人工智能之产生式系统

这次的人工智能实验是产生式系统——动物分类

规则:R1：动物有毛→ 哺乳类

R2：动物产奶 → 哺乳类

R3：动物有羽毛 → 鸟类

R4：动物会飞 ∧会下蛋 → 鸟类

R5：哺乳类∧动物吃肉→ 食肉类

R6：动物有犬齿 ∧有爪 ∧眼盯前方→肉食类

R7：哺乳类 ∧有蹄 →蹄类动物

R8：哺乳类 ∧反刍 → 蹄类

R9：食肉类 ∧ 黄褐色 ∧ 有斑点→ 金钱豹

R10：食肉类 ∧ 黄褐色 ∧ 有黑色条纹→虎

R11：蹄类 ∧ 长脖 ∧ 长腿 ∧ 有斑点→ 长颈鹿

R12：蹄类 ∧ 有黑色条纹→ 斑马

R13：鸟类 ∧长脖 ∧ 长腿 ∧ 不会飞 →鸵鸟

R14：鸟类 ∧会游泳 ∧黑白二色 ∧ 不会飞 →企鹅

R15：鸟类 ∧善飞 →信天翁

这是给定的规则库，通过这个规则库，以及用户输入的已知条件，来判断所描述的动物。

产生式系统的问题求解过程即为对解空间的搜索过程，也就是推理过程。按照搜索的方向可把产生式系统分为正向推理、逆向推理和双向推理。

正向推理：从一组表示事实的谓词或命题出发，使用一组产生式规则，用以证明该谓词公式或命题是否成立。

逆向推理：从表示目标的谓词或命题出发，使用一组产生式规则证明事实谓词或命题成立，即首先提出一批假设目标，然后逐一验证这些假设。

双向推理：双向推理的推理策略是同时从目标向事实推理和从事实向目标推理，并在推理过程中的某个步骤，实现事实与目标的匹配。

这里，我们采用双向推理。通俗来说，双向推理就是先采用正向推理，如果已经是无法进行下去的情况，采用逆向推理，这个时候就需要询问用户是否能观察到某

些逆向推理出来的特征，然后讲这些特征加入到已知的条件特征中，再次进行正向推理，如此反复，知道得到最后的结果。需要注意的是，上面给定的规则库中的

名词可以分为三类：1.已知类，即用户能实际观察到的动物特征，这些只会出现在每个条件的前半段；2.概念类，即对动物进行的抽象的概念概括，也算是推理的

中间产物，会出现在条件的前端或后端；3.结果类，即最后推理出来的结果，真实的动物，只会出现在条件的后端。

有了这些概念之后，下面就是具体的推理过程了，我所采用的方式是读取规则库txt文件，将所有名词编号，然后用编号来组织成一条条件，遍历这些条件，根据

用户给出的名词，进行比较，同时计算每个条件的符合程度，推理出的名词加入到已知的名词队列中，重新遍历条件，更新符合度，如果没有100%符合的条件，则

寻找符合度最高的条件，进行逆向推理，询问可能的且没有在已知名词队列中的名词，进行判断，加入名词队列，重新遍历，更新符合度，直至找到属于结果类的

名词，即是结果。

代码中，只要是按照这种格式编写的规则的txt文件，都可以进行推理，实现了更便捷的应用。

下面是实现代码：

首先是主处理流程类，Project：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;/*** 主函数，处理* @author 41571**/public class Project {public static ArrayList<Condition> word = new ArrayList<Condition>();    //存放所有的词汇，用下标来编号public static ArrayList<Sentence> sentenceList = new ArrayList<Sentence>();  //存放句子private ArrayList<Condition> now = new ArrayList<Condition>();    //存放用户输入的条件public static ArrayList<Integer> know = new ArrayList<Integer>();public static void main(String args[]){new Project();}public Project(){new ReadFile();System.out.println("请输入你已知的信息（空格间隔）：");Scanner in = new Scanner(System.in);dealKnow(in.nextLine());/*    for(int i = 0;i < word.size();i ++){System.out.print(i+": ");word.get(i).show();}*/domain();}private void dealKnow(String nextLine) {    //处理输入的已知信息// TODO Auto-generated method stubchar[] temp = nextLine.toCharArray();int a = temp.length -1 ;for(int i = temp.length - 1;i >= 0;i --){if(temp[i] == ' '){toString(temp,i+1,a);a = i -1;}if(i == 0){toString(temp,0,a);}}addKnow();}private void toString(char[] temp, int j, int i) {   //转化为字符串，开始位置，结束位置// TODO Auto-generated method stubString str = "";for(int m = j;m <= i;m ++){str = str+temp[m];}now.add(new Condition(str));}private void addKnow() {// TODO Auto-generated method stubfor(int i = 0;i < now.size();i ++){know.add(find(now.get(i).getStr()));}//sortKnow();}/*private void sortKnow(){int a;for(int i = 0;i < know.size();i ++){for(int j = i+1;j < know.size();j ++){if(know.get(i) > know.get(j)){a = know.get(j);know.set(j, know.get(i));know.set(i, a);}}}}*/private int find(String str) {// TODO Auto-generated method stubfor(int i = 0;i < Project.word.size();i ++){if(str.equals(Project.word.get(i).getStr())){return i;}}return -1;}public void domain(){       //主进程int a,z = 0;boolean out = true;while(out){a = 0;z = 0;for(int i = 0;i < sentenceList.size();i ++){if(sentenceList.get(i).isLook()){     //isLook==true时，表示这个还没有完全匹配sentenceList.get(i).compare();if(sentenceList.get(i).getMay() == 1.0){know.add(sentenceList.get(i).getResult());sentenceList.get(i).setLook(false);       //不再遍历sentenceList.get(i).setNeglect(false);    //忽视这个语句a = 1;z = 1;if(word.get(sentenceList.get(i).getResult()).isBaceOK()){System.out.println("你所描述的对象是"+word.get(sentenceList.get(i).getResult()).getStr()+"。");out = false;break;}}}}/*for(int i = 0;i < sentenceList.size();i ++){if(!sentenceList.get(i).isNeed()){sentenceList.get(i).setNeglect(false);}}*/if(a == 0){/*for(int i = 0;i < know.size();i ++){System.out.println(word.get(know.get(i)).getStr());}*/float max = 0;int tag = 0;  //找出最有可能的句子，询问用户for(int i = 0;i < sentenceList.size();i ++){if(sentenceList.get(i).isLook()&&sentenceList.get(i).isNeglect()&&sentenceList.get(i).isNeed()){//isLook == true时,说明当前语句没有完全匹配,isNeglect == true 说明这个句子在询问查询时不能忽略sentenceList.get(i).compare();if(sentenceList.get(i).getMay()>max){max = sentenceList.get(i).getMay();tag = i;}}}for(int k = 0;k < sentenceList.get(tag).getNotExist().length;k ++){if(word.get(sentenceList.get(tag).getNotExist()[k]).isFrontOK()){System.out.println("请问你是否发现该对象有 “"+word.get(sentenceList.get(tag).getNotExist()[k]).getStr()+"” 特征吗？（是的回答“y”，否或不知道回答“n”）");Scanner in = new Scanner(System.in);String input = in.nextLine();char[] inputs = input.toCharArray();z = 1;if(inputs[0] == 'y'){know.add(sentenceList.get(tag).getNotExist()[k]);break;}else{sentenceList.get(tag).setNeglect(false);  //忽略这个句子break;}}else{sentenceList.get(tag).setNeglect(false);}}}if(z == 0){System.out.println("抱歉！系统暂时未包含该对象！");out = false;}/*if(a == 0){        //如果没有匹配的了，就要询问用户可能的情况了int m = 0;while(m == 0){for(int j = 0;j < sentenceList.size();j ++){if(sentenceList.get(j).isLook()){if(sentenceList.get(j).getNotExist()!=null)for(int k = 0;k < sentenceList.get(j).getNotExist().length;k ++){if(word.get(sentenceList.get(j).getNotExist()[k]).getBack()&&  //即出现在前端又word.get(sentenceList.get(j).getNotExist()[k]).getFront());        //出现在后端else{System.out.println("请问你是否发现该对象有 “"+word.get(sentenceList.get(j).getNotExist()[k]).getStr()+"” 特征吗？（是的回答“y”，否回答“n”）");Scanner in = new Scanner(System.in);String input = in.nextLine();char[] inputs = input.toCharArray();if(inputs[0] == 'y'){know.add(sentenceList.get(j).getNotExist()[k]);m = 1;}else{if(k+1==sentenceList.get(j).getNotExist().length){sentenceList.get(j).setNeglect(false);break;}}}}}}}}*/}}
}

接下来是条件句子类Sentence：


/*** 经过处理的一个句子* 包括条件* 还有结果* @author 41571**/public class Sentence {private int[] begin;private int result;private int[] notExist;private float may;private boolean isLook = true;       //是否完全匹配private boolean neglect = true; //询问用户时是否忽略public boolean isNeglect() {return neglect;}public void setNeglect(boolean neglect) {this.neglect = neglect;}public Sentence(){}public boolean isLook() {return isLook;}public void setLook(boolean isLook) {this.isLook = isLook;}public void compare(){int[] temp = new int[10];int a,m = 0;for(int i = 0;i < begin.length;i ++){a = 0;for(int j = 0;j < Project.know.size();j ++){if(Project.know.get(j) == begin[i]){a = 0;break;}a = 1;}if(a == 1){temp[m++] = begin[i];}}notExist = new int[m];for(int i = 0;i < m;i ++){notExist[i] = temp[i];}may = ((float)(begin.length-notExist.length))/begin.length;}public int[] getNotExist() {return notExist;}public void setNotExist(int[] notExist) {this.notExist = notExist;}public float getMay() {return may;}public int[] getBegin() {return begin;}public void setBegin(int[] begin) {this.begin = sort(begin);}private int[] sort(int[] begin) {// TODO Auto-generated method stubint a;for(int i = 0;i < begin.length;i ++){for(int j = i+1;j < begin.length;j ++){if(begin[i] > begin[j]){a = begin[j];begin[j] = begin[i];begin[i] = a;}}}return begin;}public int getResult() {return result;}public void setResult(int result) {this.result = result;}public boolean isNeed() {// TODO Auto-generated method stubfor(int i = 0;i < Project.know.size();i ++){if(this.result == Project.know.get(i)){return false;}}return true;}
}

名词条件类Condition：

/*** 名词条件类，属性包括两个boolean型变量* @author 41571**/public class Condition {private String str;private boolean front;  //是前端的private boolean back; //是后端的//如果既是前端的，也是后端的，那就是中间属性public Condition(String str){this.str = str;}public String getStr(){return this.str;}public void setFront(boolean front){this.front = front;}public void setBack(boolean back){this.back = back;}public boolean getFront(){return this.front;}public void show(){System.out.println("字符串："+this.str+" Front:"+this.front+" Back:"+this.back);}public boolean getBack(){return this.back;}public boolean isFrontOK(){      //是否是前端if(this.front&&!this.back){return true;}return false;}public boolean isBaceOK(){     //是否是后端if(!this.front&&this.back){return true;}return false;}
}

最后是读取文件及加工的类ReadFile：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;
import java.io.OutputStreamWriter;/*** 读取文件类，将文件内容加工成* @author 41571**/public class ReadFile {private final String filePath = "file\\knowledge.txt";private ArrayList<String> content = new ArrayList<String>(); //存放读取到的所有数据//public ArrayList<String> word = new ArrayList<String>();  //存放所有的词汇，用下标来编号public ReadFile(){getData();}private void getData() {// TODO Auto-generated method stub/*try{        //写入文件File file = new File(filePath);OutputStreamWriter write = new OutputStreamWriter(new FileOutputStream(file),"gbk");BufferedWriter writer = new BufferedWriter(write);writer.write(content);writer.close();}catch(Exception e){e.printStackTrace();}*/try{     //读取文件File file = new File(filePath);if(file.isFile()&&file.exists()){InputStreamReader read = new InputStreamReader(new FileInputStream(file),"gbk");BufferedReader reader = new BufferedReader(read);String line;while((line = reader.readLine())!=null){content.add(line);}read.close();}}catch(Exception e){e.printStackTrace();}collectWord(); //收集所有关键词collectSentence(); //收集所有的句子}private void collectSentence() {// TODO Auto-generated method stubfor(int i = 0;i < content.size();i ++){char[] temp = content.get(i).toCharArray();for(int j = (temp.length-1);j > 0;j --){if(temp[j] == '>'){String str = toString(temp,j+1,temp.length-1);Sentence sen = new Sentence();sen.setResult(find(str));setBegin(temp,j,sen);}}}}private void setBegin(char[] temp, int j, Sentence sen) {// TODO Auto-generated method stubint a = j-1;int[] test = new int[10];int total = 0;int[] begin;for(int i = j-1;i >= 0;i --){if(temp[i] == '^'){String str = toString(temp,i+1,a); //数组，开始位置，结束位置test[total++] = find(str);a = i-1;}if(i == 0){String str = toString(temp,0,a);test[total++] = find(str);}}begin = new int[total];for(int i = 0;i < total;i ++){begin[i] = test[i];}sen.setBegin(begin);Project.sentenceList.add(sen);/*  for(int i = 0;i < sen.getBegin().length;i ++){System.out.print(sen.getBegin()[i]+" ");}System.out.println("result:"+sen.getResult());*/}private int find(String str) {// TODO Auto-generated method stubfor(int i = 0;i < Project.word.size();i ++){if(str.equals(Project.word.get(i).getStr())){return i;}}return 0;}private void collectWord() {// TODO Auto-generated method stubfor(int i = 0;i < content.size();i ++){char[] temp = content.get(i).toCharArray();for(int j = (temp.length-1);j > 0;j --){if(temp[j] == '>'){String str = toString(temp,j+1,temp.length-1);addStr(str,1,1);      //position = 1表示后条件，a = 1 表示在后面遇到precondition(temp,j);   //前提}}}}private void precondition(char[] temp, int j) {// TODO Auto-generated method stubint a = j-1;for(int i = j-1;i >= 0;i --){if(temp[i] == '^'){String str = toString(temp,i+1,a);  //数组，开始位置，结束位置addStr(str,-1,-1);  //position = -1表示前条件,a = -1 表示在前面遇到a = i-1;}if(i == 0){String str = toString(temp,0,a);addStr(str,-1,-1);}}}private void addStr(String str,int position,int a) {// TODO Auto-generated method stubboolean is = true;for(int i = 0;i < Project.word.size();i ++){if(str.equals(Project.word.get(i).getStr())){is = false;Project.word.get(i).setFront(true);}}if(is){Condition con = new Condition(str);if(position == 1){con.setBack(true);}else if(position == -1){con.setFront(true);}Project.word.add(con);}}private String toString(char[] temp, int j, int i) {// TODO Auto-generated method stubString str = "";for(int m = j;m <= i;m ++){str = str+temp[m];}return str;}
}

人工智能之产生式系统相关推荐

人工智能 - 球星产生式系统
什么是产生式产生式一组产生式,互相配合/协调,其中一个产生式产生的结论可以作为另一个产生式的事实使用,以求解问题. 产生式系统基本结构如下图为产生式系统的基本结构规则库用于描述相应领域内过程 ...
人工智能作业之产生式推理系统
Title:已知有规则: if 动物有毛发 then 动物是哺乳动物 if 动物有奶 then 动物是哺乳动物 if 动物有羽毛 then 动物是鸟 if 动物会飞 and 会生蛋 then 动物是鸟 ...
广州大学人工智能原理实验三：产生式系统推理
相关资料广州大学人工智能原理实验一:知识的表示与推理实验广州大学人工智能原理实验二:八数码问题广州大学人工智能原理实验三:产生式系统推理广州大学人工智能原理实验四:TSP问题的遗传算法实现广 ...
人工智能原理复习 | 产生式系统
文章目录一.概述二.八数码问题三.特殊的产生式系统四.一些补充 CSDN 叶庭云:https://yetingyun.blog.csdn.net/ 通过学习人工智能原理课程了解基本的人工智能问 ...
吉林大学-研究生课程-人工智能基础-基础、产生式系统
写在前面: 第一章基础部分考的很细,ppt里的都容易考,但分值少.第二章没什么可注意的. 20世纪图灵奖获得者中的人工智能学者: Marvin Minsky马文·明斯基(1969年), 美国知识的框架 ...
人工智能基础---上机2：产生式系统
文章目录一.题目二.实验过程三.完整代码四.结果展示一.题目建造用以识别虎.金钱豹.斑马.长颈鹿.企鹅.鸵鸟和信天翁 7 种动物的产生式实验系统(包括规则库和事实库),然后实现推理过程.即 ...
人工智能原理复习 | 可分解产生式系统的搜索策略
文章目录一.前言二.基础知识三.AO* 算法四.博弈树搜索五.总结 CSDN 叶庭云:https://yetingyun.blog.csdn.net/ 主要内容: 与 / {/} /或图搜索 ...
人工智能--野人过河
课程简介人工智能(Artificial Intelligence),英文缩写为AI.它是研究.开发用于模拟.延伸和扩展人的智能的理论.方法.技术及应用系统的一门新的技术科学.人工智能的定义可以分为两 ...
本科-人工智能模拟卷
人工智能模拟卷一.选择题 1 . 1997 年 5 月,著名的"人机大战",最终计算机以 3.5 比 2.5 的总比分将世界国际象棋棋王卡斯帕罗夫击败,这台计算机被称为( A ...
本科-人工智能复习题
填空题首次提出"人工智能"是在(1956)年 . 下列不属于人工智能的研究方法的是(动作模拟法). (语义网络法)是知识的一种结构化图解表示,它由节点和弧线或链线组成,能把实体的 ...

人工智能之产生式系统

人工智能之产生式系统相关推荐

最新文章

热门文章