猴子摘香蕉实验报告(含代码)
更新时间:2023-12-02 13:14:01 阅读量: 教育文库 文档下载
华 中 科 技 大 学
《人工智能与模式识别》
院 系:班 级:姓 名:同 组 人:指导老师:电 话:邮 箱:实 验 报 告
电子与信息工程系
日 期: 2013年12月24日
一、实验内容
利用一阶谓词逻辑求解猴子摘香蕉问题:房内有一个猴子,一个箱子,天花板上挂了一串香蕉,其位置如图所示,猴子为了拿到香蕉,它必须把箱子搬到香蕉下面,然后再爬到箱子上。请定义必要的谓词,列出问题的初始化状态(即下图所示状态),目标状态(猴子拿到了香蕉,站在箱子上,箱子位于位置b)。(附加:从初始状态到目标状态的谓词演算过程。)
二、实验平台
VC6.0
三、实验分析
1. 定义描述环境状态的谓词。
AT(x,w):x在t处,个体域:x?{monkey},w?{a,b,c,box}; HOLD(x,t):x手中拿着t,个体域:t?{box,banana}; EMPTY(x):x手中是空的;
ON(t,y):t在y处,个体域:y?{b,c,ceiling}; CLEAR(y):y上是空的;
BOX(u):u是箱子,个体域:u?{box}; BANANA(v):v是香蕉,个体域:v?{banana}; 2. 使用谓词、连结词、量词来表示环境状态。 问题的初始状态可表示为:
So:AT(monkey,a)?EMPTY(monkey)?ON(box,c)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?BOX(box)? BANANA(banana) 要达到的目标状态为:
Sg:AT(monkey,box)?HOLD(monkey,banana)?ON(box,b)?CLEAR(ceiling)?CLEAR(c)? BOX(box)?BANANA(banana)
3. 从初始状态到目标状态的转化, 猴子需要完成一系列操作, 定义操作类谓词表示其动
作。 WALK(m,n):猴子从m走到n处,个体域:m,n?{a,b,c};
CARRY(s,r):猴子在r处拿到s,个体域:r?{c,ceiling},s?{box,banana}; CLIMB(u,b):猴子在b处爬上u;
这3个操作也可分别用条件和动作来表示。条件直接用谓词公式表示,是为完成相应操作所必须具备的条件;当条件中的事实使其均为真时,则可激活操作规则,于是可执行该规则中的动作部分。动作通过前后状态的变化表示,即通过从动作前删除或增加谓词公式来描述动作后的状态。
WALK(m,n):猴子从m走到n处 条件:AT(monkey,m)
动作:??删除:AT(monkey,m)?增加:AT(monkey,n)
CARRY(s,r):猴子在r处拿到s
条件:AT(monkey,r)?EMPTY(monkey)?ON(s,r)?BOX(box)?BANANA(banana)
动作:??删除:EMPTY(monkey)?ON(s,r)?增加:HOLD(monkey,s)?CLEAR(r)
CLIMB(u,b):猴子在b处爬上u
条件:AT(monkey,b)?HOLD(monkey,u)?CLEAR(b)?BOX(box)?BANANA(banana)
动作:??删除:AT(monkey,b)?HOLD(monkey,u)?CLEAR(c)?增加:AT(monkey,u)EMPTY(monkey)?ON(u,c)
4. 按照行动计划, 一步步进行状态替换, 直至目标状态。
AT(monkey,a)?EMPTY(monkey)?ON(box,c)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?BOX(box)? BANANA(banana)
?WALK(a,c)用a代换m,用c代换n
AT(monkey,c)?EMPTY(monkey)?ON(box,c)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?BOX(box)? BANANA(banana)
?CARRY(c,box)用c代换s,用box代换r
AT(monkey,c)?HOLD(monkey,box)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?CLEAR(c)?BOX(box)?
BANANA(banana)
?WALK(c,b)用c代换m,用b代换n
AT(monkey,b)?HOLD(monkey,box)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(b)?CLEAR(c)?BOX(box)?
BANANA(banana)
?CLIMB(box,b)用box代换u
AT(monkey,box)?EMPTY(monkey)?ON(box,b)?ON(banana,ceiling)?CLEAR(c)?BOX(box)?
BANANA(banana)
?CARRY(banana,ceiling)用banana代换s,用ceiling代换r
AT(monkey,box)?HOLD(monkey,banana)?ON(box,b)?CLEAR(ceiling)?CLEAR(c)?BOX(box)? BANANA(banana)(目标得解)
猴子行动的规则序列是:WALK(a,c)→CARRY(c,box)→WALK(c,b)→CLIMB(box,b)→ CARRY(banana,ceiling)
在上述过程中,我们应该注意,当猴子执行某一个操作之前,需要检查当前状态是否可使所要求的条件得到满足,即证明当前状态是否蕴涵操作所要求的状态的过程。在行动过程中, 检查条件的满足性后才进行变量的代换。代入新条件后的新状态如果是目标状态,则问题解决;否则看是否满足下面的操作,如果不满足或即使满足却又回到了原来的状态,那么代入无效。
四、源代码
#include
int monkey; /*-1:Monkey at A;0: Monkey at B;1:Monkey at C;*/
int box; /*-1:box at A;0:box at B;1:box at C;*/ int banana; /*Banana at B,Banana=0*/
int monbox; /*-1: monkey on the box;1: monkey the box;*/
};
struct State States [150]; char* routesave[150];
/*function monkeygoto,it makes the monkey goto the other place*/ void monkeygoto(int b,int i) {
int a; a=b; if (a==-1) { }
else if(a==0) { }
else if(a==1) { }
routesave[i]=\States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=-1;
routesave[i]=\States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=0;
routesave[i]=\States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=1;
else
{ }
/*end function monkeyygoto*/
/*function movebox,the monkey move the box to the other place*/ void movebox(int a,int i) {
int B; B=a; if(B==-1) { }
else if(B==0) { }
else if(B==1)
printf(\
}
routesave[i]=\States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=-1; States[i+1].box=-1;
routesave[i] = \States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=0; States[i+1].box=0;
}
{ } else { }
printf(\
routesave[i] = \States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=1; States[i+1].box=1;
/*end function movebox*/
/*function climbonto,the monkey climb onto the box*/ void climbonto(int i) { }
routesave[i]=\States[i+1]=States[i]; States[i+1].monbox=1;
/*function climbdown,monkey climb down from the box*/ void climbdown(int i) {
routesave[i]=\States[i+1]=States[i];
}
States[i+1].monbox=-1;
/*function reach,if the monkey,box,and banana are at the same place,the monkey reach banana*/ void reach(int i) { }
routesave[i]=\
/*output the solution to the problem*/ void showSolution(int i) { int c;
printf (\ for(c=0; c
printf (\
}
printf(\}
/*perform next step*/ void nextStep(int i) {
int c;
int j; if(i>=150) {
printf(\ \\n\
return; }
for (c=0; c
{
if(States[c].monkey==States[i].monkey&&States[c].box==States[i].box&&States[c].banana==States[i].banana&&States[c].monbox==States[i].monbox) {
return;
} }
if(States[i].monbox==1&&States[i].monkey==0&&States[i].banana==0&&States[i].box==0) {
} j=i+1;
if(States[i].monkey==0) {
if(States[i].box==0) {
if(States[i].monbox==-1) {
showSolution(i);
printf(\
getchar();/*to save screen for user,press any key to continue*/ return;
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