基于产生式规则的动物识别系统（Python）

产生式：一组产生式，互相配合/协调，其中一个产生式产生的结论可以作为另一个产生式的事实使用，以求解问题

如下图为产生式系统的基本结构：

                                                                                    产生式系统的基本结构 

规则库：用于描述相应领域内过程性知识的产生式集合。对知识进行合理的组织与管理，提高问题求解效率。

综合数据库： 综合数据库(事实库、上下文、黑板等)：存放问题求解过程中的各种信息的数据结构，包括初始状态、原始证据、中间结论、最终结论，其内容在推理过程中在动态、不断变化的。

控制系统（推理机构）：由一组程序组成，负责整个产生式系统的运行，实现对问题的求解。

        控制系统要做以下几项工作：

              （1）从规则库中选择与综合数据库中的已知事实进行匹配。

              （2）匹配成功的规则可能不止一条，进行冲突消解。

              （3）执行某一规则时，如果其右部是一个或多个结论，则把这些结论加入到综合数                          据库中：如果其右部是一个或多个操作，则执行这些操作。

             （4）对于不确定性知识，在执行每一条规则时还要按一定的算法计算结论的不确定                         性。    

             （5）检查综合数据库中是否包含了最终结论，决定是否停止系统的运行。

问题描述：基于产生式规则的动物识别系统——识别虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、鸵鸟、企鹅、信天翁等七种动物的产生式系统。

              1.以动物识别系统的产生规则为例，建造规则库和综合数据库，并能对他们进行添加、删除和修改操作

              2.基于建立的规则库和综合数据库，进行推理

              3.可以使用任何语言，需要有日志说明推理结果的解释

              产生式规则如下：

                                        

              解决思路如下：

                                     前提条件：将每一个前提条件转换为一个对应的唯一的一个数学数字

                                    中间结论：

                                    结论： 

                                   产生式规则转换如下：

                                   Python代码如下：

#动物识别系统
#自定义函数，判断有无重复元素
def judge_repeat(value,list=[]):
    for i in range(0,len(list)):
        if(list[i]==value):
            return 1
        else:
            if(i!=len(list)-1):
                continue
            else:
                return 0
#自定义函数，对已经整理好的综合数据库real_list进行最终的结果判断           
def judge_last(list):
    for i in list:
        if(i=='23'):
            for i in list:
                if(i=='12'):
                    for i in list:
                        if(i=='21'):
                            for i in list:
                                if(i=='13'):
                                     print("黄褐色，有斑点,哺乳类，食肉类->金钱豹\n")
                                     print("所识别的动物为金钱豹")
                                     return 0
                                elif(i=='14'):
                                    print("黄褐色，有黑色条纹，哺乳类，食肉类->虎\n")
                                    print("所识别的动物为虎")
                                    return 0

        
        elif(i=='14'):
            for i in list:
                if(i=='24'):
                    print("有黑色条纹，蹄类->斑马\n")
                    print("所识别的动物为斑马")
                    return 0   
        elif(i=='24'):
            for i in list:
                if(i=='13'):
                    for i in list:
                        if(i=='15'):
                            for i in list:
                                if(i=='16'):
                                    print("有斑点，有黑色条纹，长脖，蹄类->长颈鹿\n")
                                    print("所识别的动物为长颈鹿")
                                    return 0
        elif(i=='20'):
            for i in list:
                if(i=='22'):
                    print("善飞，鸟类->信天翁\n")
                    print("所识别的动物为信天翁")
                    return 0

        elif(i=='22'):
            for i in list:
                if(i=='4'):
                    for i in list:
                        if(i=='15'):
                            for i in list:
                                if(i=='16'):
                                    print("不会飞，长脖，长腿，鸟类->鸵鸟\n")
                                    print("所识别的动物为鸵鸟")
                                    return 0
        elif(i=='4'):
            for i in list:
                if(i=='22'):
                    for i in list:
                        if(i=='18'):
                            for i in list:
                                if(i=='19'):
                                    print("不会飞，会游泳，黑白二色，鸟类->企鹅\n")
                                    print("所识别的动物企鹅")
                                    return 0
                                
        else:
            if(list.index(i) != len(list)-1):
                continue
            else:
                print("\n根据所给条件无法判断为何种动物")
    
dict_before={'1':'有毛发','2':'产奶','3':'有羽毛','4':'不会飞','5':'会下蛋','6':'吃肉','7':'有犬齿',
             '8':'有爪','9':'眼盯前方','10':'有蹄','11':'反刍','12':'黄褐色','13':'有斑点','14':'有黑色条纹',
             '15':'长脖','16':'长腿','17':'不会飞','18':'会游泳','19':'黑白二色','20':'善飞','21':'哺乳类',
             '22':'鸟类','23':'食肉类','24':'蹄类','25':'金钱豹','26':'虎','27':'长颈鹿','28':'斑马',
             '29':'鸵鸟','30':'企鹅','31':'信天翁'}
print('''输入对应条件前面的数字:
                                *******************************************************
                                *1:有毛发  2:产奶  3:有羽毛  4:不会飞  5:会下蛋          *
                                *6:吃肉  7:有犬齿  8:有爪  9:眼盯前方  10:有蹄         *
                                *11:反刍  12:黄褐色  13:有斑点  14:有黑色条纹  15:长脖 *
                                *16:长腿  17:不会飞  18:会游泳  19:黑白二色  20:善飞   *
                                *21：哺乳类  22:鸟类  23:食肉类  24：蹄类              *
                                *******************************************************
                                *******************当输入数字0时!程序结束***************
     ''' )
#综合数据库
list_real=[]
while(1):
#循环输入前提条件所对应的字典中的键
    num_real=input("请输入：")
    list_real.append(num_real)
    if(num_real=='0'):
        break
print("\n")
print("前提条件为：")
#输出前提条件
for i in range(0,len(list_real)-1):
    print(dict_before[list_real[i]],end=" ")
print("\n")
print("推理过程如下：")
#遍历综合数据库list_real中的前提条件
for i in list_real:
    if(i=='1'):
        if(judge_repeat('21',list_real)==0):
            list_real.append('21')
            print("有毛发->哺乳类")
    elif(i=='2'):
        if(judge_repeat('21',list_real)==0):
            list_real.append('21')
            print("产奶->哺乳类")
    elif(i=='3'):
        if(judge_repeat('22',list_real)==0):
            list_real.append('22')
            print("有羽毛->鸟类")
    else:
        if(list_real.index(i) !=len(list_real)-1):
            continue
        else:
            break
for i in list_real:
    if(i=='4'):
        for i in list_real:
            if(i=='5'):
                if(judge_repeat('22',list_real)==0):
                    list_real.append('22')
                    print("不会飞，会下蛋->鸟类")
    elif(i=='6'):
        for i in list_real:
            if(i=='21'):
                if(judge_repeat('21',list_real)==0):
                    list_real.append('21')
                    print("食肉->哺乳类")
    elif(i=='7'):
        for i in list_real:
            if(i=='8'):
                for i in list_real:
                    if(i=='9'):
                        if(judge_repeat('23',list_real)==0):
                            list_real.append('23')
                            print("有犬齿,有爪,眼盯前方->食肉类")
    elif(i=='10'):
        for i in list_real:
            if(i=='21'):
                if(judge_repeat('24',list_real)==0):
                    list_real.append('24')
                    print("有蹄，哺乳类->蹄类")
                    
    elif(i=='11'):
        for i in list_real:
            if(i=='21'):
                if(judge_repeat('24',list_real)==0):
                    list_real.append('24')
                    print("反刍，哺乳类->哺乳类")
                    
    else:
        if(i !=len(list_real)-1):
            continue
        else:
            break

judge_last(list_real)

    

 编者赠语：

这是我大学的一次课堂小作业，就用Python（3.5）实现了一下，其实除此动物识别系统还有一个相似的植物水果识别系统（我也用Python实现了），我就不再次赘余了，如果还有不懂的那就看一下我的实验报告吧！