实验二、人工智能：产生式系统（动物识别系统）

产生式系统（动物识别系统）

一、相关知识

• 把一组产生式放在一起，让它们互相配合、协同作用，一个产生式生成的结果可以供另一个产生式作为已知事实使用，以求得问题的解，这样的系统成为产生是系统。

产生式系统的例子：动物识别系统

• 本系统为识别虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、企鹅、鸵鸟、信天翁等七种动物的产生式系统。
• 根据这些动物识别的专家知识，建立如下规则库：
  r1:IF 该动物有毛发 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 会下蛋 THEN 该动物是鸟
  r5:IF 该动物吃肉 THEN 该动物是肉食动物
  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 是咀嚼反刍动物 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 是黄褐色 AND 身上有暗斑点 THEN 该动物是金钱豹
  r10:IF 该动物是哺乳动物 AND 是肉食动物 AND 是黄褐色 AND 身上有黑色条纹 THEN 该动物是虎
  r11:IF 该动物是蹄类动物 AND 有长脖子 AND 有长腿 AND 身上有暗斑点 THEN 该动物是长颈鹿
  r12:IF 该动物是蹄类动物 AND 身上有黑色条纹 THEN 该动物是斑马
  r13:IF 该动物是鸟 AND 有长脖子 AND 有长腿 AND 不会飞 AND 有黑白二色 THEN 该动物是鸵鸟
  r14:IF 该动物是鸟 AND 会游泳 AND 不会飞 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、实验目的

1. 根据已知规则建立规则库
2. 根据输入的规则进行推理
3. 得到最终结果

三、实验要求

1. 有推理过程

2. 对结果进行打印

3. 若得到最终结果，即虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、企鹅、鸵鸟、信天翁等输出，需输出此判断结果。

4. 例如：
   1
   10
   14
   0
   前提条件为：
   有毛发 有蹄 身上有黑色条纹

   推理过程如下：
   有毛发->是哺乳动物
   是哺乳动物，有蹄->是蹄类动物
   是蹄类动物，身上有黑色条纹->斑马
   所识别的动物为斑马

四、源代码

# 通过传入的列表寻找结果
def find_data(process_data_list):
    # 依次进行循环查找并对过程排序
    for epoch, data_process in enumerate(data_process_list):
        # 用于判断此过程是否成立
        num = 0
        for i in process_data_list:
            if i in data_process:
                num += 1
        # 过程成立则数值相同，可以进入下一步
        if num == len(data_process):
            # 此过程中结果是否为最终结果，不是将此过程结果加入到过程中
            if data_result_list[epoch] not in result_list:
                # 弹出过程和此过程结果，因为此过程已经进行过，此结果存入需要查找的过程中
                result = data_result_list.pop(epoch)
                process = data_process_list.pop(epoch)
                # 判断结果是否已经存在过程中，存在则重新寻找，不存在则加入过程，并将其存入最终结果
                if result not in process_data_list:
                    dict_input['，'.join(process)] = result
                    end_result = find_data(process_data_list + [result])
                    if end_result == 1:
                        return 1
                    else:
                        return 0
                # 存在则直接寻找
                else:
                    end_result = find_data(process_data_list)
                    if end_result == 1:
                        return 1
                    else:
                        return 0
            # 找到最终结果，取出结果后返回
            else:
                process = data_process_list.pop(epoch)
                dict_input['，'.join(process)] = data_result_list[epoch]
                return 1


if __name__ == '__main__':
    # 用于储存中间过程
    data_process_list = []
    # 用于存储过程对应的结果
    data_result_list = []
    # 存储用于查询的数据
    list_data = []
    # 用于存储输出结果
    dict_input = {}

    # 规则库
    txt = '''有毛发，是哺乳动物
有奶，是哺乳动物
有羽毛，是鸟
会飞，会下蛋，是鸟
吃肉，是肉食动物
有犬齿，有爪，眼盯前方，是食肉动物
是哺乳动物，有蹄，是蹄类动物
是哺乳动物，是咀嚼反刍动物，是蹄类动物
是哺乳动物，是食肉动物，是黄褐色，身上有暗斑点，金钱豹
是哺乳动物，是肉食动物，是黄褐色，身上有黑色条纹，虎
是蹄类动物，有长脖子，有长腿，身上有暗斑点，长颈鹿
是蹄类动物，身上有黑色条纹，斑马
是鸟，有长脖子，有长腿，不会飞，有黑白二色，鸵鸟
是鸟，会游泳，不会飞，有黑白二色，企鹅
是鸟，善飞，信天翁'''
    # 将数据预处理
    datas = txt.split('\n')
    for data in datas:
        data = data.split('，')
        data_process_list.append(data[:-1])
        data_result_list.append(data[-1].replace('\n', ''))
    # 最终结果列表
    result_list = ['信天翁', '鸵鸟', '斑马', '长颈鹿', '虎', '金钱豹', '企鹅']
    # 数据库对应的过程
    database = {'1': '有毛发', '2': '有奶', '3': '有羽毛', '4': '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': '是咀嚼反刍动物', '12': '是黄褐色', '13': '身上有暗斑点', '14': '身上有黑色条纹',
                '15': '有长脖子', '16': '有长腿', '17': '不会飞', '18': '会游泳', '19': '有黑白二色', '20': '善飞', '21': '是哺乳动物',
                '22': '是鸟', '23': '是食肉动物', '24': '是蹄类动物', '25': '金钱豹', '26': '虎', '27': '长颈鹿', '28': '斑马',
                '29': '鸵鸟', '30': '企鹅', '31': '信天翁'}
    # 循环进行输入，直到碰见0后退出
    while 1:
        term = input("")
        if term == '0':
            break
        if database[term] not in list_data:
            list_data.append(database[term])
    # 打印前提条件
    print('前提条件为：')
    print(' '.join(list_data) + '\n')
    # 进行递归查找，直到找到最终结果,返回1则找到最终结果
    end_result=find_data(list_data)
    if end_result == 1:
        print('推理过程如下：')
        # 将结果进行打印
        for i in dict_input.keys():
            print(f"{i}->{dict_input[i]}")
            # 得到最终结果即输出所识别动物
            if dict_input[i] in result_list:
                print(f'所识别的动物为{dict_input[i]}')
    else:
        # 将结果进行打印
        for i in dict_input.keys():
            print(f"{i}->{dict_input[i]}")

五、实验结果