動物識別系統(tǒng)實驗報告

人工智能試驗匯報二班級：XXXX姓名：XXXX學(xué)號:XXXXX試驗?zāi)康?.理解并掌握基于規(guī)則系統(tǒng)的表達與推理。2.學(xué)會編寫小型的產(chǎn)生式系統(tǒng)，理解正向推理和反向推理的過3。程以及兩者的差異.4。學(xué)會設(shè)計簡樸的人機交互界面.試驗預(yù)習(xí)內(nèi)容及試驗環(huán)境：1.理解動物識別系統(tǒng)問題；2.產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)成部分，正向推理，逆向推理的算法和產(chǎn)生式系統(tǒng)的類型。三、試驗內(nèi)容和環(huán)節(jié)：內(nèi)容：結(jié)合第五章內(nèi)容，以動物識別系統(tǒng)（或貨品袋裝系統(tǒng))為例,實現(xiàn)基于規(guī)則的系統(tǒng)構(gòu)造試驗。規(guī)定：成果顯示規(guī)定有若干選擇動物特性的選擇列表；體現(xiàn)判斷動物時，使用了哪些規(guī)則；體現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的變化；（正向推理中體現(xiàn)每使用一次規(guī)則后，產(chǎn)生新事實。反向推理中體現(xiàn)新的目的事實有哪些需要證明，哪些已經(jīng)得到證明）；顯示規(guī)則的調(diào)用次序；顯示最終的成果,包括動物能識別出來和動物不能識別出來兩種狀況.至少檢查兩個例子實現(xiàn)正向推理和反向推理的區(qū)別;老虎的例子如上所示，如下為金錢豹的例子：正向推理:反向推理：指出綜合數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫分別使用哪些函數(shù)實現(xiàn)的?綜合數(shù)據(jù)庫和規(guī)則庫均采用數(shù)組完畢。其中的綜合數(shù)據(jù)庫為一種string類型的數(shù)組，內(nèi)容為事實的名稱字符串，下標則為該事實的序號。數(shù)組長度為33,表達共有33個事實（最終7個為動物名稱）。代碼如下：stringfacts[factnum]={”有爪”,"有犬齒”,"有奶”，"有毛發(fā)”，”目視前方”，"吃肉"，”有蹄",”有羽毛”，”會飛"，"生蛋"，”不會飛”,”黑白色"，"會游泳”,”善飛"，"不怕風(fēng)浪”,”長腿"，"長脖子",”有暗斑點”，”白色”，”黑色斑點”,”黑色條紋”,”黃褐色”,"食肉動物","鳥",”哺乳動物",”有蹄動物”，"老虎"，”金錢豹"，”長頸鹿",”斑馬",”鴕鳥",”企鵝","海燕"};規(guī)則庫為一種構(gòu)造體數(shù)組。該構(gòu)造體由一種int型數(shù)組(表達前提條件的序號集合）和一種int數(shù)據(jù)（表達由此前提推出的成果）表達。該數(shù)組長度為14，表明有14條規(guī)則.該規(guī)則庫在建立時有一種內(nèi)在規(guī)定：前提的規(guī)則(子規(guī)則)的序號必須在父規(guī)則之前。（便于正向推理的實現(xiàn)）代碼如下：structrule{ intcon［10］； intres；｝;Rulerules[rulenum]={{{2,—1｝,24},｛｛3,—1},24｝，｛｛7，—1｝，23｝,{｛8,9，-1}，23}，｛{24,0，1,4，—1},22},｛｛24,5,-1｝,22}，｛｛24，6,—1｝，25},{｛22，21，20,—1｝，26｝,｛{22,21,19,—1},27｝,｛{25，15，16,21,17,—1｝,28｝,｛{25,18，20,—1｝，29}，{｛23,10，15,16,11，—1｝,30}，｛｛23，10,12，11，-1}，31｝，｛｛23,13，14,-1},32}｝;規(guī)則庫的匹配算法是什么?怎樣選用可用規(guī)則集中的規(guī)則？分別使用哪些函數(shù)實現(xiàn)的?用一種bool型的與數(shù)據(jù)庫數(shù)組等長的enfact數(shù)組表達各事實與否已經(jīng)滿足（或已經(jīng)推出）。要匹配一種規(guī)則的時候,只需查看其前提序號集數(shù)組中每個元素對應(yīng)的enfact數(shù)組中的值與否為true,假如所有都為true則可由該規(guī)則推出對應(yīng)成果。代碼如下：boolenfact［factnum］；memset（enfact,false,factnum);//每次輸入時需對該數(shù)組進行初始化//如下為輸入過程 while(ti!=-1） { if（ti>=0＆&ti<=notanimal) enfact[ti]=true; else { cout〈<”輸入錯誤!請輸入0~25之間的數(shù)字！”〈<endl；//notanimal=25 cin。clear（）;//清除流錯誤錯誤標識 cin。sync(）；////////////清空輸入緩沖區(qū) break； ｝ cin>〉ti; ｝;以上，則完畢了輸入，并對enfact數(shù)組進行了初始化.目前對正向推理和反向推理的匹配和詳細推理過程進行簡要闡明。正向推理:從下向上的推理。由于建立規(guī)則庫時的內(nèi)在規(guī)定，即子規(guī)則必在父規(guī)則前，故進行正向推理的時候只要將規(guī)則庫從前到后掃一遍看與否能由規(guī)則推出對應(yīng)成果即可。假如能匹配推出成果則看該成果與否為動物，假如已經(jīng)推出動物則推理成功。否則更新數(shù)據(jù)庫，匹配下一種規(guī)則.代碼如下：intobverse(）｛ outputf（1)； intti； inti，j; inttres； cout<<endl； for（i=0;i〈rulenum；i++) ｛ j=0； ti=rules［i].con[j］; while（ti！=—1）//假設(shè)前提數(shù)不超過9個，必存在-1作為結(jié)束 ｛ if（enfact［ti］==false） break； j++； ti=rules[i］。con[j］; } if(ti==—1） ｛tres=rules[i］.res; enfact[tres]=true； cout〈<"運用了規(guī)則”〈<i〈<":”; j=0; while（rules［i].con［j]！=—1) { cout〈〈facts［rules［i]。con[j]］〈<”"; j++； ｝ cout<〈"====〉"〈<facts[tres］〈<endl； if（isAnimal(tres)) ｛ if(noOtiose(tres）） returntres; else return-1； } } ｝ return—1；}反向推理:從上向下的推理。反向推理比正向推理要復(fù)雜某些。采用的算法是從事實數(shù)據(jù)庫的動物開始從前去后進行匹配，看與否能成功推出,假如都推不出能識別失敗，若能推出其中一種則中斷搜索，識別成功。推某一種事實時，仍然是從該事實的前提出發(fā),逐一匹配，若所有的前提滿足，則該事實滿足.不一樣的是,這里以該事實為成果的前提也許有諸多，我采用了犧牲空間換時間的措施，即不是將規(guī)則庫從頭到尾搜一遍來查找以待查事實為成果的規(guī)則,而是事先將所有的先保留在一種構(gòu)造體數(shù)組中，構(gòu)造體中只有一種數(shù)組，表達能推出某個成果的規(guī)則序號。代碼如下：structfactrule｛ intrulen[5];}；factrulefactrules[factnum］=｛{-1},{—1｝，｛-1｝，｛—1},｛-1}，{—1}，｛—1｝,｛-1},{—1},{-1},{-1｝,{-1｝,{-1}，{-1｝，{—1｝，{-1},｛-1｝,｛-1}，｛—1}，{—1},｛-1｝,{—1},｛4,5，-1｝,{2，3，-1},{0，1,-1｝，{6,-1},{7，—1},｛8，-1｝，｛9，-1},｛10，—1｝,｛11,—1},｛12，-1}｝；故要看某個事實與否能推出的時候,只要將它對應(yīng)的標號的factrules中的數(shù)組中的規(guī)則進行匹配即可，只要有一條規(guī)則滿足，即可中斷搜索，推出該事實可滿足.此外，由于某個規(guī)則的前提也許是另一種規(guī)則的成果，這相稱于規(guī)則的嵌套.因此在進行反向推理時必須用到遞歸技術(shù)，并且是一種回溯.整個反向推理的代碼如下：boolachieve（intri）//{ intj； intti; cout〈〈endl〈<"目前驗證目的為："<<facts［rules[ri］.res］〈<endl； cout<〈"嘗試規(guī)則”<〈ri〈〈":"; j=0; while(rules[ri]。con［j］!=-1） { cout<〈facts[rules[ri]。con[j］]〈〈””; j++； ｝ cout〈〈"==？==>”〈〈facts［rules[ri］.res］<〈endl;j=0； ti=rules[ri].con[j]； while(ti!=—1） { if（enfact［ti］==false) ｛ intki=0;if（factrules［ti].rulen［ki］==—1） ｛ cout〈〈"條件"<<facts[ti］<<”不滿足！"<<endl; cout<〈"使用規(guī)則”<<ri<〈"：”； j=0; while(rules［ri]。con[j］！=-1) { cout<<facts［rules［ri].con[j］］<〈"”; j++； } cout〈<”=====〉"<〈facts［rules[ri].res］<〈"失??！"<〈endl； returnfalse; }else { cout<<"條件”〈<facts[ti]〈<"未知,繼續(xù)推理..."〈〈endl; boolok=false； for(ki=0;factrules［ti]。rulen[ki］!=—1＆＆！ok;ki++） { ok=achieve(factrules［ti］.rulen[ki])； ｝ if（ok) { cout<〈”條件"<<facts［ti]<〈”滿足!”〈〈endl； j++; ti=rules［ri].con［j]; } else { cout<〈"條件"〈<facts［ti］<〈"不滿足!"<〈endl; cout<〈”使用規(guī)則"<<ri〈<”:"; j=0； while(rules[ri］。con[j]！=-1） { cout<〈facts[rules［ri］。con[j］］<〈"”; j++； } cout<<”=====〉"〈〈facts[rules［ri].res］<〈"失?。　?lt;〈endl<<endl； returnfalse; ｝ } } else { cout〈<”條件"<<facts［ti]〈〈”滿足!”<<endl； j++； ti=rules[ri］.con[j]； ｝ } ｛ cout〈<”使用規(guī)則"<<ri<<":"； j=0； while(rules［ri].con[j］!=-1) ｛ cout〈<facts［rules[ri]。con［j］]<<"”； j++; } cout〈<"=====〉”<〈facts[rules[ri]。res]<〈"成功!"〈〈endl； returntrue; ｝}intreverse(）｛ outputf(2)；inti;for（i=animalfrom;i〈rulenum;i++）{ cout〈<endl〈<”——---———-—————---——--—由動物目的：”〈〈facts［rules［i].res］〈<”進行反向推理—-—-—————------—---——--——”〈<endl； if(achieve（i)） { if（noOtiose(i+notanimal-animalfrom+1）) returni+notanimal-animalfrom+1； else return—1; }｝return-1;｝注:本系統(tǒng)對輸入事實冗余的狀況做出了處理。采用的算法是：仍然是空間換時間的思想，事先將所有動物也許有的特性做成一種與特性數(shù)等長的bool數(shù)組typefact，這樣只需在推出某種動物后再將該動物對應(yīng)的數(shù)組typefact與enfact數(shù)組進行匹配，看enfact中與否存在多出的錯誤特性即可.代碼如下:booltypefact［factnum-notanimal-1]［factnum］=｛｛1，1，1，1,1,1，0，0，0，0，0，0,0，0,0，0,0,0，0,0，1,1,1,0，1,0，1,0,0，0，0，0,0｝,｛1,1,1，1，1，1，0,0，0，0,0，0，0，0,0，0,0,0，0,1，0，1,1,0,1，0,0，1，0,0，0，0,0｝,{0,0,1，1,0,0，1,0,0，0，0，0，0,0，0,1，1,1,0,0,0，1,0，0,1，1,0，0，1,0，0，0,0},｛0，0，1,1，0，0,1,0，0,0，0,0,0，0，0，0,0,0,1，0,1，0,0，0,1，1，0，0，0,1，0,0，0｝，{0，0,0,0，0，0,0，1,1，1,1,1,0,0，0,1,1，0,0，0，0,0,0，1，0,0，0，0，0,0，1，0，0},{0，0,0，0，0，0，0,1，1，1,1，1,1,0,0，0，0，0,0,0，0,0，0,1，0,0，0,0,0,0,0,1，0},{0,0，0,0，0，0,0,1，1,1,0,0,0，1,1,0，0，0,0,0,0,0,0，1,0,0，0,0,0，0,0,0,1}};boolnoOtiose(intfi）｛ intki=fi—notanimal-1; boolok=true； for（inti=1；i〈factnum；i++) { if(enfact［i］=