人工智能实验报告.docx

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人工智能实验报告

华北电力大学科技学院

实验报告

实验名称PROLOG语言编程练习及图搜索问题求解

课程名称人工智能及应用

专业班级：

软件12K2学生姓名：

学号：

成绩：

指导教师：

刘丽实验日期：

2015.5

一、实验目的及要求

实验目的：

1.熟悉PROLOG的运行环境，进行PROLOG的根本编程练习。

了解PROLOG语言中常量、变量的表示方法。

PROLOG的简单程序结构，掌握分析问题、询问解释技巧；进行事实库、规那么库的编写，并在此根底上进行简单的询问。

具体实验课上相关内容，练习example1到example6的内容。

2.图搜索问题求解。

实验要求：

1.爱因斯坦的超级问题

有五个房子，每个房子的颜色不同，里面分别住着不同国家的人，每个人都有自己养的不同的宠物，喜欢喝不同的饮料，抽不同牌子的烟。

现在以下的一些信息:

a）英国人〔englishman〕住在红色〔red〕的房子里

b）西班牙人〔spaniard〕养了一条狗〔dog〕

c）挪威人〔norwegian〕住在左边的第一个房子里

d）黄房子〔yellow〕里的人喜欢抽kools牌的香烟

e）抽chesterfields牌香烟的人与养狐狸〔fox〕的人是邻居

f）挪威人〔norwegian〕住在蓝色〔blue〕的房子旁边

g）抽winston牌香烟的人养了一只蜗牛〔Snails〕

h）抽LuckyStrike牌香烟的人喜欢喝桔子汁〔orangejuice〕

i）乌克兰人〔ukrainian〕喜欢喝茶〔tea〕

j）日本人〔japanese〕抽parliaments牌的烟

k）抽kools牌的香烟的人与养马〔horse〕的人是邻居

l）喜欢喝咖啡〔coffee〕的人住在绿〔green〕房子里

m）绿〔green〕房子在象牙白〔ivory〕房子的右边〔图中的右边〕

n）中间那个房子里的人喜欢喝牛奶〔milk〕

o）根据以上条件，你能告诉我哪个房子里的人养斑马〔zebra〕，哪个房子里的人喜欢喝水〔water〕吗？

或者你能把所有的东西都对号入座吗？

2.传教士与野人问题

传教士和食人者问题〔TheMissionariesandCannibalsProblem〕。

在河的左岸有3个传教士、1条船和3个食人者，传教士们想用这条船将所有的成员运过河去，但是受到以下条件的限制：

〔1〕传教士和食人者都会划船，但船一次最多只能装运两个；

〔2〕在任何岸边食人者数目都不得超过传教士，否那么传教士就会遭遇危险：

被食人者攻击甚至被吃掉。

此外，假定食人者会服从任何一种过河安排，试规划出一个确保全部成员平安过河的方案。

二、所用仪器、设备

PC机和trincprolog编译软件

三、实验原理

PROLOG语言是一种以逻辑推理为根底的逻辑型程序设计语言，是一种陈述性语言而不是过程性语言。

PROLOG语言能够自动实现模式匹配和回溯、具备递归技术，而且语法简明，可以简化复杂问题求解。

四、实验方法与步骤

1.翻开trincprolog编译软件

2.新建文本并（Flie→New→TextEdit）

3.根据实验要求在新建的文本中输入程序代码

4.保存（Save）并编译（Compile）

5.在trincprolog下输入问题显示（Prove）实验要求的结果

五、求解的问题与程序

1.爱因斯坦的超级问题

代码：

member（X,[X|Tail]）.

member（X,[Head|Tail]）:

-member（X,Tail）.%X是表Tail的成员

%定义房间各种属性的谓词

color（h（C,N,P,Y,D）,C）.%h（C,N,P,Y,D）的color是C

nation（h（C,N,P,Y,D）,N）.%h（C,N,P,Y,D）的nation是N

pet（h（C,N,P,Y,D）,P）.%h（C,N,P,Y,D）的pet是P

yan（h（C,N,P,Y,D）,Y）.%h（C,N,P,Y,D）的yan是Y

drink（h（C,N,P,Y,D）,D）.%h（C,N,P,Y,D）的drink的是D

%定义邻居关系的谓词next

next（A,B,[A,B,C,D,E]）.

next（B,A,[A,B,C,D,E]）.%A和B在表中是相邻关系

next（B,C,[A,B,C,D,E]）.

next（C,B,[A,B,C,D,E]）.%B和C在表中是相邻关系next（C,D,[A,B,C,D,E]）.

next（D,C,[A,B,C,D,E]）.%C和D在表中是相邻关系next（D,E,[A,B,C,D,E]）.

next（E,D,[A,B,C,D,E]）.%D和E在表中是相邻关系

%定义房子位置的谓词

middle（X,[_,_,X,_,_]）.%X在表中的中间位置

first（A,[A|X]）.%A是表X的表头

%定义房子右边的关系谓词right

right（A,B,[A,B,C,D,E]）.%表中B在A的右边

right（B,C,[A,B,C,D,E]）.%表中C在B的右边

right（C,D,[A,B,C,D,E]）.%表中D在C的右边

right（D,E,[A,B,C,D,E]）.%表中E在D的右边

solve（X,TT,TTT）:

-

%把X绑定为房间列表，此时的房间的属性还不能确定，所以都使用变量代表。

X=[h（C1,N1,P1,Y1,D1）,h（C2,N2,P2,Y2,D2）,h（C3,N3,P3,Y3,D3）,h（C4,N4,P4,Y4,D4）,h（C5,N5,P5,Y5,D5）],

%英国人〔englishman〕住在红色〔red〕的房子里。

member（Z1,X）,%从X列表中选择一个房间Z1

color（Z1,red）,%Z1的颜色是red

nation（Z1,englishman）,%Z1里住的人是englishman

%西班牙人〔spaniard〕养了一条狗〔dog〕。

member（Z2,X）,%从X列表中选择一个房间Z2

pet（Z2,dog）,%Z2里养的宠物是dog

nation（Z2,spaniard）,%Z2里住的人是spaniard

%挪威人〔norwegian〕住在左边的第一个房子里。

first（Z3,X）,%X列表中第一个房间Z3

nation（Z3,norwegian）,%Z3里住的人是norwegian

%黄房子〔yellow〕里的人喜欢抽kools牌的香烟。

member（Z4,X）,%从X列表中选择一个房间Z4

yan（Z4,kools）,%Z4里抽的烟是kools

color（Z4,yellow）,%Z4的颜色是yellow

%抽chesterfields牌香烟的人与养狐狸〔fox〕的人是邻居。

member（Z5,X）,%从X列表中选择一个房间Z5

pet（Z5,fox）,%Z5里养的宠物是fox

next（Z6,Z5,X）,%Z5的邻居是Z6

yan（Z6,chesterfields）,%Z6里抽的烟是chesterfields

%挪威人〔norwegian〕住在蓝色〔blue〕的房子旁边。

member（Z7,X）,%从X列表中选择一个房间Z7

color（Z7,blue）,%Z7的颜色是blue

next（Z8,Z7,X）,%Z7的邻居是Z8

nation（Z8,norwegian）,%Z8里住的人是norwegian

%抽winston牌香烟的人养了一只蜗牛〔Snails〕。

member（Z9,X）,%从X列表中选择一个房间Z9

yan（Z9,winston）,%Z9里抽的烟是winston

pet（Z9,snails）,%Z9里养的宠物是snails

%抽LuckyStrike牌香烟的人喜欢喝桔子汁〔orangejuice〕。

member（Z10,X）,%从X列表中选择一个房间Z10

drink（Z10,'orangejuice'）,%Z10里喝的饮料是orangejuice

yan（Z10,'LuckyStrike'）,%Z10里抽的烟是LuckyStrike

%乌克兰人〔ukrainian〕喜欢喝茶〔tea〕。

member（Z11,X）,%从X列表中选择一个房间Z11

nation（Z11,ukrainian）,%Z11里住的人是ukrainian

drink（Z11,tea）,%Z11里喝的饮料是tea

%日本人〔japanese〕抽parliaments牌的烟。

member（Z12,X）,%从X列表中选择一个房间Z12

nation（Z12,japanese）,%Z12里住的人是japanese

yan（Z12,parliaments）,%Z12里抽的烟是parliaments

%抽kools牌的香烟的人与养马〔horse〕的人是邻居

member（Z13,X）,%从X列表中选择一个房间Z13

pet（Z13,horse）,%Z13里养的宠物是horse

next（Z14,Z13,X）,%Z13的邻居是Z14

yan（Z14,kools）,%Z14里抽的烟是kools

%喜欢喝咖啡〔coffee〕的人住在绿〔green〕房子里。

member（Z15,X）,%从X列表中选择一个房间Z15

color（Z15,green）,%Z15的颜色是green

drink（Z15,coffee）,%Z15里喝的饮料是office

%绿〔green〕房子在象牙白〔ivory〕房子的右边〔图中的右边〕

member（Z16,X）,%从X列表中选择一个房间Z16

color（Z16,ivory）,%Z16的颜色是ivory

right（Z16,Z17,X）,%在Z16右边的房子是Z17

color（Z17,green）,%Z17的颜色是green

%中间那个房子里的人喜欢喝牛奶〔milk〕。

middle（Z18,X）,%从X列表中选择一个房间Z18

drink（Z18,milk）,%Z18里喝的饮料是milk

%以上是所以的条件,下面开始答复我们的问题

%找出宠物为zebra的房间。

member（TT,X）,%从X列表中选择一个房间TT

pet（TT,zebra）,%TT里养的宠物是zebra

%找出喝水的房间。

member（TTT,X）,%从X列表中选择一个房间TTT

drink（TTT,water）.%TTT里喝的饮料是water

2.传教士与野人问题

代码：

%船上所能够载人的状态就是可能的操作

move（1,0）.%表示船上有一位传教士，没有野人

move（0,1）.%表示船上没有传教士，有一位野人

move（0,2）.%表示船上没有传教士，有两位野人

move（2,0）.%表示船上有两位传教士，没有野人

move（1,1）.%表示船上有一位传教士，一个野人

%判断两岸的状态是否合法

legal（（X,Y,_））:

-%X为左岸,Y为右岸,_取0左岸或1右岸

legal1（X）,%判断左岸的状态是否合法

legal1（Y）.%判断有岸的状态是否合法

legal1（（X,Y））:

-X=:

=0,Y>=0,!

.%传教士人数为0，野人的人数大于0，合法

legal1（（X,Y））:

-Y=:

=0,X>=0,!

.%野人人数为0，传教士的人数大于0，合法

legal1（（X,Y））:

-X>=Y,X>=0,Y>=0.%传教士数大于等于野人数,且都大于0,合法

%update谓词能够完成把合理的移动作用的某个状态上，从而到达新的状态。

update（（X,Y,0）,Move,Statu1）:

-%船在左岸将要采取的操作。

（A,B）=X,%X储存A,B两个数值

（C,D）=Y,%Y储存C,D两个数值

（E,F）=Move,%船上Move储存传教士E,野人F两个数值

C1isC+E,%用C1记录C+E的结果

D1isD+F,%用D1记录D+F的结果

A1isA-E,%用A1记录A-E的结果

B1isB-F,%用B1记录B-F的结果

Statu1=（（A1,B1）,（C1,D1）,1）.%船到右岸后左右两岸传教士野人的人数状况

update（（X,Y,1）,Move,Statu1）:

-%船在右岸将要采取的操作。

（A,B）=X,%X改为储存A,B两个数值

（C,D）=Y,%Y改为储存C,D两个数值

（E,F）=Move,%船上Move重新储存传教士E,野人F两个数值

C1isC-E,%C1重新记录C-E的结果

D1isD-F,%D1重新记录D-F的结果

A1isA+E,%A1重新记录A+E的结果

B1isB+F,%B1重新记录B+F的结果

Statu1=（（A1,B1）,（C1,D1）,0）.%船到右岸后左右两岸传教士野人的人数状况

%connect谓词得到正确操作船的方案

connect（Statu,Statu1）:

-

move（X,Y）,%船载传教士X,野人Y

update（Statu,（X,Y）,Statu1）,%更新两岸传教士野人的人数状况

legal（Statu1）.%判断Statu1两岸的状态是否合法

member（X,[X|Tail]）.

member（X,[Head|Tail]）:

-member（X,Tail）.%判断对象X是表的成员

%再使用深度搜索方法就可以找到答案了

findroad（X,X,L,L）.%递归的边界条件

findroad（X,Y,L,L1）:

-%L为储存的路径表

connect（X,Z）,not（member（Z,L））,%当前状态Z不在已经储存的路径表中

findroad（Z,Y,[Z|L],L1）.%形成递归

六、讨论与结论

1.爱因斯坦的超级问题

用PROLOG语言解决爱因斯坦的超级问题主要是先定义谓词描述事实,再用定义的谓词描述的内容,最后定义所求的谓词求解。

本实验主要是运用表,对的信息与表中的进行匹配得到最后的结果。

2.传教士与野人问题

图搜索问题解决传教士与野人问题，PROLOG语言能够自动实现模式匹配和回溯、具备递归技术。

本实验的重点是定义递归谓词,然后是船的操作谓词,最后还有的是判断传教士是否平安的谓词,在定义完上面所述的谓词后,输入原状态和最后得到岸对面的状态,通过自动匹配,递归等得出可行方案。

七、所附实验输出的结果或数据

1.爱因斯坦超级问题的输出结果（如下列图）

2.传教士与野人问题输出的结果（如下列图）

八、Prolog实验课的问题

程序例子中用到过哪些环境自带的谓词？

1）中运用了比拟谓词>=,输出谓词write（X）,否认谓词not（X）

2）example2.txt中没有运用环境自带的谓词

3）example3.txt中运用了输出谓词write（X）,nl谓词,接口谓词fail

4）example4.txt中运用了输出谓词write（X）

5）example5.txt中运用了输出谓词write（X），nl谓词,接口谓词fail,截断谓词！

6）Example6.txt中运用了截断谓词！

7）Example7.txt中没有运用环境自带的谓词