2023年人工智能大作業(yè)實驗

湖南中醫(yī)藥大學本科課程實驗教學大綱

《人工智能》

計算機科學與技術(shù)專業(yè)

執(zhí)筆人:丁長松

審定人：***

學院負責人:***

湖南中醫(yī)藥大學教務(wù)處

二。一四年三月

一、課程性質(zhì)和教學目的

《人工智能》是計算機專業(yè)本科生的一門專業(yè)必修課，適應(yīng)于計算機科學

與技術(shù)專業(yè)、醫(yī)藥信息工程專業(yè)。本課程是關(guān)于人工智能領(lǐng)域的引導性課程，通

過本課程的學習，是使學生了解和掌握人工智能的基本概念、原理和方法，培

養(yǎng)學生在計算機領(lǐng)域中應(yīng)用人工智能技術(shù)提高分析和解決較復(fù)雜問題的能力，

啟發(fā)學生對人工智能的愛好，培養(yǎng)知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力。

《人工智能》重要研究智能信息解決技術(shù)、開發(fā)具有智能特性的各類應(yīng)用

系統(tǒng)的核心技術(shù)。本課程重要介紹人工智能的基本理論、方法和技術(shù)，重要涉

及常用的知識表達、邏輯推理和問題求解方法、人工智能發(fā)展學派以及重要理

論。

先修課程：高等數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理、算法設(shè)計與分析、數(shù)理邏輯

二、課程目的

人工智能實驗應(yīng)在一種為高效率開發(fā)專家系統(tǒng)而設(shè)計的高級程序系統(tǒng)或高

級程序設(shè)計語言環(huán)境中進行。在目前開來，專家系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境可分為5

種重要類型：程序設(shè)計語言、知識工程語言、輔助型工具、支持工具及開發(fā)環(huán)

境。在這里重要是規(guī)定學生能用相關(guān)術(shù)語描述、表達一些問題;用程序設(shè)計語言

如:C、C++、JAVA編程來實現(xiàn)一些基本的算法、推理、搜索等過程。

三'實驗內(nèi)容與規(guī)定

實驗一：謂詞表達

【實驗內(nèi)容】

設(shè)農(nóng)夫、狼、山羊、白菜都在河的左岸,現(xiàn)在要把它們運送到河的右岸去,

農(nóng)夫有條船，過河時,除農(nóng)夫外船上至多能載狼、山羊、白菜中的一種。狼要吃

山羊,山羊要吃白菜，除非農(nóng)夫在那里。試設(shè)計出一個保證所有都能過河的方案。

【實驗?zāi)康摹?/p>

讓學生加深對謂詞邏輯和謂詞知識表達的理解。

【實驗規(guī)定】

寫出所用謂詞的定義，并給出每個謂詞的功能及變量的個體域，然后編程

來實現(xiàn)。

【參考學時】

1.定義狀態(tài)的謂詞

2.定義變元的個體域

3.描述問題的初始和目的狀態(tài)

4.定義動作

5.解釋過程

解：（1）先定義描述狀態(tài)的謂詞

AL（x）：x在左岸

rAL（x）表達x在右岸。

（2）定義個體域

x的個體域：｛農(nóng)夫，船，狼，羊，白菜｝。

（3）定義初始狀態(tài)和目的狀態(tài)

問題的初始狀態(tài)：AL（農(nóng)夫）,AL（船），AL（狼），AL（羊）,AL（白菜），

問題的目的狀態(tài):"L（農(nóng)夫）,RL（船），-AL（狼），rAL（羊）「AL（白菜）

（4）定義動作

4個動作：

農(nóng)夫不帶來回

農(nóng)夫帶來回

L-R:農(nóng)夫自己劃船從左岸到右岸

L-R（x）:農(nóng)夫帶著x劃船從左岸到右岸

R-L：農(nóng)夫自己劃船從右岸到左岸

R-L（x）:農(nóng)夫帶著x劃船從右岸到左岸

x的個體域是｛狼，羊，白菜｝。

L-R：農(nóng)夫劃船從左岸到右岸

條件：AL（船），AL（農(nóng)夫），rAL（狼）V”L（羊），-AL（羊）VrAL（白菜）

動作:刪除表：AL（船）,AL（農(nóng)夫）

添加表：「AL（船），-AL（農(nóng)夫）

L-R（狼）：農(nóng)夫帶著狼劃船從左岸到右岸

條件：AL（船），AL（農(nóng)夫）,AL（狼）,rAL（羊）

動作:刪除表：AL（船），AL（農(nóng)夫），AL（狼）

添加表:ML（船）「AL（農(nóng)夫）,血（狼）

L-R（羊）：農(nóng)夫帶著羊劃船從左岸到右岸

條件:AL（船）,AL（農(nóng)夫），AL（羊）,AL（狼）,AL（白菜）

或:AL（船）,AL（農(nóng)夫），AL（羊）,ML（狼）「AL（白菜）

動作:刪除表：AL（船），AL（農(nóng)夫），AL（羊）

添加表:「AL（船）,（農(nóng)夫），F(xiàn)L（羊）

L-R（白菜）:農(nóng)夫帶著白菜劃船從左岸到右岸

條件:AL（船），AL（農(nóng)夫）,AL（白菜），-AL（狼）

動作:刪除表：AL（船），AL（農(nóng)夫），AL（白菜）

添加表「AL（船），rAL（農(nóng)夫），rAL（白菜）

R-L:農(nóng)夫劃船從右岸到左岸

條件:rAL（船），rAL（農(nóng)夫），AL（狼）VAL（羊）,AL（羊）VAL（白菜）

或：rAL（船），rAL（農(nóng)夫）,rAL（狼）「AL（白菜）,AL（羊）

動作:刪除表：rAL（船），-AL（農(nóng)夫）

添加表:AL（船），AL（農(nóng)夫）

R-L（羊）:農(nóng)夫帶著羊劃船從右岸到左岸

條件:rAL（船），rAL（農(nóng)夫）,rAL（羊），rAL（狼）JAL（羊），AL（白菜）

動作：刪除表:rAL（船），rAL（農(nóng)夫）,rAL（羊）

添加表:AL（船），AL（農(nóng)夫），AL（羊）

（3）問題求解過程

AL（農(nóng)夫A1

AL（狼）。AL（農(nóng)夫WAL舊菜A

AL（船戶L-R（羊*AL（白菜）.，R-L〃AL（船）"L-R（狼W-AL（農(nóng)R.L（羊）

ALQ艮尸,f-AIX農(nóng)「oAL（狼）"t=>夫>---->

AL（羊W

夫戶AL（白菜WrAL（船A

AL舊菜）“

、AL（船》rAL佯州rAL（狼）“

L（農(nóng)夫）,

A?AL佯AAL（農(nóng)夫”--?AIZ農(nóng)

AL（船）川L-R（白菜）「山（農(nóng)R-L"AL（船AL-R（羊）p%僅

AY，?、1-----------------r,二夫）川

AM干尸天A>AL（羊”

AL（白菜V■'AI/白

3（船），■*AL（羊A

血（狼）“（白菜），

rALrAL（白

代碼如下

#inc1ude<stdio.h>

#include<malloc.h>

typedefintdatatype;//datatype定義

structseqque//隊列結(jié)構(gòu)體

1ntmaxnum；

intf,r;。?！ù娣蓬^尾下標

datatype*q;

);

typedefstructseqque*pseqque；

/*創(chuàng)建一個新的隊列*/

pseqquecreatemptyqueue(intm)

(

pseqquepaqu=(pseqque)malloc(sizeof(structseqque))；?！ㄉ暾埥Y(jié)構(gòu)體動

態(tài)空間

oif(paqu!=NULL)

。(

?paqu->q=(datatype*)ma1loc(sizeof(datatype)*m);〃申請datatype動態(tài)空

間

Mf(paqu->q)

(

paqu->maxnum=m;

a叩aqu->f=O;〃置頭下標為0

。。paqu->r=O;“/置尾下標為0

。returnpaqu;

00J

elsefree(paqu)；

°)

printf("超過存儲空間！”)；

returnNULL;

)

/*入隊運算函數(shù)*/

voidenque(pseqquepaqu,datatypex)

if((paqu->r+1)%(paqu->maxnum)==paqu->f)

Printf("隊列已滿!”)；

oelse

°{

epaqu->q[paqu->r]=x;

paqu->r=(paqu->r+l)%(paqu->maxnum);

°}

)

/*出隊運算函數(shù)*/

voiddeque(pseqquepaqu)

(

?if(paqu—>f==paqu—>r)

Printf("空隊列！")；

?else

。paqu->f=(paqu->f+1)%(paqu->maxnum);

)

/*取隊列頭元素*/

datatypefrontque(pseqquepaqu)

(

Af(paqu->f==paqu->r)

printf("隊列為空！");

?e1se

?return(paqu—>q[paqu->f]);

)

/*判斷是否為空隊列函數(shù)*/

intisemptyque(pseqquepaqu)

。if(paqu->f==paqu->r)

ooreturn1;

oelse

return0;

)

/*判斷農(nóng)夫位置*/

intfarmer(int1ocation)

(

return(0!=(location&0x08));

)

/*判斷狼位置*/

intwo1f(int1ocation)

(

?return(0!=(location&0x04));

)

/*判斷白菜位置*/

intcabbage(intlocation)

(

return(0!=(location&0x02));

)

/*判斷羊位置*/

intgoat(int1ocation)

?return(0!=(location&0x01));

)

/*安全狀態(tài)的判斷函數(shù)*/

intsafe(int1ocation)

(

?f((goat(1ocation)==cabbage(location))&&(goat(location)!=farmer(locati

on)))

oreturn0產(chǎn)〃羊吃白菜

if((goat(location)==wolf(1ocation))&&(wolf(location)!=farmer(loca

tion)))

好eturn0;。“/狼吃羊

return1;

)

/*解決農(nóng)夫問題函數(shù)*/

voidfarmerprob1em(void)

(

inti,movers,location,newlocation;

“ntroutel!6];〃記錄已走過的環(huán)節(jié)

pseqquemoveto;g〃存放安全的環(huán)節(jié)

0moveto二ereatemptyqueue(16);。//創(chuàng)建新隊列

oenque(moveto,0x00);。//置狀態(tài)初值

for(i=0;i<l6;i++)。//置已走過環(huán)節(jié)初值

8route[i]=-l；

route[0]=0;

owhile(!isemptyque(moveto)&&(route[15]==-1))

o?1ocation=frontque(moveto)；//取頭狀態(tài)為當前狀態(tài)

。deque(moveto);6//刪除隊列頭狀態(tài)

for(movers=1；movers<=8;movers<<=1)〃依次考慮羊、白菜、狼、

農(nóng)夫的移動

((0!=(location&0x08))==(0!=(1ocation&movers)))?！ㄅ袛嗍欠窈娃r(nóng)夫同

邊

Ob{

e“new1ocation=locationA(0xO8|movers);?！?移動后的狀態(tài)

*if(safe(newlocation)&&(route[new1ocation]==-1))?！ㄅ袛嗍欠駷榘踩珷?/p>

態(tài)

0{

。。。好oute[newlocation]=location;?！?將新的安全狀態(tài)賦給1ocation

goenque(moveto,new1ocation)；?！ㄐ碌臓顟B(tài)入隊列

6}

。}

if(route[15]!=-1)?//到達最終狀態(tài)

(

。printf("過程是：\n")；。//輸出過程和位置

for(location=15;location>=0;location=routeElocation])

00|

oprintf("位置是:％d\n",location)；

。?>if(location==0)

一xit(0);

)

oelseprintf（"此問題無解！”）；

/*主函數(shù)*/

voidmain()

(

ofarmerprob1em();

實驗二:一個用于動物辨認的產(chǎn)生式系統(tǒng)

【實驗內(nèi)容】

設(shè)計該系統(tǒng)，讓其實現(xiàn)可以辨認老虎、金錢豹、斑馬、長頸鹿、企鵝、信天

翁這6種動物。

【實驗?zāi)康摹?/p>

讓學生進一步加深對產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)識和理解。

【實驗規(guī)定】

其規(guī)則庫中應(yīng)包含至少15條規(guī)則，假設(shè)推理開始時綜合數(shù)據(jù)庫中存放有以

下事實：

動物有暗斑，有長脖子，有長腿，有奶，有蹄。

【參考學時】

6課時:上機實驗6課時。

設(shè)計如下：

(1)IDENTIFIER產(chǎn)生式規(guī)則

規(guī)則11:假如該動物有毛發(fā)

那么它是哺乳動物

規(guī)則12：假如。該動物有奶

那么它是哺乳動物

規(guī)則I3：假如該動物有羽毛

那么它是鳥類動物

規(guī)則14:假如該動物能生蛋

它能飛行

那么它是鳥類動物

給出的六種動物除了哺乳動物即是鳥類動物，故11-14這一組規(guī)則可用于

區(qū)分這兩類動物。

規(guī)則I5:假如。該動物是哺乳動物

它吃肉

那么它是肉食動物

規(guī)則16：假如該動物是哺乳動物

它長有爪子

它長有利齒

它眼睛前視

那么。它是肉食動物

規(guī)則I7：假如該動物是哺乳動物

它長有蹄

那么。它是有蹄動物

規(guī)則瓜假如該動物是哺乳動物

它反芻

那么。它是有蹄動物，并且是偶蹄動物

I5-I8用于區(qū)分哺乳動物中的食肉動物和有蹄動物。

規(guī)則I9:假如。該動物是食肉動物

它有暗斑

那么它是金錢豹

規(guī)則H0:假如該動物是食肉動物

它沒有暗斑

它有黃色條紋

那么它是老虎

19—110用于區(qū)分肉食動物。

規(guī)則Ill：假如。該動物是有蹄動物

它有長脖子

那么。它是長頸鹿

規(guī)則112:假如。該動物是有蹄動物

它沒有長脖子

它有黑白條紋

那么。它是斑馬

I11-H2用于區(qū)分蹄型動物。

規(guī)則II3:假如該動物是鳥類

它有能游水

那么他是會水鳥類

規(guī)則114：假如。該動物是鳥類

它有長腿

它會飛

那么它是信天翁

規(guī)則115:假如該動物是會水鳥類

它不會飛

它是黑色和白色的

那么它是信企鵝

113-115用于區(qū)分鳥類動物。

代碼如下：

#include<stdio.h>

#include<std1ib.h>

intmain()

(

?inta[5]={0,0,0,0,0};

printf("請輸入該動物的特性有的特性輸入1無的特性輸入0\n\n");

for(intk=0;k<5；k++)

°{

gif(k==0)

。printf("該動物是否有奶？\n");

oelseif(k==l)

。printf("該動物是否有蹄？\n");

“elseif(k==2)

。printf("該動物是否有長腿?'n")；

。。eIseif(k==3)

printf("該動物是否有暗斑?\n")；

e1seif(k==4)

。。printf("該動物是否有長脖子?\n");

。scanf("%d",&a[k]);

。}

0

Trintf("輸入的序列為：")；

for(intj=O;j<5;j++)

(

printf("%d",a[j])；

叩rintf(

?intb=-l;

for(inti=0;i<5;i++)

(

oif(i==0){

。oif(a[i]==1){

pintf("該動物是哺乳動物\n");

8b=1；

Ob}

。oif(a[i]==o){

甲rintf("該動物不是哺乳動物\n")；

。ob=0;

00}

}

if(i==l){

08if(a[i]==1&&b==1){

。printf("該動物是有蹄動物\n”)；

ob=ll;

00}

8“f(a[i]==0&&b==1){

?printf(n該動物不是有蹄動物\n”);

。。ob=l0;

0bj

°}

sif(i==2){

°if(a[i]==1&&b==0){

ggprintf("該動物有長腿\n");

。b=01，信天翁

)

8，if(a[i]==0&&b==0){

。"rintf("該動物沒有長腿\n")；

。?b=00;//企鵝

°}

}

。if(i==3){

°if(a[i]==l&&b==10){

?printf("該動物有暗斑\n")；

°，b=l()1;〃獵豹

666}

。if(a[i]==0&&b==10){

sprintf("該動物無暗斑\nn");

"gb=100;〃老虎

00J

60)

8if(i==4){

。?if(a[i]==l&&b==l1){

“叩rintf("該動物有長脖子\n”)；

o由二111;〃長頸鹿

0)

。。if(a[i]==O&&b==11){

“printf("該動物沒有長脖子\n)

。8b=110;//斑馬

)

。}

}

?if(b==01)

。Printf("該動物是信天翁\n”)；

?elseif(b==00)

-printf("該動物是企鵝\n)

?elseif(b==101)

。叩rintf("該動物是獵豹\n“)；

?elseif(b==l00)

“printf("該動物是老虎\n")；

elseif(b==111)

Printf("該動物是長頸鹿\n");

elseif(b==110)

“printf("該動物是斑馬\n)

else

叩rintf("該動物不存在\n”)；

system(npauseM);

return0;

}

實驗三:子句消解

代碼如下

#include<stdio.h>

#inc1ude<iostream.h>

#inc1ude<string.h>

#inc1ude<std1ib.h>

#defineN50

#defineM50

voidReplaceString(char*Src,char*a,char*b)

(

char*ptr;

int1en=str1en(Src);

ptr=(char*)ma11oc(sizeof(char)*1en+10);

strcpy(ptr,Src);

intsubLen_a=strlen(a)；

ointsubLen_b=str1en(b)；

ointj;intk=subLen_b-subLen_a;

for(inti=0；i<len;i++)

(

0

。時f(O==strncmp(&ptr[i],a,subLen—a))

00

00for(j=i+subLen—a；j<len；j++)

。?ptr[j+k]=ptr[j];

。。。strncpy(&ptr[i],b,subLen_b)；

1

)

ptr[len+k]='\0'；

strepy(Src,ptr)；

)

voidxiaojie(charaE],charblJ)

(

?charA[NJ[NJ,B[N][N]；

intn=0,m=0,i,j;

?intlenth_a=strIen(a),lenth_b=strlen(b)；

?for(i=0；i<lenth_a;i++)

°(

if(a[i]!='V)

00I

A[n][m]=a[i];

6m++;

)

else

6{

o^A[n][m]='\0';

m=0；

00n++;

A[n][m]='\O,;

ointk=n;//A的記錄行數(shù)

n=0,m=0;

ofor(i=0;i<1enth_b;i++)

{

oif(b[i]!=Y)

°{

]=b[i];

3m++;

^else

6(

oB[n][mJ^XO';

m=0;

n++;。

。}

B[n][m]='\0,;

。intr=n；//B的記錄行數(shù)

0

。//檢查兩子句是否具有互補對

for(n=0;n<=k；n++)

(

。for(m=0;m<=r;m++)

?o?if((B[m][0]=='~,)&&(B[m][1]==A[n]⑼))//出現(xiàn)互補對

00I

//置換

。charx[N][N],y[N][N];

intg=0,h=0;

。lenth_a=str1en(A[n]);

?1enth_b=strien(B[m])；

。for(i=2;i<1enth_a-1；i++)

aa(

if(A[n][i]!='；)

。x[g][h]=A[n]Li];

soeh++；

)

else

00|

8ox[g][h]-\0*;

ooooh=0；

og++；

}

?}

-x[g][h]='\0,；

8g=0,h=0;

“for(i=3;i<lenth_b-1;i++)

|

f(B[n][i]!=；)

8gy[g][h]=B[n][i];

。由++;

b)

o1se

00I

。y[g][h]='\o'；

。h=0;

og++；

08)

00)

'y[g][h]='\0';

,for(inti=0;i<=g;i++)//置換

0{

if(strlen(x[i])>=strlen(y[i]))

°{

606C0ut?x[i]v<”/"《y[i]?endl；

。。for(j=0;j<=r;j++)

???Rep1aceString(B[j],y[i],x[i]);

d0I

8if(strlen(x[i])<str1en(y[i]))

(

8。cOUt?y[i]?,7,'?x[i]?endl；

a。。for(j=0;j〈=k;j++)

?Rep1aceString(A[j],x[i],y[i]);

)

000

1()

for(i=n；i<=k；i++)//消去互補對

strcpy(A[i],A[i+l])；

“k=k-1；

for(i=m;i<=r;i++)

strcpy(B[i],B[i+1]);

oor=r-1；

)

e1seif((A[n][0]=~)&&(A[n][l]==B[m][0]))

°{

■charx[N][N],y[N][N]；

intg=0,h=0;

31enth_a=strlen(A[n])；

g1enth_b=strlen(B[m]);

for(i=3;i<lenth—a；i++)

。{

。if(A[n][i]!=7)

{

°x[g][h]=A[n][i];

a0h++；

b°}

。else

(

。?X[g][h]=,\0';

OOoh=0；

g++;

。}

Obb}

x[g][h]=z\0';

gg=0,h=0;

。gfor(i=2;i<1enth_b;i++)

DObb{

oooooif(B[n][“!=?)

00b(

0000y[g]Eh]=B[n][i];

obeh++；

。}

。b?>else

0000{

。y[g][h]=，\cr；

。。h=0;

008Q++?

"y[g][h]='\0'；

OD

。for(i=0;i<=g;i++)〃置換

if(strlen(x[i])>=strlen(y[i]))

000I

爾out?x[i]?Vn?y[i]?end1;

0000for(j=O;jv=r；j++)

Rep1aceString(B[j],y[i],x[i])；

}

。。if(strlen(x[i])<strlen(y[i]))

g“coutV<”&&&&**?endl;

。。。cout?y[i]<<7"?xEi]?end1;

。。。for(j=0;j<=k;j++)

g?ReplaceString(A[j],xLi],y[i])；

000}

80for(i=n;i<=k;i++)//消去互補對

。8strcpy(A[i],A[i+1])；

。k=k-l；

。匕for(i=m；i<=r;i++)

gostrcpy(B[i],B[i+11)；

gr=r-l;

Odd}

gge1secontinue;

00}

。}

?！ㄝ敵鼋Y(jié)果

。，cout?"消解后的字句為:"<<endl;

。for(n=0;n<=k;n++)

ocout?A[n]?,,Vn；

for(m=0;m<r;m++)

ooocout?B[m]?nVu;

。?cout<<B[m]?endl;

voidmain()

chara[N],b[N]；

coUtv<”請輸入所要消解的第一個子句："<<endl;

cin?a;

cout<<”請輸入所要消解的第二個子句:endl;

ocin>>b;

xiaojie(a,b)；

運營結(jié)果:

?D:\學習軟件\MSDev98\MyPrqjects\子句消魁De…W2—T

請輸入所要消解的第一個子句：

P[x,f(y)]VQ(x)VR(f(a),y)

請輸入所要消解的第二個子句：

^P[f(f(a)),z]VR(z,w)

f(f(