遊戯王のプログラマブルな初期手札確率計算機を作りたい

open YuGiOh

module Cards =
    open Monster
    open Spell
    open Trap

    let ``ドロール ＆ ロックバード`` =
        Card.モンスターカード ("ドロール ＆ ロックバード", "ドロール アンド ロックバード", 風属性, 魔法使い族, 1, 0, 0)

    let ``ドットスケーパー`` = Card.モンスターカード ("ドットスケーパー", "ドットスケーパー", 地属性, サイバース族, 1, 0, 2100)

    let ``マイクロ・コーダー`` = Card.モンスターカード ("マイクロ・コーダー", "マイクロ コーダー", 闇属性, サイバース族, 1, 300, 0)
    
    // 中略

    let ``ファイアウォール・ドラゴン・ダークフルード - ネオテンペスト`` =
        Card.Lモンスターカード(
            "ファイアウォール・ドラゴン・ダークフルード - ネオテンペスト",
            "ファイアウォール ドラゴン ダークフルード ネオテンペスト",
            闇属性,
            サイバース族,
            [ U; L; R; DL; DR ],
            3000
        )

open Cards

let recipe: DeckRecipe =
    { Main =
        [ ``ドロール ＆ ロックバード``, 3
          ``ドットスケーパー``, 1
          ``マイクロ・コーダー``, 3
          ``増殖するG``, 3
          ``幽鬼うさぎ``, 1
          ``灰流うらら``, 3
          ``ファイアウォール・ガーディアン``, 1
          ``斬機シグマ``, 1
          ``斬機アディオン``, 1
          ``斬機サブトラ``, 1
          ``斬機マルチプライヤー``, 1
          ``斬機ダイア``, 1
          ``斬機サーキュラー``, 3
          ``ファイアウォール・ディフェンサー``, 3
          ``パラレルエクシード``, 3
          ``原始生命態ニビル``, 2
          ``サイバネット・マイニング``, 2
          ``斬機方程式``, 1
          ``墓穴の指名者``, 2
          ``抹殺の指名者``, 1
          ``無限泡影``, 1
          ``斬機超階乗``, 1
          ``サイバネット・コンフリクト``, 1 ]
      Extra =
        [ ``サイバース・ディセーブルム``, 1
          ``塊斬機ラプラシアン``, 1
          ``塊斬機ダランベルシアン``, 1
          ``転生炎獣アルミラージ``, 1
          ``リングリボー``, 1
          ``リンク・デコーダー``, 1
          ``コード・トーカー``, 1
          ``スプラッシュ・メイジ``, 2
          ``ピットナイト・アーリィ``, 1
          ``トランスコード・トーカー``, 2
          ``デコード・トーカー・ヒートソウル``, 1
          ``アクセスコード・トーカー``, 1
          ``ファイアウォール・ドラゴン・ダークフルード - ネオテンペスト``, 1 ]
      Side = [] }

assert (recipe.MainCount = 40)
assert (recipe.ExtraCount = 15)

let random = System.Random 0xbeef

let 初動手札 (hand: ICard list) : bool =
    let サーキュラー初動札 card : bool =
        [ ``斬機サーキュラー`` :> ICard; ``サイバネット・マイニング`` ] |> List.contains card

    let 通常召喚可能 (card: ICard) : bool =
        match card with
        | (:? Monster.Card as card) when card.LevelPlace <= Level 4 -> true
        | _ -> false

    let 自力特殊召喚可能斬機 (card: ICard) : bool =
        match card with
        | (:? Monster.Card as card) when card = ``斬機シグマ`` || card = ``斬機サブトラ`` || card = ``斬機シグマ`` -> true
        | _ -> false

    let 斬機初動 (hand: ICard list) : bool =
        ([ 0..4 ], [ 0..4 ])
        ||> Seq.allPairs
        |> Seq.exists (fun (i, j) ->
            自力特殊召喚可能斬機 hand[i]
            && hand[j] :? Monster.Card
            && hand[j] :?> Monster.Card |> _.LevelPlace = Level 4)

    let パラエク初動 (hand: ICard list) : bool =
        let パラエク = hand |> List.exists ((=) ``パラレルエクシード``)
        let 通常召喚可能 = hand |> List.exists 通常召喚可能
        let notパラエク素引き = hand |> List.filter ((=) ``パラレルエクシード``) |> List.length < 3
        パラエク && 通常召喚可能 && notパラエク素引き

    hand |> List.exists サーキュラー初動札 || 斬機初動 hand || パラエク初動 hand

let 誘発札: ICard list =
    [ ``ドロール ＆ ロックバード``; ``増殖するG``; ``幽鬼うさぎ``; ``灰流うらら``; ``原始生命態ニビル``; ``無限泡影`` ]

let mutable 初動回数 = 0
let mutable 誘発合計 = 0

let numTrial = 1000000

for trial in 1..numTrial do
    let handIndicesDup = [ for i in 1..5 -> random.Next(recipe.MainCount - i) ]
    let mutable handIndices = []

    for h in handIndicesDup do
        let mutable h = h

        while handIndices |> List.contains h do
            h <- h + 1

        handIndices <- h :: handIndices

    let mutable hand = []

    for h in handIndices do
        let mutable j = 0
        let mutable total = 0

        while h >= total do
            total <- total + snd recipe.Main.[j]
            j <- j + 1

        j <- j - 1
        hand <- fst recipe.Main.[j] :: hand

    if trial % 100000 = 0 then
        printfn "Trial: %d" trial
        printfn "%s" (hand |> List.map _.NameString |> List.reduce (fun a b -> a + " | " + b))

    if 初動手札 hand then
        初動回数 <- 初動回数 + 1

    誘発合計 <- 誘発合計 + (hand |> List.filter (fun h -> 誘発札 |> List.contains h) |> List.length)

printfn "初動率: %f %%" (float 初動回数 / float numTrial * 100.0)
printfn "誘発期待値: %f 枚" (float 誘発合計 / float numTrial)

初動率: 80.605300 %
誘発期待値: 1.669609 枚

let 初動手札 (state: State) : bool =
    let is自力特殊召喚可能斬機 = [ "斬機アディオン"; "斬機サブトラ"; "斬機シグマ" ] |> Card.isNameIn

    let isパラエク = Card.isNameOf "パラレルエクシード"

    let is通常召喚可能 = Card.isLevelIn 1 4

    let isサーキュラー初動 = state.CondInHand(Card.isNameIn [ "斬機サーキュラー"; "サイバネット・マイニング" ])

    let is斬機初動 = state.CondInHand2 is自力特殊召喚可能斬機 (Card.isLevel 4)

    let isパラエク初動 = state.CondInHand2 isパラエク is通常召喚可能 && state.CondInDeck isパラエク

    isサーキュラー初動 || is斬機初動 || isパラエク初動

let is誘発札 =
    [ "ドロール ＆ ロックバード"; "増殖するG"; "幽鬼うさぎ"; "灰流うらら"; "原始生命態ニビル"; "無限泡影" ]
    |> Card.isNameIn

let mutable 初動回数 = 0
let 誘発枚数回数 = [| for _ in 0..6 -> 0 |]

let random = System.Random 0xbeef

let 試行回数 = 1000000

for trial in 1..試行回数 do
    let state = State(recipe, random)

    if trial % 100000 = 0 then
        printfn "Trial: %d" trial
        printfn "%s" (state.Hand |> List.map _.Name |> List.reduce (fun a b -> a + " | " + b))

    if 初動手札 state then
        初動回数 <- 初動回数 + 1

    let 誘発枚数 = state.CountCondInHand is誘発札
    誘発枚数回数.[誘発枚数] <- 誘発枚数回数.[誘発枚数] + 1

let 誘発合計 = [ 0..6 ] |> Seq.sumBy (fun i -> i * 誘発枚数回数.[i])
let 誘発期待値 = float 誘発合計 / float 試行回数

let 誘発標準偏差 =
    ([ 0..6 ] |> Seq.sumBy (fun i -> (float i - 誘発期待値) ** 2.0 * float 誘発枚数回数.[i]))
    / float (試行回数 - 1)
    |> sqrt

printfn "初動率: %f %%" (float 初動回数 / float 試行回数 * 100.0)
printfn "誘発期待値: %f ± %f 枚" 誘発期待値 誘発標準偏差

初動率: 75.510300 %
誘発期待値: 1.625677 ± 0.991613 枚

let isパラエク = Card.isNameOf "パラレルエクシード"

let is通常召喚可能 = Card.isLevelIn 1 4

let isパラエク初動 = state.CondInHand2 isパラエク is通常召喚可能 && state.CondInDeck isパラエク