Mega Man Battle Arena

The following is the description of a novel game that you will be exploring as part of this assignment.             Consider a 2-person perfect information game in the style of an auto-battler. In this game, both players will

select a champion to enter a battle arena and the two champions will fight it out without further interference from the players. The two players are asymmetric:

1.  Dr. Light (player one) controls 9 robot champions: Spark Man, Snake Man, Needle Man, Hard Man, Top Man, Gemini Man, Magnet Man, Shadow Man and of course his beloved robot son, Mega Man!

2.  Dr. Wily (player two) controls 9 robot champions: Bubble Man, Air Man, Quick Man, Heat Man, Wood Man, Metal Man, Flash Man, Crash Man, and the stolen ultimate weapon peace-keeping robot, Gamma!

The objective of both players is to eliminate all of the champions on the opposing team.

How the Game Proceeds

The two players take turns, starting with Dr.  Light.  On a player’s turn, that player must choose one of their remaining champions to enter the battle arena.

Only one champion per player can be in the arena at a time. If, at the start of a player’s turn, they still have a champion in the arena (due to that champion having survived their previous battle), then the player can choose to send a new champion (with the damaged former champion withdrawing to the player’s roster for now), or else ’send’the existing champion again (effectively just keeping them in place).

If, after sending a champion, both players now have a champion in the arena, then a battle will occur. The battle continues automatically without input from the players until one of the two champions in the arena is defeated!

How the Robots Battle

At the start of the game, all robots have 30 lifepoints, except for the super-robot Gamma, who has 99 life- points. In a battle, the two robots in the arena will trade blows, doing a set amount of damage per blow, until one or the other is defeated. The robot who isjust newly entering the arena strikes first. The amount of damage each robot inflicts depends on which robot they are facing. Some robots are super effective against others!

Light Robot Damage

The 8 main robots belonging to Dr. Light do damage according to the following table. Mega Man is a bit special, and his damage will be described slightly later.

Wily Robot Damage

The robots belonging to Dr. Wily are simpler and inflict damage as follows.

• All 8 robots except for Gamma deal 1 damage against Mega Man

• Gamma does 2 damage against Mega Man

• All of Dr. Wily’s robots (including Gamma) do 2 damage to all other Light robots

Special Rules: Mega Man

As Dr. Light’s greatest creation, Mega Man is a bit special. Whenever Mega Man defeats an opposing robot...

•  Mega Man heals 5 lifepoints (this can take him above his starting value)

•  Mega Man gains the weapon of the defeated robot to use in future battles

The damage inflicted by Mega Man’s possible weapons against each target is in the table below.  Mega Man will always choose to use the weapon that does the best damage in each battle.

Special Rules: Gamma

Dr. Wily’s ultimate wepaon, Gamma, is very powerful and starts the game with 99 lifepoints. However Dr. Wily can only send Gamma into the arena once all of his other champions have been defeated.

Sample Game Play

The following is an example of how the game might unfold over the first few turns.

• Turn 1. The Arena is empty. Dr. Light sends Shadow Man into the arena.

• Turn 2. Dr. Wily sends Bubble Man into the arena to fight Shadow Man. A battle occurs! The robots will trade blows, with Bubble Man dealing 2 damage per blow and Shadow Man dealing 4 damage per blow. Shadow Man wins this battle with 14 lifepoints remaining.

• Turn 3. Dr. Light sends Needle Man to the arena (Shadow Man, with his 14 lifepoints, returns to Dr. Light’s roster)

• Turn 4. Dr. Wily sends Metal Man to the arena. A battle occurs! The robots will trade blows, with Metal Man dealing 2 damage and Needleman dealing 1 damage. Metal Man wins this battle with 16 lifepoints remaining.

• Turn 5. Dr. Light sends Mega Man to the arena. A battle occurs! The robots will trade blows, with Mega Man dealing 1 damage and Metal Man dealing 1 damage.  Mega Man wins the battle with 15 lifepoints remaining, but then heals by 5 up to 20 lifepoints, and also acquires Metal Man’s weapon for future use.

The game then continues until one side or the other loses all of their champions.

Provided Code

A collection of Python scripts is provided to you. The files contain substantial internal documentation. The following is a light overview.

• Minimax .py: Depth-Limited Minimax Search (AIMA Chapter 5.2, 5.4)

• AlphaBeta_Full .py:  Depth-Limited Minimax Search with Alpha-Beta pruning and Transposition Table (AIMA Chapter 5.3, 5.4)

• Players .py: Interface class to make it easier to play full games

•  compute_firstmove .py: Top-level script to compute the minimax value of the game’s initial state

• play_full_games .py: Top-level script to play full games between computer players and report a result

• human_vs_machine .py: Top-level script to allow a human to play vs a computer player at the console

• Megaman_Arena .py: Skeleton code for the game class for Mega Man Battle Arena. You will have to imple- ment much of this.

Here is some advice for dealing with this codebase.

• You probably do not need to even open Players .py and human_vs_machine .py at all

• You are encouraged to lightly browse Minimax .py and AlphaBeta_Full .py and compare their differences, but you will not need to modify either one.

• You will need to make very light modifications to compute_firstmove .py and play_full_games .py to gen- erate data. Mostly, this will involve changing the files that are being imported and modifying the lists of depth limits to try

• You will need to implement all of the missing publically-required game class methods in Megaman_Arena.py, as well as any helper functions that you think you need. These are marked with #TODO in the code.

Question 1 (2 points):

Purpose: To make sure you understand the game

Find one other person in the class and play one game of Mega Man Battle Arena. This will make sure that you understand the rules.

You will need a pen and paper to keep track of the robot healths, and you will need to have the rules handy for the damage charts.

Submit a report of the outcome of your game. Indicate who you played against, which side you played, and the game outcome. For the winning side, report which robots were still alive at the end and how many remaining lifepoints they had.

What to Hand In

• A document named a6q1 with an appropriate extension (e.g., txt, pdf, docx, etc) containing your game report as described above

Evaluation

• 2 marks: Your game report includes all relevant information (players, sides, details of outcome)

Question 2 (7 points):

Purpose: To implement the rules of a new game

You have been provided with skeleton code in Megama_Arena.py. The GameState class is already completed with a suggested state representation. The Game class has headers for all the public methods that it needs to interact with the provided game search classes, some of which are missing a method body. You will need to:

•  In class Game:

– Implement actions()

– Implement result()

– Implement utility()

– Design an evaluation function and implement eval()

– Implement congratulate()

Each of these is marked with a #TODO in the provided code. You may, of course, also implement as many helper functions as you wish.

Evaluation Function

Most of the methods above simply need to be a correct implementation of the game rules. However, you will need to design your own evaluation function, which requires some creativity. Recall that the evaluation function maps a state to a number. The number represents a guess as to "how good" the state is for the max player. For example, in the game of chess, a typical evaluation function might involve counting how many white pieces are left on the board compared to the number of black pieces.

The more accurate your evaluation function, the better your computer player will perform. Make sure to clearly indicate in your code exactly what it is that your evaluation function is looking at. Also make sure that the numbers generated by your evaluation function are always inside the bounds of the numbers used in your utility() method.

What to Hand In

• Your modified version of Megaman_Arena .py implementing the game rules

Be sure to include your name, NSID, student number, and course number at the top of all documents.

Evaluation

• 5 marks: The Game methods are well implemented

• 2 marks: Your evaluation function is non-trivial and well-implemented