

.91 — У игрока i на этот раз ничего чрезвычайного не произошло.

Рисунок 6.1. Вероятности чрезвычайных происшествий. Испытываются на каждом игроке в каждом цикле.

Забастовка — игрок, у которого началась забастовка, может прекратить производство на 3 месяца, начиная с текущего, или вплоть до конца игры увеличить на 10% все издержки (как постоянные, так и производственные). Игрок, прекративший производство, может участвовать во всех прочих действиях и должен по-прежнему нести постоянные издержки.

Транспортный кризис — те, кого он затронул, не могут в этом месяце ни покупать сырье, ни продавать продукцию.

Чрезвычайный налог — те, кого это касается, должны немедленно сделать однократный взнос, исходя из расчета 500 долл. за фабрику. Запрещается для выплаты этой суммы прибегать к чрезвычайным ссудам. Возможно банкротство.

Авария — у игрока, которого это касается, одна из фабрик (по возможности обычная) в этом месяце не выпускает продукции.

Внедрение новой техники — у игроков, которых это касается, вплоть до конца игры