import random
from dataclasses import dataclass

@dataclass
class Move:
    state: int
    move: int

def optimal_move():
    global state
    for n in [1, 2, 3]:
        if (state - n) % 4 == 1: # Wenn der andere Spieler bei diesem Zug verliert
            return n
    return random.randint(1, 3)  # Wenn keine perfekte Wahl, dann irgendein Zug

def random_move():
    return random.randint(1, 3)

def ki_move(lastMove, better_version):
    global state
    antiMoves = lostMoves.get(state)
    if antiMoves == None:
        return random.randint(1, 3)
    availableMoves = [True, True, True]
    for badMove in antiMoves:
        availableMoves[badMove - 1] = False
    for i, good in enumerate(availableMoves):
        if good:
            return i + 1

    # Es gibt keine guten Züge mehr, also muss der letzte Zug schlecht gewesen sein.
    if better_version:
        addLostMove(lastMove.state, lastMove.move)
    return random.randint(1, 3)

def makeMove(move): # gibt True zurück, wenn der Spieler verloren hat
    global state
    state -= move

    # state kann auch kleiner 0 sein, da der Einfachheit halber am Ende auch Züge gemacht werden,
    # die mehr alle Hölzchen wegnehmen. Dies wird dann so betrachtet, wie als wären 0 Hölzchen da.
    return state <= 0

def addLostMove(state, move):
    moves = lostMoves.get(state)
    if moves == None:
        moves = []
    moves.append(move)
    lostMoves[state] = moves

def game(train, opponent, better_version):
    global state
    state = 12
    lastMove = None
    while True:
        # KI beginnt, sonst kann sie nicht gewinnen
        move = ki_move(lastMove, better_version)
        lost = makeMove(move)
        if lost:
            if train:
                addLostMove(state + move, move)
            return 0 # optimale Strategie hat gewonnen
        lastMove = Move(state + move, move)

        move = opponent()
        lost = makeMove(move)
        if lost:
            return 1 # KI hat gewonnen

state = 12
lostMoves = {}

# train
opponents = [random_move, optimal_move]
for ki_version in [False, True]:
    for train_opponent in opponents:
        for eval_opponent in opponents:
            ki_text = "optimale Version" if ki_version else "erste Version"
            print(f"KI: {ki_text} trainiert mit {train_opponent.__name__} und evaluiert mit {eval_opponent.__name__}")
            for _ in range(1000):
                game(train=True, opponent=train_opponent, better_version=ki_version)

            # eval
            numberEvalGames = 100000
            wonGames = 0
            for _ in range(numberEvalGames):
                wonGames += game(False, opponent=eval_opponent, better_version=ki_version)

            print(f"Die KI hat {wonGames / numberEvalGames * 100}% der Spiele gewonnen.\n")