实现猴子摘香蕉的问题-哈工大软件构造知识应用

问题描述：初始情况为，猴子在A处，香蕉悬挂在B处，箱子在C处。猴子需要爬上箱子才能够到香蕉。利用产生式知识表示来分析这个问题，从而得到最终猴子摘到香蕉所使用的规则序列。

将综合数据库中的元素定义为五元组（x,y,z,u,v）其中x,y,z∈{A，B，C}，u，v∈{yes，no}，x表示猴子所在位置，y表示香蕉所在位置，z表示箱子所在位置。

故初始状态（也就是综合数据库的初始元素）为（A，B，C，no，no），目标状态为（B，B，B，yes，yes）

经过分析，规则库如下：

1：（x，y，z，no，no）->（w，y，z，no，no）：代表猴子移动，潜在要求为猴子没在箱上（u=no）。

2：（x，y，x，no，no）->（z，y，z，no，no）：代表猴子推箱，条件为猴子与箱在同一位置（x=z），并且猴子没在箱上（u=no）。

3：（x，y，x，no，no）->(x，y，x，yes，no）：代表猴子上箱，条件为猴子与箱在同一位置，（x=z），并且猴子没在箱上（u=no）。

4：（x，y，x，yes，no）->(x，y，x，no，no）：代表猴子下箱，条件为猴子与箱在同一位置，（x=z），并且猴子在箱上（u=yes）。

5：（x，y，x，yes，no）->(x，y，x，yes，yes）：代表猴子摘香蕉，条件为猴子与箱在同一位置，（x=z），并且猴子在箱上（u=yes）。

以上所有规则的条件都有猴子没摘到香蕉，因为猴子摘到了香蕉也就是达到目的，算法就结束了。

上图为定义的五元组中元素的取值。

 为了实现综合数据库的扩展，将综合数据库设计为有向图的形式，图中每一个节点代表一个状态（也就是一个五元组），当一条规则作用于这个数据库时，如果一个状态与该规则的前件匹配，那么以该结点为源，添加一条指向后件的有向边（自然，后件也就添加到图中了）。当综合数据库中包含目标状态时，目的达到，算法结束。

 综合数据库包含节点的序列，其中，结点的表示如下:

 

除了一些辅助方法外，结点数据结构为一个映射（大小为5），表示着每一个状态。

例如：目标状态也就表示为：

 其余状态都由以上形式的映射定义。

以规则5为例，简要介绍通过规则想数据库中增加数据的过程：

 因为新生成的状态与原状态没有大的变化，因此用for循环来生成新的状态，并将新的状态添加到综合数据库节点序列，并修改相应节点的目标节点。其中节点的设计是参照软件构造lab2的。如此遍历每个结点，判断是否满足规则前提条件，进行相应添加修改即可。

其中判断是否满足条件的操作是委托给另外一个类来实现的：所有判相等的操作实现相似，都是根据给定输入的map映射中各个键相应的值的相等关系来给出true或false值。其中判断是否满足规则5的操作如下：

 （规则库的类）

 判断规则5满足与否的类。

 

 可知，经过r1，r2，r3，r5猴子就摘到了香蕉，与实际相符。