动物识别专家系统.docx
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动物识别专家系统
实验三决策支持技术操作与建模实验
(必修,4学时)
一、实验目的
熟悉和掌握决策支持技术的运行机制,掌握基于规则推理的基本方法和智能决策过程。
能熟练运用所学的风险决策法、期望值法、决策树等方法对多方案进行分析和选择,确定最优方案,以进一步理解智能决策支持和专家系统等相关理论。
二、预备知识
能熟练掌握并运用某一软件如Delphi、Access、Excel、Flash等进行智能决策专家系统的局部设计和实现,掌握专家系统与智能决策支持系统等相关理论,课题设计内容不限。
决策过程与决策技术应该由以下四个步骤:
(1)情报活动:
探查环境、寻求要求决策的条件;
(2)设计活动:
创造、制订和分析可能采取的行动方案;
(3)抉择活动:
从可资利用的方案中选出行动方案;
(4)检查活动:
对过去所做的抉择进行评价
三、实验要求
根据实验目的和自身能力,自行设计实验方案,选择实验工具,拟定实验操作程序加以实现并对实验结果进行分析处理。
该实验的设计性特点要求学生具有一定的主动性、探索性,实验工具和方法不限。
四、实验内容
1.学生应了解具体的决策过程:
确定目标——拟定方案——分析方案——选择方案——实施方案,依据该过程设计自己的实验。
2.学生可以根据个人兴趣和能力设计小型专家系统(包括数据库、推理机制和人机界面),进行推理判断、决策。
参考课题如下:
成本预测决策支持系统开发,麦粒肿诊断专家系统开发,大学生心理素质测评专家系统,动物是识别专家系统,产品市场需求预测决策支持系统,产品销售优化决策支持,产品生产优化决策支持,材料存储优化决策支持,其它经营活动决策支持等。
五、动物识别专家系统
动物识别专家系统是流行的专家系统实验模型,它用产生式规则来表示知
识,共15条规则、可以识别七种动物,这些规则既少又简单,可以改造他
们,也可以加进新的规则,还可以用来识别其他东西的新规则来取代这些规则。
动物识别15条规则的中文表示是:
规则1:
如果:
动物有毛发
则:
该动物是哺乳动物
规则2:
如果:
动物有奶
则:
该单位是哺乳动物
规则3:
如果:
该动物有羽毛
则:
该动物是鸟
规则4:
如果:
动物会飞,且会下蛋
则:
该动物是鸟
规则5:
如果:
动物吃肉
则:
该动物是肉食动物
规则6:
如果:
动物有犬齿,且有爪,且眼盯前方
则:
该动物是食肉动物
规则7:
如果:
动物是哺乳动物,且有蹄
则:
该动物是有蹄动物
规则8:
如果:
动物是哺乳动物,且是反刍动物
则:
该动物是有蹄动物
规则9:
如果:
动物是哺乳动物,且是食肉动物,且是黄褐色的,且有暗斑点
则:
该动物是豹
规则10:
如果:
如果:
动物是黄褐色的,且是哺乳动物,且是食肉,且有黑条纹
则:
该动物是虎
规则11:
如果:
动物有暗斑点,且有长腿,且有长脖子,且是有蹄类
则:
该动物是长颈鹿
规则12:
如果:
动物有黑条纹,且是有蹄类动物
则:
该动物是斑马
规则13:
如果:
动物有长腿,且有长脖子,且是黑色的,且是鸟,且不会飞
则:
该动物是鸵鸟
规则14:
如果:
动物是鸟,且不会飞,且会游泳,且是黑色的
则:
该动物是企鹅
规则15:
如果:
动物是鸟,且善飞
则:
该动物是信天翁
动物分类专家系统由15条规则组成,可以识别七种动物,在15条规则中,
共出现30个概念(也称作事实),共30个事实,每个事实给一个编号,从编
号从1到30,在规则对象中我们不存储事实概念,只有该事实的编号,同样规
则的结论也是事实概念的编号,事实与规则的数据以常量表示,其结构如下:
char*str[]={"chew_cud反刍动物","hooves蹄类动物","mammal哺乳动物","forward_eyes眼盯前方",
"claws有爪","pointed_teeth有犬齿","eat_meat吃肉","lay_eggs会下蛋","fly会飞",
"feathers有羽毛","ungulate有蹄","carnivore食肉动物","bird鸟","give_milk能产奶",
"has_hair有毛发","fly_well善飞","black&white_color黑白色","can_swim会游泳",
"long_legs长腿","long_neck长脖子","black_stripes黑条纹","dark_spots黑斑点",
"tawny_color黄褐色","albatross信天翁","penguin企鹅","ostrich驼鸟","zebra斑马",
"giraffe长颈鹿","tiger老虎","cheetah猎豹",0};
程序用编号序列的方式表达了产生式规则,如资料中规则15,如果动物是
鸟,且善飞,则该动物是信天翁。
相应的规则数组第七条是{16,13,0,0,0,
0},第十三个是“bird”(鸟),如果事实成立,询问使用者下一个事实,第十
六个“fly_weil”(善飞),如果也成立,则查找结论断言编号数组{30,29,28,
27,26,25,24,3,3,13,12,12,11,11,0}中第七个“24”,这里24对应事实数组中
的“albatross”(信天翁)。
上述就是程序的推理过程,也是程序中的重点,该部分是由规则类(类rul
e)中的Query方法实现。
程序完整代码:
#include
#include
#include
#include
#defineTrue1
#defineFalse0
#defineDontKnow-1
char*str[]={"chew_cud反刍动物","hooves蹄类动物","mammal哺乳动物","forward_eyes眼盯前方",
"claws有爪","pointed_teeth有犬齿","eat_meat吃肉","lay_eggs会下蛋","fly会飞",
"feathers有羽毛","ungulate有蹄","carnivore食肉动物","bird鸟","give_milk能产奶",
"has_hair有毛发","fly_well善飞","black&white_color黑白色","can_swim会游泳",
"long_legs长腿","long_neck长脖子","black_stripes黑条纹","dark_spots黑斑点",
"tawny_color黄褐色","albatross信天翁","penguin企鹅","ostrich驼鸟","zebra斑马",
"giraffe长颈鹿","tiger老虎","cheetah猎豹",0};
intrulep[][6]={{22,23,12,3,0,0},{21,23,12,3,0,0},{22,19,20,11,0,0},
{21,11,0,0,0,0},{17,19,20,13,-9,0},{17,18,13,-9,0,0},{16,13,0,0,0,0},
{15,0,0,0,0,0},{14,0,0,0,0,0},{10,0,0,0,0,0},{8,7,0,0,0,0},
{7,0,0,0,0,0},{4,5,6,0,0,0},{2,3,0,0,0,0},{1,3,0,0,0,0}};
intrulec[]={30,29,28,27,26,25,24,3,3,13,13,12,12,11,11,0};
classfact
{private:
intNumber;
charName[21];
intActive;
intSucc;
public:
fact*Next;
fact(intNum,char*L)
{
strcpy(Name,L);
Number=Num;
Active=False;
//-1是已经推理,不符合。
1是已经推理,符合。
Succ=DontKnow;//0是无,-1是不知道,1是有。
Next=NULL;
}
char*GetName()
{
char*L;
L=newchar[21];
strcpy(L,Name);
returnL;
}
intGetNumber()
{
returnNumber;
}
intGetAct()
{
returnActive;
}
intGetSucc()
{
returnSucc;
}
voidPutAct(constintAct0,intSuc0)
{
Active=Act0;
Succ=Suc0;
}
};
fact*Fact;
classlist
{private:
intNumber;
public:
list*Next;
list(intNum)
{
Number=Num;
Next=NULL;
}
intGetNumber()
{
returnNumber;
}
};
classrule
{
char*Name;
list*Pre;
intConc;
public:
rule*Next;
rule(char*N,intP[],intC);
~rule();
intQuery();
voidGetName()
{
cout< } }; rule: : ~rule() { list*L; while(Pre) { L=Pre->Next; deletePre; Pre=L; } deleteName; } rule: : rule(char*N,intP[],intC) { inti; list*L; Pre=NULL; Next=NULL; Name=newchar[strlen(N)+1]; strcpy(Name,N); i=0; while(P[i]! =0) { L=newlist(P[i++]); L->Next=Pre; Pre=L; } Conc=C; } intrule: : Query() { charc; intTag=0; list*L; fact*F; F=Fact; L=Pre; if(L==NULL) cout<<"\nError"; while(L! =NULL) { F=Fact; for(;;) { if(abs(L->GetNumber())==F->GetNumber()) break; F=F->Next;//查找与规则前提链中前提号相同的事实 } if(L->GetNumber()>0) { if((F->GetSucc())==true){L=L->Next;continue;} if((F->GetSucc())==false)returnfalse; }//如果事实的断言为真则判断下一个前提,为假,则表示该规则不适合 else { if((F->GetSucc())==True) returnFalse; if((F->GetSucc())==False) { L=L->Next; continue; } } cout< c=getchar();//事实断言为不知道的时候,向用户询问 flushall(); if((c=='Y')||(c=='y')) { if(L->GetNumber()>0) F->PutAct(1,True);//设置事实的断言和激活标志 if(L->GetNumber()<0) { F->PutAct(1,True); Tag=-1; returnFalse; } } else { if(L->GetNumber()<0) F->PutAct(-1,False); else { F->PutAct(-1,False); Tag=-1;//已经推理,不符合。 returnFalse; } } L=L->Next; } F=Fact; for(;;) { if(Conc==F->GetNumber()) break;//查找结论断言对应的事实 F=F->Next; } if(Conc<24) { F->PutAct(1,True); returnFalse; } if(Tag! =-1) { F=Fact; for(;;) { if(Conc==F->GetNumber()) break; F=F->Next; } if(Conc<24) { F->PutAct(1,True); returnFalse; } cout<<"\nThisaniamalis"< returnTrue; } returnFalse; } intmain() { fact*F,*T; rule*Rule,*R; charch[8]; inti=1; Fact=NULL; while(str[i-1])//初始化事实库,倒序排列。 { F=newfact(i,str[i-1]); F->Next=Fact; Fact=F; i++; } F=Fact; Fact=NULL; while(F)//把倒序排列正过来。 { T=F; F=F->Next; T->Next=Fact; Fact=T; } i=0; ch[0]='R'; ch[1]='U'; ch[2]='L'; ch[3]='E'; ch[4]='_'; ch[5]='a'; ch[6]='\0'; Rule=NULL; for(i=0;i<15;i++)//初始化规则库。 { R=newrule(ch,rulep[i],rulec[i]); R->Next=Rule; Rule=R; ch[5]++; } R=Rule; for(;;) { i=R->Query(); if((i==1)||(i==-1)) break; R=R->Next; if(! R) break; } if(! R) cout<<"Idon'tknow."< cout<<"pressanykeytoexit."< getchar(); returnTrue; }
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