社内イベント・インターンのゲームAIコンテストの裏側について解説

public abstract class PlayerBrain
{
    public abstract PlayerCommand Think(Environment environment);
}

public class Environment
{
    /// 現在のターン
    public int Turn;
    /// フィールド情報の配列
    /// [y座標, x座標]
    public FieldType[,] Fields;
    /// プレイヤー情報の配列
    public Player[] Players;
    /// AIを操作する自身のプレイヤーId
    public int YourPlayerId;
    /// ...
    /// 他にもたくさんある
    /// ...
}

public abstract class PlayerCommand 
{
}

public class PlayerCommandMove : PlayerCommand
{
    public enum Direction
    {
        Up,
        Down,
        Left,
        Right,
    }

    public Vector2 DeltaPosition { get; private set; }

    public PlayerCommandMove(Direction direction)
    {
        switch (direction)
        {
            case Direction.Down:
                DeltaPosition = new Vector2(0, 1);
                break;
            case Direction.Up:
                DeltaPosition = new Vector2(0, -1);
                break;
            case Direction.Left:
                DeltaPosition = new Vector2(-1, 0);
                break;
            case Direction.Right:
                DeltaPosition = new Vector2(1, 0);
                break;
        }
    }
}
/// ...
/// 他にもコマンドがたくさんある
/// ...

public class MoveOnlyLeftPlayerBrain : PlayerBrain
{
    public override PlayerCommand Think(Environment environment)
    {
        return new PlayerCommandMove(PlayerCommandMove.Direction.Left);
    }
}

.
├── README.md
├── cloudbuild.yaml
├── cloudbuild_prod.yaml
├── hidakkathon-2019-client.sln
└── src
    ├── client
    │   ├── Assets
    │   ├── Packages
    │   └── ProjectSettings
    ├── judge-server
    │   ├── Dockerfile
    │   ├── README.md
    │   ├── judge-server.csproj
    │   └── src
    └── logic 
        ├── src
        └── logic.csproj

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <OutputType>Library</OutputType>
    <TargetFramework>netstandard2.0</TargetFramework>
    <GenerateDocumentationFile>true</GenerateDocumentationFile>
  </PropertyGroup>
</Project>

<Project Sdk="Microsoft.NET.Sdk">
  <PropertyGroup>
    <OutputType>Exe</OutputType>
    <TargetFramework>netcoreapp3.0</TargetFramework>
    <RootNamespace>Hidakkathon.Server</RootNamespace>
  </PropertyGroup>

  <ItemGroup>
    <ProjectReference Include="..\logic\logic.csproj" />
  </ItemGroup>
</Project>

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.IO;
using System.Reflection;
using System.Runtime.Loader;
using System.Text;
using Microsoft.CodeAnalysis;
using Microsoft.CodeAnalysis.CSharp;

public class PlayerBrainGenerator : IDisposable
{
    public PlayerBrainGenerator(CSharpCompilationOptions compilationOptions)
    {
        _compilation = CSharpCompilation.Create(
            Path.GetRandomFileName(),
            options: compilationOptions
        );
    }

    public void AddDefaultReference()
    {
        var references = new List<MetadataReference>();
        var assemblyPath = Path.GetDirectoryName(typeof(object).Assembly.Location);

        // 必要な分リファレンスを追加する
        references.Add(MetadataReference.CreateFromFile($"{assemblyPath}/System.dll"));
        references.Add(MetadataReference.CreateFromFile($"{assemblyPath}/mscorlib.dll"));
        references.Add(MetadataReference.CreateFromFile($"{assemblyPath}/netstandard.dll"));
        // ...

        _compilation = _compilation.AddReferences(references);
    }

    /// <summary>
    /// ソースを追加する(複数追加可能)
    /// </summary>
    public void AddSourceCode(string path, string sourceCode)
    {
        var syntaxTree = CSharpSyntaxTree.ParseText(
            sourceCode,
            options: CSharpParseOptions.Default,
            path
        );
        _compilation = _compilation.AddSyntaxTrees(syntaxTree);
    }

    /// <summary>
    /// コンパイルを実施してアセンブリを生成する
    /// </summary>
    public void Compile(out string message)
    {
        var messageBuilder = new StringBuilder();
        using (var dllStream = new MemoryStream())
        {
            var emitResult = _compilation.Emit(dllStream);

            foreach (var diagnostic in emitResult.Diagnostics)
            {
                var pos = diagnostic.Location.GetLineSpan();
                var location = "(" + pos.Path + "@Line" + (pos.StartLinePosition.Line + 1) + ":" + (pos.StartLinePosition.Character + 1) + ")";
                messageBuilder.AppendLine(
                    $"[{diagnostic.Severity}, {location}] {diagnostic.Id}, {diagnostic.GetMessage()}");
            }

            if (!emitResult.Success)
            {
                // コンパイル失敗
                throw new FailedToCompileException(messageBuilder.ToString());
            }

            dllStream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
            _assembly = AssemblyLoadContext.Default.LoadFromStream(dllStream);
        }

        message = messageBuilder.ToString();
    }

    /// <summary>
    /// コンパイル済みのアセンブリから、ブレインクラスのインスタンスを取得する
    /// </summary>
    public T CreateBrain<T>(string fullName) where T : class
    {
        if (_assembly == null) throw new InvalidOperationException("アセンブリがまだ生成されていません");

        var type = _assembly.GetType(fullName);
        if (type != null) return Activator.CreateInstance(type) as T;

        foreach (var assembly in AppDomain.CurrentDomain.GetAssemblies())
        {
            type = assembly.GetType(fullName);
            if (type == null) continue;

            return Activator.CreateInstance(type) as T;
        }

        throw new ArgumentException($"{fullName}に該当するクラスが存在しません");
    }

    private CSharpCompilation _compilation = null;
    private Assembly _assembly = null;
}

var generator = new PlayerBrainGenerator();
generator.AddDefaultReference();
foreach (var sourceCode in task.sourceCodes)
{
    // FilePathがコードのファイルパスで、
    // Contentにソースコードそのものが格納されているとする
    generator.AddUserSource(
        sourceCode.FilePath,
        sourceCode.Content
    );
}
// コンパイルする。
// 失敗すると例外を吐くので外でキャッチする。
generator.CompileUserSource(out var message);
// 課題は複数題用意されている。
// 競技者にはこの課題はこのクラス名で
// 実装するという取り決めをしている。
// そのクラス名がBrainNameに入っているとする。
var brain = generator
    .CreateBrain<PlayerBrain>(task.BrainName);

// ...

// ゲーム内で競技者の次の1手を取得するときは
// 下記のようにコマンドを得る
var command = brain.Think(environment);

namespace UnityEngine
{
    public static class Debug
    {
        // stub for https://docs.unity3d.com/2018.4/Documentation/ScriptReference/Debug.html
        public static void Log(object message) { }
        public static void Log(object message, Object context) { }
        // ...つづく...
    }
}

// System.Net.Http.HttpClient
using (var client = new HttpClient())
{
    // サーバーを実際に起動してリクエストを待つ
    var server = new JudgeServer();
    var serverTask = server.Run();

    // JudgeJob.JudgeJobRequestはジャッジサーバー側の
    // リクエストクラスをそのまま利用。
    // (ツール用に再定義必要なし)
    // requestはそのデータ。
    var requestString = Encoding.UTF8.GetString(
        Utf8Json.JsonSerializer.Serialize<JudgeJob.JudgeJobRequest>(
            request));
    var content = new StringContent(
        requestString,
        Encoding.UTF8
    );

    // サーバーにリクエストするタスクを生成
    // judgeUrlはジャッジサーバーのURL
    var httpClientTask = client.PostAsync(
        judgeUrl,
        content
    );
    // レスポンス待ち
    httpClientTask.Wait();

    // レスポンスを読み込む
    var receivingResponseTask = httpClientTask.Result.Content.ReadAsStringAsync();
    receivingResponseTask.Wait();

    // レスポンスをJSONに変換
    // JudgeJob.JudgeJobResponseもジャッジサーバー側の
    // レスポンスデータをそのまま利用
    // (ツール用に再定義必要なし)
    var response = Utf8Json.JsonSerializer.Deserialize<
        JudgeJob.JudgeJobResponse>(receivingResponseTask.Result);
}