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人工智能实验
计算机科学与技术
必修
实验一产生式系统实验
一、实验目的：
复习产生式系统相关内容，熟悉和掌握产生式系统的运行机制，掌握基于规则推理的基本方法，能够应用产生式系统解决简单问题的方法。
二、实验原理
产生式系统用来描述若干个不同的以一个基本概念为基础的系统，这个基本概念就是产生式规则或产生式条件和操作对。在产生式系统中，论域的知识分为两部分：用事实表示静态知识；用产生式规则表示推理过程和行为。
三、实验条件：
1、PC机
2、Windows操作系统平台
3、VC集成开发环境
四、实验内容：
1、问题描述：设有N(本次设计控制在1-9之间，下同)个传教士和N个野人同在河的左岸，他们都要到对岸去；河里只有一条船，他们都会划船，但每次渡船至多只能乘N人；如果在任何一边河岸上，野人的数量超过传教士，野人就要吃掉传教士，问怎样才能用船将N个传教士和N个野人从左岸都渡到右岸，又不会发生传教士被吃的事件呢？
2.建造产生式系统（包括规则库和事实库），然后进行推理，即可以自己输入任何的规则和事实，并基于这种规则和事实进行推理。
五、实验步骤：
1.数学模型描述：设计该问题的状态。使用三元组表示某一时刻传教士，野人，渡船情况，(左岸牧师数，左岸野人数，船的位置)。其中：左岸牧师数、左岸野人数取值范围为1－9之间；船的位置取值范围为0-1，0代表左岸，1代表右岸。
2.定义初始状态和目标状态。根据数学模型描述，初始状态为（N，N，1），目标状态为（0，0，0）。
3.定义产生式规则库。根据系统设计的规则要求列出所有合法的状态转变过程。基本思想：树的按层次遍历算法。由初始状态开始按层次逐个生成符合规则的产生式规则。
4.控制策略应用深度优先搜索方式在规则库中查找答案。控制策略用于整个的推理过程实现，本次设计的搜索算法为图搜索策略中的深度优先搜索方式。实验结论：
包括做实验的目的、方法、过程等，具体要写成实验报告，如下图所示。
次：左岸到右岸，传教士过去1人，野人过去1人次：右岸到左岸，传教士过去1人，野人过去0人次：左岸到右岸，传教士过去0人，野人过去2人次：右岸到左岸，传教士过去0人，野人过去1人次：左岸到右岸，传教士过去2人，野人过去0人次：右岸到左岸，传教士过去1人，野人过去1人次：左岸到右岸，传教士过去2人，野人过去0人次：右岸到左岸，传教士过去0人，野人过去1人次：左岸到右岸，传教士过去0人，野人过去2人次：右岸到左岸，传教士过去0人，野人过去1人
实验二谓词公式合一
一、实验目的：
理解代换、合一的概念，掌握对文字进行代换的方法；能够判断文字L1和L2经过执行某个代换s是否可合一。
二、实验原理
合一算法：文字L1和L2如果经过执行某个代换s，满足L1s=L2s，则称L1与L2可合一，s称为其合一元。
三、实验条件：
1. 合一演示程序。
2.IE5.0以上，可以上Internet。
四、实验内容：
理解合一原理，熟悉对可合一文字进行合一的方法。
五、实验步骤：
1.对测试用例进行试验。进入演示程序，点击“合一测试”，得到合一结果。
2.自定义待合一文字。点击“合一测试”验证合一概念。
3.语法检查。点击“语法检查”检查输入谓词公式的语法错误。如无错误，则依次点击步骤按钮进行消解。
4.重复运行2、3步，熟悉消解原理和消解过程。
六、实验报告：
实验三子句归结与合一
一、实验目的：
理解含有变量的子句如何使用消解规则，掌握子句消解的原理和规则，能熟练进行任意两个子句的消解，了解消解推理的某些常用规则。
二、实验原理：
对子句集进行消解推理，得到相应的结论。为了对含有变量的子句使用消解规则，我们必须找到一个置换，作用于父辈子句使其含有互补文字。消解两个子句时，可能有一个以上的消解式，不过，在任何情况下最多有有限个消解式。三、实验条件
子句归结与合一演示程序。
四、实验内容：
1.运行并观察演示实例。
2.输入新的子句，检查消解结果。
3.根据消解过程理解消解原理和常用规则。
五、实验步骤：
1. 默认示例演示。进入演示实例，点击“演示实例1”，然后点击“开始消解”，得到消解结果。
2.分别运行“演示实例2”和“演示实例 3”，观察消解结果，理解常用消解规则的应用。
3.自定义消解子句。点击“系统重置”按钮，再通过键盘与两个按钮“～”
与“∨”输入合法的子句，点击“加入子句集”加入子句集，点击“开始消解”，观察消解结果。
4.重复步骤3，多次输入不同子句进行消解，熟悉消解过程。
六、实验结论：
1.熟悉消解过程，理解子句消解规则。
2.给出自己输入的待消解子句、消解结果和详细过程。
实验四搜索算法的实现
一、实验目的：
熟悉和掌握广度优先、深度优先及启发式搜索的定义、估价函数涵义及作用，掌握算法实现方法，并利用A*算法求解N数码难题，理解求解流程和搜索顺序。
二、实验原理：
A*算法是一种有序搜索算法，其特点在于对估价函数的定义上。对于一般的有序搜索，总是选择f值最小的节点作为扩展节点。因此，f是根据需要找到一条最小代价路径的观点来估算节点的，所以，可考虑每个节点n的估价函数值为两个分量：从起始节点到节点n的代价以及从节点n到达目标节点的代价。
三、实验条件：
1.N数码难题演示程序。
2.IE5.0以上，可以上Internet。
三、实验内容：
1.分别以8数码和15数码为例实际求解A*算法。
2.画出A*算法求解框图。
3.分析估价函数对搜索算法的影响。
4.分析A*算法的特点。
四、实验步骤：
1.开始演示。进入N数码难题演示程序，可选8数码或者15数码，点击“选择数码”按钮确定。第一次启动后，点击两次“缺省”或者“随机”按钮，才会出现图片。
