人工智能实验报告.docx
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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
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