动物识别专家系统动物识别专家系统是流行的专家系统实验模型,它用产生式规则来表示知识,共15 条规则、可以识别七种动物,这些规则既少又简单,可以改造他们,也可以加进新的规则,还可以用来识别其他东西的新规则来取代这些规则。
动物识别15 条规则的中文表示是:规则1:如果:动物有毛发则:该动物是哺乳动物规则2:如果:动物有奶则:该单位是哺乳动物规则3:如果:该动物有羽毛则:该动物是鸟规则4:如果:动物会飞,且会下蛋则:该动物是鸟规则5:如果:动物吃肉则:该动物是肉食动物规则6:如果:动物有犬齿,且有爪,且眼盯前方则:该动物是食肉动物规则7:如果:动物是哺乳动物,且有蹄则:该动物是有蹄动物规则8:如果:动物是哺乳动物,且是反刍动物则:该动物是有蹄动物规则9:如果:动物是哺乳动物,且是食肉动物,且是黄褐色的,且有暗斑点则:该动物是豹规则10:如果:如果:动物是黄褐色的,且是哺乳动物,且是食肉,且有黑条纹则:该动物是虎规则11:如果:动物有暗斑点,且有长腿,且有长脖子,且是有蹄类则:该动物是长颈鹿规则12:如果:动物有黑条纹,且是有蹄类动物则:该动物是斑马规则13:如果:动物有长腿,且有长脖子,且是黑色的,且是鸟,且不会飞则:该动物是鸵鸟规则14:如果:动物是鸟,且不会飞,且会游泳,且是黑色的则:该动物是企鹅规则15:如果:动物是鸟,且善飞则:该动物是信天翁动物分类专家系统由15 条规则组成,可以识别七种动物,在15 条规则中,共出现 30 个概念(也称作事实),共30 个事实,每个事实给一个编号,从编号从1 到30,在规则对象中我们不存储事实概念,只有该事实的编号,同样规则的结论也是事实概念的编号,事实与规则的数据以常量表示,其结构如下:char *str[]={"chew_cud反刍动物","hooves蹄类动物","mammal哺乳动物","forward_eyes眼盯前方","claws有爪","pointed_teeth有犬齿","eat_meat吃肉","lay_eggs会下蛋","fly会飞", "feathers有羽毛","ungulate有蹄","carnivore食肉动物","bird鸟","give_milk能产奶","has_hair有毛发","fly_well善飞","black&white_color黑白色","can_swim会游泳","long_legs长腿","long_neck长脖子","black_stripes黑条纹","dark_spots黑斑点","tawny_color黄褐色","albatross信天翁","penguin企鹅","ostrich驼鸟","zebra斑马", "giraffe长颈鹿","tiger老虎","cheetah猎豹",0};程序用编号序列的方式表达了产生式规则,如资料中规则15,如果动物是鸟,且善飞,则该动物是信天翁。
相应的规则数组第七条是{16,13,0,0,0,0},第十三个是“bird”(鸟),如果事实成立,询问使用者下一个事实,第十六个“fly_weil”(善飞),如果也成立,则查找结论断言编号数组{30,29,28, 27,26,25,24,3,3,13,12,12,11,11,0}中第七个“24”,这里24 对应事实数组中的“albatross”(信天翁)。
上述就是程序的推理过程,也是程序中的重点,该部分是由规则类(类rule)中的Query 方法实现。
程序完整代码:#include <string.h>#include <math.h>#include <stdio.h>#include <iostream.h>#define True 1#define False 0#define DontKnow -1char *str[]={"chew_cud反刍动物","hooves蹄类动物","mammal哺乳动物","forward_eyes眼盯前方","claws有爪","pointed_teeth有犬齿","eat_meat吃肉","lay_eggs会下蛋","fly会飞", "feathers有羽毛","ungulate有蹄","carnivore食肉动物","bird鸟","give_milk能产奶", "has_hair有毛发","fly_well善飞","black&white_color黑白色","can_swim会游泳", "long_legs长腿","long_neck长脖子","black_stripes黑条纹","dark_spots黑斑点", "tawny_color黄褐色","albatross信天翁","penguin企鹅","ostrich驼鸟","zebra斑马", "giraffe长颈鹿","tiger老虎","cheetah猎豹",0};int rulep[][6]={{22,23,12,3,0,0},{21,23,12,3,0,0},{22,19,20,11,0,0},{21,11,0,0,0,0},{17,19,20,13,-9,0},{17,18,13,-9,0,0},{16,13,0,0,0,0},{15,0,0,0,0,0},{14,0,0,0,0,0},{10,0,0,0,0,0},{8,7,0,0,0,0},{7,0,0,0,0,0},{4,5,6,0,0,0},{2,3,0,0,0,0},{1,3,0,0,0,0}};int rulec[]={30,29,28,27,26,25,24,3,3,13,13,12,12,11,11,0};class fact{private:int Number;char Name[21];int Active;int Succ;public:fact *Next;fact(int Num,char *L){strcpy(Name,L);Number=Num;Active=False;//-1 是已经推理,不符合。
1 是已经推理,符合。
Succ=DontKnow; //0 是无,-1 是不知道,1 是有。
Next=NULL;}char *GetName(){char *L;L=new char[21];strcpy(L,Name);return L;}int GetNumber(){return Number;}int GetAct(){return Active;}int GetSucc()return Succ;}void PutAct(const int Act0,int Suc0) {Active=Act0;Succ=Suc0;}};fact *Fact;class list{private:int Number;public:list *Next;list(int Num){Number=Num;Next=NULL;}int GetNumber(){return Number;}};class rule{char *Name;list *Pre;int Conc;public:rule *Next;rule(char *N,int P[],int C);~rule();int Query();void GetName(){cout<<Name;}};rule::~rule(){list *L;while(Pre)L=Pre->Next;delete Pre;Pre=L;}delete Name;}rule::rule(char *N,int P[],int C){int i;list *L;Pre=NULL;Next=NULL;Name=new char[strlen(N)+1];strcpy(Name,N);i=0;while(P[i]!=0){L=new list(P[i++]);L->Next=Pre;Pre=L;}Conc=C;}int rule::Query(){char c;int Tag=0;list *L;fact *F;F=Fact;L=Pre;if(L==NULL)cout<<"\nError";while(L!=NULL){F=Fact;for(;;){if(abs(L->GetNumber())==F->GetNumber()) break;F=F->Next;//查找与规则前提链中前提号相同的事实}if(L->GetNumber()>0)if((F->GetSucc())==true) {L=L->Next;continue;}if((F->GetSucc())==false) return false;}//如果事实的断言为真则判断下一个前提,为假,则表示该规则不适合else{if((F->GetSucc())==True)return False;if((F->GetSucc())==False){L=L->Next;continue;}}cout<<F->GetName()<<"(Y/N)"<<endl;c=getchar();//事实断言为不知道的时候,向用户询问flushall();if((c=='Y')||(c=='y')){if(L->GetNumber()>0)F->PutAct(1,True);//设置事实的断言和激活标志if(L->GetNumber()<0){F->PutAct(1,True);Tag=-1;return False;}}else{if(L->GetNumber()<0)F->PutAct(-1,False);else{F->PutAct(-1,False);Tag=-1; //已经推理,不符合。