人工智能技术导论练习题

1.试编写一个描述亲属关系的PROLOG程序，然后再给出一些事实数据，建立一个小型演绎数据库。

提示：可以以父亲和母亲为基本基本关系（作为基本谓词），再由此描述祖父、祖母、兄弟、姐妹以及其他亲属关系。

domains                         /*域说明*/
    name=symbol. 
predicates                      /*谓词说明*/  
    mother(name,name). 
    father(name,name). 
    grandfather(name,name). 
    grandmother(name,name). 
    sister(name,name). 
    aunt(name,name). 
goal                            /*目标语句*/  
    grandmother(a,X),write("X=",X),nl, 
    father(b,Y),write("Y=",Y),nl, 
    sister(d,Z),write("Z=",Z),nl, 
    aunt(d,T),write("T=",T). 
clauses                         /*子句集*/  
    mother(a,c). 
    mother(a,d).    
    mother(c,g). 
    mother(c,f). 
    father(b,c). 
    father(b,d). 
    father(e,g). 
    father(e,f). 
    grandfather(X,Z):-father(X,Z),father(Y,Z). 
    grandmother(X,Z):-mother(X,Y),mother(Y,Z). 
    sister(X,Y):-mother(Z,X),mother(Z,Y). 
    aunt(X,Y):-mother(Z,Y),sister(Z,X).

 2.有一农夫带一条狼，一只羊和一框青菜与从河的左岸乘船倒右岸，但受到下列条件的限制：

(1) 船太小，农夫每次只能带一样东西过河；

(2) 如果没有农夫看管，则狼要吃羊，羊要吃菜。

请设计一个过河方案，使得农夫、浪、羊都能不受损失的过河，画出相应的状态空间图。

题示：(1) 用四元组（农夫，狼，羊，菜）表示状态，其中每个元素都为0或1，用0表示在左岸，用1表示在右岸。 (2) 把每次过河的一种安排作为一种操作，每次过河都必须有农夫，因为只有他可以划船。

解：第一步，定义问题的描述形式 用四元组S=（f，w，s，v）表示问题状态，其中，f，w，s和v分别表示农夫，狼，羊和青菜是否在左岸，它们都可以取1或0，取1表示在左岸，取0表示在右岸。

第二步，用所定义的问题状态表示方式，把所有可能的问题状态表示出来，包括问题的初始状态和目标状态。 由于状态变量有4个，每个状态变量都有2种取值，因此有以下16种可能的状态：

S0=(1,1,1,1)，S1=(1,1,1,0)，S2=(1,1,0,1)，S3=(1,1,0,0)

S4=(1,0,1,1)，S5=(1,0,1,0)，S6=(1,0,0,1)，S7=(1,0,0,0)

S8=(0,1,1,1)，S9=(0,1,1,0)，S10=(0,1,0,1)，S11=(0,1,0,0)

S12=(0,0,1,1)，S13=(0,0,1,0)，S14=(0,0,0,1)，S15=(0,0,0,0)

其中，状态S3，S6，S7，S8，S9，S12是不合法状态，S0和S15分别是初始状态和目标状态。

第三步，定义操作，即用于状态变换的算符组F 由于每次过河船上都必须有农夫，且除农夫外船上只能载狼，羊和菜中的一种，故算符定义如下：

L(i)表示农夫从左岸将第i样东西送到右岸（i=1表示狼，i=2表示羊，i=3表示菜，i=0表示船上除农夫外不载任何东西）。由于农夫必须在船上，故对农夫的表示省略。

R (i)表示农夫从右岸将第i样东西带到左岸（i=1表示狼，i=2表示羊，i=3表示菜，i=0表示船上除农夫外不载任何东西）。同样，对农夫的表示省略。
这样，所定义的算符组F可以有以下8种算符：

L (0)，L (1)，L (2)，L (3)  R(0)，R(1)，R (2)，R (3)

第四步，根据上述定义的状态和操作进行求解。 该问题求解过程的状态空间图如下：