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动物识别系统的规则库

萌宠菠菠乐园
2024-09-21 11:15

一、题目

这是一个用以识别虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、企鹅、鸵鸟、信天翁七种动物的产生式系统。为了实现对这些动物的识别，该系统建立了如下规则库：

R1： IF 该动物有毛 THEN 该动物是哺乳动物R2： IF 该动物有奶 THEN 该动物是哺乳动物R3： IF 该动物有羽毛 THEN 该动物是鸟R4： IF 该动物会飞 AND 该动物会下蛋 THEN 该动物是鸟R5： IF 该动物吃肉 THEN 该动物是食肉动物R6： IF 该动物有犬齿 AND 有爪 AND 眼盯前方 THEN　该动物是食肉动物R7： IF 该动物是哺乳动物 AND有蹄 THEN 该动物是有蹄类动物R8： IF 该动物是哺乳动物 AND该动物是反刍动物 THEN 该动物是有蹄类动物R9： IF 该动物是哺乳动物 AND是食肉动物 AND黄褐色 AND 暗斑点 THEN 该动物是豹R10：IF 该动物是哺乳动物 AND 食肉动物 AND黄褐色 AND 黑色条纹 THEN 该动物是虎R11：IF 该动物是有蹄类动物 AND 有长脖子 AND 有长腿 AND 有暗斑点 THEN 该动物是长颈鹿R12：IF 该动物是有蹄类动物 AND 有黑色条纹 THEN 该动物是斑马R13：IF 该动物是鸟 AND 不会飞 AND 有长脖子 AND 有长腿 AND 有黑白二色 THEN 该动物是鸵鸟R14：IF 该动物是鸟 AND 不会飞 AND 会游泳 AND 有黑白二色 THEN 该动物是企鹅R15：IF 该动物是鸟 AND 善飞 THEN 该动物是信天翁

二、实现过程

最开始我就是直接通过给出的判决条件，用简单的if…else语句来实现这个推理系统，直接给出所有的判决条件，让用户输入，而用户未知的条件让用户进行否决，但是这样会带来问题，比如说会飞、会下蛋可以退出是鸟类动物，但是如果我已知是鸟类了，再去推导企鹅的过程中就会否定之前的条件，因为企鹅有一个不会飞，和之前的会飞推出的是鸟类产生冲突。所以可以先画出推理图，进行层次划分，如下图所示：
推理过程图
图中括号后的数字可以忽略，这个是我第一个版本的判决条件的编号。通过这个推理图，可以简单的将整个推理过程分为两大部分，其中的哺乳动物和食肉动物可以组成一个部分，鸟类单独作为一个部门，另外，值得注意的是，食肉动物不能单独推出金钱豹和虎，但是哺乳动物可推出斑马，这在这个图中容易引起读者的错误思考。

三、代码

#include<stdio.h> int main() { printf("nn=====动物识别系统=====nn"); printf("判决条件：n"); printf(" 1. 有毛 2.有奶 3.有羽毛 4.会飞 5.会下蛋 6.眼盯前方n"); printf(" 7. 有蹄 8.反刍动物 9.吃肉 10.有犬齿 11.有爪 n"); printf("12.长脖子 13.长腿 14.暗斑点 15.有黑色条纹n"); printf("16.黄褐色 17.不会飞 18.黑白二色 19.会游泳 20.善飞n"); printf("n请输入已知条件序号(如2，输入999结束。)：n"); const int num = 20; //条件个数 int inputs[num] = { 0 }; int i = 0; while (i < num) { int temp; scanf_s("%d", &temp); if (temp == 999) break; if (temp < 1 || temp >20) { printf("序号有误，请重新输入: n"); continue; } inputs[i] = temp; i++; } int sign[num] = { 0 }; //标志每一个条件(有就标志为1，没有就标志为0) int bf[num] = { 0 }; //用于备份 int j = 0; while (inputs[j] != 0) { sign[inputs[j] - 1] = 1; bf[inputs[j] - 1] = 1; j++; } if (sign[0] || sign[1]) { // 满足哺乳动物条件 if (bf[0]) { printf("n使用规则：有毛--->哺乳动物n"); } else { printf("n使用规则：有奶--->哺乳动物n"); } sign[0] = 0, sign[1] = 0; //printf("=====该动物是哺乳动物=====nn"); if (sign[6] || sign[7]) { // 满足有蹄类动物条件 if (bf[6]) { printf("n使用规则：哺乳动物+有蹄--->有蹄类动物n"); } else { printf("n使用规则：哺乳动物+反刍动物--->有蹄类动物n"); } sign[6] = 0, sign[7] = 0; //printf("=====该动物是有蹄类动物=====nn"); if (sign[11] && sign[12] && sign[13]) { sign[11] = sign[12] = sign[13] = 0; printf("n使用规则：有蹄类动物+有长脖子+有长腿+有暗斑点--->长颈鹿n"); printf("nn======该动物是长颈鹿======nn"); } else if(sign[14]){ sign[14] = 0; printf("n使用规则：有蹄类动物+有黑色条纹--->斑马n"); printf("nn======该动物是斑马======nn"); } else { printf("nn======无法具体判断=====nn"); } } else if (sign[8] || (sign[5] && sign[9] && sign[10])) { if (sign[8]) { printf("n使用规则：吃肉--->食肉动物n"); } else { printf("n使用规则：有犬齿+有爪+眼盯前方--->食肉动物n"); } sign[8] = sign[5] = sign[9] = sign[10] = 0; // 满足食肉动物条件 //printf("=====该动物是食肉动物=====nn"); if (sign[13] && sign[15]) { sign[13] = sign[15] = 0; printf("n使用规则：食肉动物+哺乳动物+黄褐色+有暗斑点--->金钱豹n"); printf("nn======该动物是金钱豹======nn"); } else if (sign[14] && sign[15]) { sign[14] = sign[15] = 0; printf("n使用规则：食肉动物+哺乳动物+黄褐色+黑色条纹--->虎n"); printf("nn======该动物是虎======nn"); } } else { printf("nn======无法具体判断=====nn"); } } else if (sign[2] || (sign[3] && sign[4])) { // 满足鸟类条件 if (sign[2]) { printf("n使用规则：有羽毛--->鸟类n"); } else { printf("n使用规则：会飞+会下蛋--->鸟类n"); } sign[2] = 0, sign[3] = 0, sign[4] = 0; //printf("nn=====该动物是鸟类=====nn"); if (sign[11] && sign[12] && sign[16] && sign[17]) { sign[11] = sign[12] = sign[16] = sign[17] = 0; printf("n使用规则：鸟类+有长脖子+有长腿+不会飞+有黑白二色--->鸵鸟n"); printf("nn======该动物是鸵鸟======nn"); } else if (sign[16] && sign[17] && sign[18]) { sign[16] = sign[17] = sign[18] = 0; printf("n使用规则：鸟类+会游泳+不会飞+有黑白二色--->企鹅n"); printf("nn======该动物是企鹅======nn"); } else if (sign[19]) { sign[19] = 0; printf("n使用规则：鸟类+善飞--->信天翁n"); printf("nn======该动物是信天翁======nn"); } else { printf("nn======无法具体判断=====nn"); } } else { printf("nn======无法具体判断=====nn"); } int xx = 0; //标记 for (int i = 0; i < num; i++) { if (sign[i]) { printf("nn推理最可能动物时，存在多余条件, 序号是 %dn",i+1); xx = 1; } } if (xx == 1) printf("nn=======以上推理失效=======n"); }

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172737475767778798081828384858687888990919293949596979899100101102103104105106107108109110111112113114115116117118119120121122123124125126127128129130131132

代码中的bf数组，是用于存放用户输入条件的备份数组，因为原始的数组在后期一旦经过判断，就将这个条件置0，也就是不能再使用了，另外最后一个标记循环，只能说是在已经进入第二层或者第三层的情况下，给出了多余的条件，这个循环才会生效，不然测试一种失败条件时很可能所有的条件都会直接给出。

四、总结

通过本次对动物识别系统的规则库的实现，对产生式系统的机制如推理方式等等有了一个基本的了解和认识。在对程序的改进过程中，弥补了最开始逻辑的漏洞，以及最开始仅仅是根据题目直接用if…else语句进行推导，到后来做出推理图，才真正对题目有了较为深刻的理解，对用户暂时还没有输入的条件进行全盘否定的做法进行了改正，并且在最后将具体的推理过程展现给用户。这不仅是对上课所学的内容有了基本巩固，同时，对此类题目出现的逻辑思维和程序设计思想也有了进一步的提升。这是一个简单的if…else语句实现，读者可以根据自己的需要进行修改。