人工智能 课程设计报告 课设报告.docx
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人工智能课程设计报告课设报告
学生实验报告
实验课名称：
人工智能
实验项目名称：
基于回溯推理的小型专家系统
题目：
一个关于植物分类的小型专家系统
专业名称：
计算机科学与技术
班级：
24020704
学号：
2402070427
学生姓名：
杨孟拓
教师姓名：
慕晨
2010年10月27日
一、实验名称：
一个关于植物分类的小型专家系统
二、实验目的与要求：
1、确定推理方法（正向还是反向），并根据问题设计实现一个简单的不通用推理机（匹配、冲突消解）
2、规则库要求至少包含15条规则
3、初始事实可以任意给定，输入初始事实后能够得到推理结果
4、设计人机界面，解释模块提供查询规则的功能
5、可以不考虑知识库管理模块
6、提交实验报告
7、报告中要有推理树
三、实验内容：
本次实验将做一个关于植物分类的小型专家系统，在植物分类系统中，要区分各种植物，可以对每种植物构造一条识别规则，其中规则右部为识别出的植物名，左部为该植物的特征。
本次实验设计了一个简单的不通用推理机。
推理机给出的推理结果是“苹果”。
系统结构：
知识库，推理机，动态数据库，人机界面，解释模块，知识库管理模块。
专家系统结构图
四、程序设计思想
本次实验采用的推理方法为正向推理，正向推理是从已知事实出发，通过规则库求的结论。
这种推理方式是正向使用规则，即问题的初始状态作为初始数据库，仅当数据库中的事实满足某条规则的前提时，该规则才能被使用。
正向推理的推理基础是逻辑演绎的推理链。
从一组事实出发，使用一组规则，来证明目标的成立。
正向推理的步骤
步1将初始事实置入动态数据库；
步2用动态数据库中的事实，匹配目标条件，若目标条件满足，则推理成功，结束。
步3用规则库中各规则的前件匹配动态数据库中的事实，将匹配成功的规则组成冲突集；
步4若冲突集为空，则运行失败，退出。
步5对冲突集做冲突消解，对选择执行的各规则，将其结论加入动态数据库，或执行其动作，转步2。
正向推理的流程图
五、程序实现过程
初始事实：
它的果肉为乳黄色
它的果实里无石细胞
它的果实为梨果
它的果实无毛
它的花托呈杯形
它种子的胚有两个子叶
规则：
R1:
if它种子的胚有两个子叶∨它的叶脉为网状then它是双子叶植物R2:
if它种子的胚只有一个子叶then它是单子叶植物
R3:
if它的果肉为白色then它是梨
R4:
if它的叶脉平行then它是单子叶植物
R5:
if它是双子叶植物∧它的花托呈杯形then它是蔷薇科植物
R6:
if它的花托呈圆柱形∧它的花瓣有5枚then它是蔷薇科植物
R7:
if它是双子叶植物∧它的花托呈圆柱形then它是蔷薇科植物
R8:
if它是蔷薇科植物∧它的果实为核果then它是李亚科植物
R9:
if它是蔷薇科植物∧它的果实为梨果then它是苹果亚科植物
R10:
if它是李亚科植物∧它的果实有毛then它是桃
R11:
if它是李亚科植物∧它的果实无毛then它是李
R12:
if它的果实为扁圆形∧它的果实外有纵沟then它是桃
R13:
if它是苹果亚科植物∧它的果实里无石细胞then它是苹果
R14:
if它是苹果亚科植物∧它的果实里有石细胞then它是梨
R15:
if它的果肉为乳黄色∧它的果肉质脆then它是苹果
推理过程：
初始事实写入动态数据库
{果肉为乳黄色，果实里无石细胞，果实为梨果，果实无毛，花托呈杯形，种子的胚有两个子叶}
第一次循环
用动态数据库的事实匹配目标条件，目标条件不成立
用规则库中的规则逐一与数据库匹配
R1:
if它种子的胚有两个子叶∨它的叶脉为网the它是双子叶植物
“双子叶胚”匹配成功，加入冲突集
R2:
if它种子的胚只有一个子叶then它是单子叶植物
匹配失败，该条规则放弃
R3:
if它的果肉为白色then它是梨
匹配失败，该条规则放弃
R4:
if它的叶脉平行then它是单子叶植物
匹配无结果，该条规则加入待测试规则集
R5:
if它是双子叶植物∧它的花托呈杯形then它是蔷薇科植物
“双子叶植物”目前的动态数据库无法匹配，匹配无结果，该条规则加入待测试规则集
R6:
if它的花托呈圆柱形∧它的花瓣有5枚then它是蔷薇科植物
匹配失败，该条规则放弃
R7:
if它是双子叶植物∧它的花托呈圆柱形then它是蔷薇科植物
匹配失败，该条规则放弃
R8:
if它是蔷薇科植物∧它的果实为核果then它是李亚科植物
“果实为核果”匹配失败，该条规则放弃
R9:
if它是蔷薇科植物∧它的果实为梨果then它是苹果亚科植物
“蔷薇科植物”目前的动态数据库无法匹配，匹配无结果，该条规则加入待测试规则集
R10:
if它是李亚科植物∧它的果实有毛then它是桃
“果实有毛”匹配失败，该条规则放弃
R11:
if它是李亚科植物∧它的果实无毛then它是李
“李亚科植物”目前的动态数据库无法匹配，匹配无结果，该条规则加入待测试规则集
R12:
if它的果实为扁圆形∧它的果实外有纵沟then它是桃
“果实为扁圆形”和“果实外有从纵沟”目前的动态数据库无法匹配，匹配无结果，该条规则加入待测试规则集
R13:
if它是苹果亚科植物∧它的果实里无石细胞then它是苹果
“苹果亚科植物”目前的动态数据库无法匹配，匹配无结果，该条规则加入待测试规则集
R14:
if它是苹果亚科植物∧它的果实里有石细胞then它是梨
“果实有石细胞”匹配失败，该条规则放弃
R15:
if它的果肉为乳黄色∧它的果肉质脆then它是苹果
“果肉质脆”目前的动态数据库无法匹配，匹配无结果，该条规则加入待测试规则集
冲突消解
冲突集{R1}无冲突，则将后件加入动态数据库
{果肉为乳黄色，果实里无石细胞，果实为梨果，果实无毛，花托呈杯形，种子的胚有两个子叶，双子叶}
第二次循环
用动态数据库的事实匹配目标条件，目标条件不成立
用待测试规则库中的规则与数据库匹配
{R4,R5,R9,R11,R12,R13,R15}
{果肉为乳黄色，果实里无石细胞，果实为梨果，果实无毛，花托呈杯形，种子的胚有两个子叶，双子叶}
R5:
if它是双子叶植物∧它的花托呈杯形then它是蔷薇科植物
匹配成功，加入冲突集
R4、R9、R11、R12、R13、R15:
匹配无结果，新待测试规则集{R4、R9、R11、R12、R13、R15}
冲突消解
冲突集{R5}无冲突，则将后件加入动态数据库
{果肉为乳黄色，果实里无石细胞，果实为梨果，果实无毛，花托呈杯形，种子的胚有两个子叶，双子叶，蔷薇科}
第三次循环
用动态数据库的事实匹配目标条件，目标条件不成立
用待测试规则库中的规则与数据库匹配
{R4,R9,R11,R12,R13,R15}
{果肉为乳黄色，果实里无石细胞，果实为梨果，果实无毛，花托呈杯形，种子的胚有两个子叶，双子叶，蔷薇科}
R9:
if它是蔷薇科植物∧它的果实为梨果then它是苹果亚科植物
匹配成功，加入冲突集
R4、R11、R12、R13、R15:
匹配无结果，新待测试规则集{R4、R11、R12、R13、R15}
冲突消解
冲突集{R9}无冲突，则将后件加入动态数据库
{果肉为乳黄色,果实里无石细胞,果实为梨果,果实无毛,花托呈杯形,种子的胚有两个子叶,双子叶,蔷薇科,苹果亚科}
第四次循环
用动态数据库的事实匹配目标条件，目标条件不成立
用待测试规则库中的规则与数据库匹配
{R4、R11、R12、R13、R15}
{果肉为乳黄色,果实里无石细胞,果实为梨果,果实无毛,花托呈杯形,种子的胚有两个子叶,双子叶,蔷薇科,苹果亚科}
R13:
if它是苹果亚科植物∧它的果实里无石细胞then它是苹果
匹配成功，加入冲突集
R4、R11、R12、R15:
匹配无结果，新待测试规则集{R4、R11、R12、R15}
冲突消解
冲突集{R13}无冲突，则将后件加入动态数据库
{果肉为乳黄色,果实里无石细胞,果实为梨果,果实无毛,花托呈杯形,种子的胚有两个子叶,双子叶,蔷薇科,苹果亚科,苹果}
第五次循环
动态数据库的事实没有变化，推理结束，即结束循环
结果为苹果
推理树图
六、程序显示结果
七、体会与总结
通过这次实验，使我更加深了对产生式系统的推理方式（正向推理）的理解。
正向推理是从已知事实出发，通过规则库求的结论。
这种推理方式是正向使用规则，即问题的初始状态作为初始数据库，仅当数据库中的事实满足某条规则的前提时，该规则才能被使用。
正向推理的推理基础是逻辑演绎的推理链。
从一组事实出发，使用一组规则，来证明目标的成立。
这次实验需要编程，我使用的语言是VC++，编写的程序有些麻烦，人机界面也不算太友好，但是这是自己慢慢敲出来的，以后会慢慢改进，争取使自己的编程能力更进一步。
通过这次实验，我相信，只要自己在每一次实践中都能仔细思考，其实都不会很难，关键在于自己能不能认真思考，能不能亲自动手去做；其次还要多操作，只有多操作才能从中发现问题，才能及时向老师和同学请教，解决问题，从而更好的掌握书本中知识。
我会更加努力。
附录（部分代码）：
/*比较两个字符串*/
boolequals（chara[255],charb[255]）
{
inti;
if（strlen（a）==strlen（b））
{
for（i=0;i<（int）strlen（a）;i++）
{
if（a[i]!
=b[i]）
returnfalse;
}
returntrue;
}
return0;
}
/*显示事实*/
voidshowfact（）
{
intn;
n=sizeof（fact）/4;
cout<<"事实:
{";
for（inti=0;i{
cout<}
cout<<"}"<}
/*显示规则*/
voidshowrule（）
{
intm;
m=sizeof（rule）/4;
cout<<"规则库中的规则:
"<for（intk=0;k{
cout<<"{"<}
}
/*第一次单条件匹配*/
voidone_match（）
{
charm[255];
charn[255];
charb[255];
cout<<"输入模糊条件m（前四个字符）:
";
cin>>m;
cout<<"输入条件n:
";
cin>>n;
intk;
k=sizeof（fact）/4;
intsuccessCount=0;
charc1[255],c2[255],c3[255],c4[255];
memcpy（c1,fact2[0],strlen（fact2[0]）+1）;
memcpy（c2,fact2[1],strlen（fact2[1]）+1）;
memcpy（c3,fact2[2],strlen（fact2[2]）+1）;
memcpy（c4,fact2[3],strlen（fact2[3]）+1）;
if（（equals（m,c1）==1）||（equals（m,c2）==1）||（equals（m,c3）==1）||（equals（m,c4）==1））
{
for（intj=0;j{
memcpy（b,fact[j],strlen（fact[j]）+1）;
if（equals（n,b）==1）
{
++successCount;
}
}
if（successCount==1）
{
cout<<"匹配成功"<}
else
cout<<"匹配失败，该条规则放弃"<}
else
cout<<"匹配无结果，该条规则加入待测试规则集"<}
/*第一次双条件（关系为或）匹配*/
voidtwo_or_match（）
{
charm[255];
charn[255];
charb[255];
cout<<"输入第一条件m:
";
cin>>m;
cout<<"OR";
cout<<"输入第二条件n:
";
cin>>n;
intk;
k=sizeof（fact）/4;
intsuccessCount=0;
for（intj=0;j{
memcpy（b,fact[j],strlen（fact[j]）+1）;
if（equals（m,b）==1）
{
++successCount;
}
if（equals（n,b）==1）
{
++successCount;
}
}
if（（successCount==1）||（successCount==2））
{
cout<<"匹配成功,加入冲突集"<}
else
cout<<"匹配无结果，该条规则加入待测试规则集"<}
/*第一次双条件（关系为与）匹配1（模糊条件不同）*/
voidtwo_and_match1（）
{
charm[255];
charn[255];
chara[255];
charb[255];
charc[255];
cout<<"输入模糊条件m:
";
cin>>m;
cout<<"输入模糊条件n:
";
cin>>n;
cout<<"输入第一条件a:
";
cin>>a;
cout<<"AND";
cout<<"输入第二条件b:
";
cin>>b;
intk;
k=sizeof（fact）/4;
intsuccessCount=0;
charc1[255],c2[255],c3[255],c4[255];
memcpy（c1,fact2[0],strlen（fact2[0]）+1）;
memcpy（c2,fact2[1],strlen（fact2[1]）+1）;
memcpy（c3,fact2[2],strlen（fact2[2]）+1）;
memcpy（c4,fact2[3],strlen（fact2[3]）+1）;
if（（（equals（m,c1）==1）||（equals（m,c2）==1）||（equals（m,c3）==1）||（equals（m,c4）==1））||（（equals（n,c1）==1）||（equals（n,c2）==1）||（equals（n,c3）==1）||（equals（n,c4）==1）））
{
for（intj=0;j{
memcpy（c,fact[j],strlen（fact[j]）+1）;
if（equals（a,c）==1）
{
++successCount;
}
if（equals（b,c）==1）
{
++successCount;
}
}
if（successCount==1）
cout<<"匹配无结果，该条规则加入待测试规则集"<else
cout<<"匹配失败,该条规则放弃"<}
else
cout<<"匹配无结果，该条规则加入待测试规则集"<}
/*第一次双条件（关系为与）匹配2（模糊条件相同）*/
voidtwo_and_match2（）
{
charm[255];
charn[255];
chara[255];
charb[255];
charc[255];
cout<<"输入模糊条件m:
";
cin>>m;
cout<<"输入模糊条件n:
";
cin>>n;
cout<<"输入第一条件a:
";
cin>>a;
cout<<"AND";
cout<<"输入第二条件b:
";
cin>>b;
intk;
k=sizeof（fact）/4;
intsuccessCount=0;
charc1[255],c2[255],c3[255],c4[255];
memcpy（c1,fact2[0],strlen（fact2[0]）+1）;
memcpy（c2,fact2[1],strlen（fact2[1]）+1）;
memcpy（c3,fact2[2],strlen（fact2[2]）+1）;
memcpy（c4,fact2[3],strlen（fact2[3]）+1）;
if（（（equals（m,c1）==1）||（equals（m,c2）==1）||（equals（m,c3）==1）||（equals（m,c4）==1））&&（（equals（n,c1）==1）||（equals（n,c2）==1）||（equals（n,c3）==1）||（equals（n,c4）==1）））
{
for（intj=0;j{
memcpy（c,fact[j],strlen（fact[j]）+1）;
if（equals（a,c）==1）
{
++successCount;
}
if（equals（b,c）==1）
{
++successCount;
}
}
if（（successCount==0）||（successCount==1））
cout<<"匹配无结果，该条规则加入待测试规则集"<else
cout<<"匹配失败,该条规则放弃"<}
}
/*添加新的规则集*/
voidaddrule（）
{
intn=0;
cout<<"规则库中的规则:
"<cin>>n;
while（n<15）
{
cout<<"{"<cin>>n;
}
cout<<"*********新的规则集添加完成*********"<}
/*添加新的事实*/
voidaddfact（）
{
intm,n,k,j;
chara[255];
charb[255];
k=sizeof（fact）/4;
cout<cout<<"冲突集无冲突，则将后件加入动态数据库"<cout<<"请输入下标n:
";
cin>>n;
cout<<"输入待添加的事实:
";
cin>>a;
fact1[n]=newchar[strlen（a）+1];
memcpy（fact1[n],a,strlen（a）+1）;
cout<<"事实:
{";
for（inti=0;i{
cout<}
cout<<"}"<j=sizeof（fact2）/4;
cout<cout<<"请输入下标m:
";
cin>>m;
cout<<"模糊条件:
";
cin>>b;
fact3[m]=newchar[strlen（b）+1];
memcpy（fact3[m],b,strlen（b）+1）;
}
/*添加冲突集*/
voidaddconf（）
{
intn;
cout<<"请输入下标n:
";
cin>>n;
chara[255];
cout<<"输入待添加的事实:
";
cin>>a;
conf[n]=newchar[strlen（a）+1];
memcpy（conf[n],a,strlen（a）+1）;
cout<<"冲突集:
{";
for（inti=0;i{
cout<}
cout<<"}"<}
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