Java堆空间问题与我的MCTS Gomoku播放器

Question

当我运行我的程序时，我会得到以下错误：

Exception in thread "AWT-EventQueue-0" java.lang.OutOfMemoryError: Java heap space
        at MCTSNode.setPossibleMoves(MCTSNode.java:66)
        at MCTSNode.Expand(MCTSNode.java:167)
        at MctsPlayer.getBestMove(MctsPlayer.java:39)
        at NewBoardGUI.btnClick(NewBoardGUI.java:617)
        at NewBoardGUI.lambda$createButton$0(NewBoardGUI.java:584)
        at NewBoardGUI$$Lambda$115/558922244.actionPerformed(Unknown Source)
        at java.desktop/javax.swing.AbstractButton.fireActionPerformed(Unknown Source)
        at java.desktop/javax.swing.AbstractButton$Handler.actionPerformed(Unknown Source)
        at java.desktop/javax.swing.DefaultButtonModel.fireActionPerformed(Unknown Source)
        at java.desktop/javax.swing.DefaultButtonModel.setPressed(Unknown Source)
        at java.desktop/javax.swing.plaf.basic.BasicButtonListener.mouseReleased(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Component.processMouseEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/javax.swing.JComponent.processMouseEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Component.processEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Container.processEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Component.dispatchEventImpl(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Container.dispatchEventImpl(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Component.dispatchEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.LightweightDispatcher.retargetMouseEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.LightweightDispatcher.processMouseEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.LightweightDispatcher.dispatchEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Container.dispatchEventImpl(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Window.dispatchEventImpl(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.Component.dispatchEvent(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.EventQueue.dispatchEventImpl(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.EventQueue.access$500(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.EventQueue$3.run(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.EventQueue$3.run(Unknown Source)
        at java.base/java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
        at java.base/java.security.ProtectionDomain$JavaSecurityAccessImpl.doIntersectionPrivilege(Unknown Source)
        at java.base/java.security.ProtectionDomain$JavaSecurityAccessImpl.doIntersectionPrivilege(Unknown Source)
        at java.desktop/java.awt.EventQueue$4.run(Unknown Source)

我使用了相同的MCTS代码的3x3板大小，这不会崩溃，并返回一个竞争迅速的移动。但是当我尝试使用它作为15x15板大小时，游戏在1235次迭代后崩溃，并给出了上面的错误。

我想我已经处理了这个问题的症状，在1235次迭代之后不允许扩展任何节点。虽然这需要很长一段时间才能实现，但最终还是会有竞争的结果。

对我来说，根本原因是我试图创建的树的大小，因为相同的代码适用于3x3板，而不是15x15板；包含所有节点对象的树的大小太大了。因此，这只是这个方法的一个问题，而不是我的编码。

我确实认为我可以尝试:在x次迭代之后，如果一个节点被访问了y次，但是在z以下有一个胜利的分数，那么删除该节点。我的想法是，如果经过x次迭代，并且被访问了y次，但仍然有一个低的胜利分数，那么这个节点可能占用了树中不必要的空间，因此可以删除。

我的问题是：

是否有更好的方法让我的程序返回一个移动而不是崩溃，而不只是减少扩展的数量，而不需要实现上面的检查？(即使最好的移动需要很长的时间来计算)。

下面是一些未经编辑的代码：

编辑** MCTS扩展功能：

public MCTSNode Expand(BoardGame game){
    MCTSNode child = new MCTSNode(game);
    for(int k = 0;k<this.gameState[0].length;k++){
      for(int l = 0;l<this.gameState[1].length;l++){
        child.gameState[k][l] = this.gameState[k][l];
      }
    }
    Random r = new Random();
    int possibleMoveSelected = r.nextInt(getPossibleMovesList());
    int row = getPossibleMoveX(possibleMoveSelected);
    int col = getPossibleMoveY(possibleMoveSelected);
    if(this.currentPlayer==2){
      child.gameState[row][col] = 2;
      child.moveMadeRow = row;
      child.moveMadeCol = col;
      child.currentPlayer = 1;
      child.setPossibleMoves();
      child.possibleMoves.size();
    }
    else{
      child.gameState[row][col] = 1;
      child.moveMadeRow = row;
      child.moveMadeCol = col;
      child.currentPlayer = 2;
      child.setPossibleMoves();
      child.possibleMoves.size();
    }
    childrenNode.add(child);
    child.parentNode = this;
    this.removePossibleMove(possibleMoveSelected);
    this.possibleMoves.trimToSize();
    return this;
}

MCTSPlayer函数：

public class MctsPlayer {

  private static int maxIterations;

  public MctsPlayer(int i){
    maxIterations = i;
  }


  public static String getBestMove(BoardGame game){
    MCTSNode root = new MCTSNode(game);
    root.getBoardState(game);
    root.setPossibleMoves();
    for(int iteration = 0; iteration < maxIterations; iteration++){
      MCTSNode initialNode = selectInitialNode(root);
      if(initialNode.getPossibleMovesList()>0){
        initialNode.Expand(game);
      }
      MCTSNode nodeSelected = initialNode;
      if(nodeSelected.childrenLeft() == true){
        nodeSelected = initialNode.getRNDChild();
      }
      nodeSelected.Simulate();
    }

    MCTSNode best = root.getMostVisitNode();
    System.out.println("This is the selected node's best move for the row: "+best.getMoveMadeRow());
    System.out.println("This is the selected node's best move for the col: "+best.getMoveMadeCol());
    best.printNodeInfo();
  }

新列入下文**

选择初始节点函数(将继续到可能的移动列表大小为==到0)：

public static MCTSNode selectInitialNode(MCTSNode node){
    MCTSNode initialNode = node;
    while (initialNode.getPossibleMovesSize()==0&&initialNode.checkForEmptySpace()==true){
      initialNode = initialNode.Select();

“+initialNode.childrenList()”；//System.out.println(“剩余的节点可能移动：”+initialNode.getPossibleMovesSize()；}返回initialNode；}

选择功能：

public MCTSNode Select(){
  double maxUCT = Integer.MIN_VALUE;
  MCTSNode Node = this;
  if(this.possibleMoves.size()>0){
    return Node;
      }
  else{
    for(int i = 0;i<childrenNode.size();i++){
      double UCTValue = getUCTValue(getChildren(i));
      if(UCTValue > maxUCT){
        Node = getChildren(i);
        maxUCT = UCTValue;
      }
    }
    return Node;
  }

private double getUCTValue(MCTSNode childNode) {
        double UCTValue;
        if (childNode.getVisitCount() >= 1) {
          UCTValue = (Math.sqrt(2)*
              (Math.sqrt(Math.log(childNode.getParent().getVisitCount()* 1.0) / childNode.getVisitCount())) + (1.0 *childNode.getWinCount() / childNode.getVisitCount()* 1.0));
        } else {
            UCTValue = Double.MAX_VALUE;
        }
        return UCTValue;
  }

childrenLeft函数：

public boolean childrenLeft(){
  return childrenNode.size()>0;
}

Answer 1

如果不看到childrenLeft()和其他一些方法的代码，我不是百分之百肯定的，但我的印象是，您基本上向树中添加了b新节点，其中b是您的分支因子。换句话说，每次迭代，都会向一个节点添加一个新的、完整的子节点列表。这可能确实会导致您很快耗尽内存。

到目前为止，最常见的策略是通过每次迭代只添加一个新节点来扩展树。然后，每个节点都需要：

• 当前子程序的列表(对应于已扩展的操作)。
• 尚未扩大的行动清单

选择阶段通常会在到达要展开的非空操作列表的节点时结束。然后，MCTS将从该列表中随机选择一个操作，添加一个与该操作相对应的新节点(意味着您的第一个列表由一个条目增长，第二个列表缩小为一个条目)，然后从那里继续展开。

有了这样的实现，除非允许算法搜索很长时间，否则内存不太可能耗尽。如果内存仍然不足，您可以查看以下内容：

• 优化每个节点所需的内存量(它存储完整的游戏状态，是否优化了游戏状态的内存使用？)
• 使用命令行参数增加JVM的堆大小(请参阅Increase heap size in Java)