猴子摘香蕉实验报告(共11页)

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1、精选优质文档-----倾情为你奉上 华 中 科 技 大 学 《人工智能与模式识别》 实验报告 院 系： 电子与信息工程系 班 级： 姓 名： 同 组 人： 指导老师： 电 话： 邮 箱： 日 期： 2013年12月24日 专心---专注---专业 1、 实验内

2、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。） 2、 实验平台 VC6.0 3、 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：xϵ{monkey}，wϵ{a,b,c,box}； HOLD(x,t)：x手中拿着t，个体域：tϵ{box,banana}； EMPTY(x)

3、：x手中是空的； ON(t,y)：t在y处，个体域：yϵ{b,c,ceiling}； CLEAR(y)：y上是空的； BOX(u)：u是箱子，个体域：uϵ{box}； BANANA(v)：v是香蕉，个体域：vϵ{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,banan

4、a)˄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,nϵ{a,b,c}； CARRY(s,r)：猴子在r处拿到s，个体域：rϵ{c,ceiling}，sϵ{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

5、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： 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： 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： 4. 按照行动计划, 一步步进行状态替换, 直至目标

6、状态。 AT(monkey,a)˄EMPTY(monkey)˄ON(box,c)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(b)˄BOX(box)˄ BANANA(banana) AT(monkey,c)˄EMPTY(monkey)˄ON(box,c)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(b)˄BOX(box)˄ BANANA(banana) AT(monkey,c)˄HOLD(monkey,box)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(b)˄CLEAR(c)˄BOX(box)˄ BANANA(banana) AT(monkey,b

7、)˄HOLD(monkey,box)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(b)˄CLEAR(c)˄BOX(box)˄ BANANA(banana) AT(monkey,box)˄EMPTY(monkey)˄ON(box,b)˄ON(banana,ceiling)˄CLEAR(c)˄BOX(box)˄ BANANA(banana) 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

8、,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。 4、 源代码 #include struct State { int monkey; /*-1:Monkey

9、 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 go

10、to the other place*/ void monkeygoto(int b,int i) { int a; a=b; if (a==-1) { routesave[i]="Monkey go to A"; States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=-1; } else if(a==0) { routesave[i]="Monkey go to B"; States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=0; } else if(a=

11、=1) { routesave[i]="Monkey go to C"; States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=1; } else { printf("parameter is wrong"); } } /*end function monkeyygoto*/ /*function movebox,the monkey move the box to the other place*/ void movebox(int a,int i) { int B; B=a;

12、if(B==-1) { routesave[i]="monkey move box to A"; States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=-1; States[i+1].box=-1; } else if(B==0) { routesave[i] = "monkey move box to B"; States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=0; States[i+1].box=0; } else if(B==1) { route

13、save[i] = "monkey move box to C"; States[i+1]=States[i]; States[i+1].monkey=1; States[i+1].box=1; } else { printf("parameter is wrong"); } } /*end function movebox*/ /*function climbonto,the monkey climb onto the box*/ void climbonto(int i) { routesave[i]="Monkey climb o

14、nto the box"; States[i+1]=States[i]; States[i+1].monbox=1; } /*function climbdown,monkey climb down from the box*/ void climbdown(int i) { routesave[i]="Monkey climb down from the box"; States[i+1]=States[i]; States[i+1].monbox=-1; } /*function reach,if the monkey,box,and banan

15、a are at the same place,the monkey reach banana*/ void reach(int i) { routesave[i]="Monkey reach the banana"; } /*output the solution to the problem*/ void showSolution(int i) { int c; printf ("%s \n", "Result to problem:"); for(c=0; c

16、 : %s \n",c+1,routesave[c]); } printf("\n"); } /*perform next step*/ void nextStep(int i) { int c; int j; if(i>=150) { printf("%s \n", "steplength reached 150,have problem "); return; } for (c=0; c

17、s,retrospect*/ { 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)

18、 { showSolution(i); printf("Press any key to continue \n"); getchar();/*to save screen for user,press any key to continue*/ return; } j=i+1; if(States[i].monkey==0) { if(States[i].box==0) { if(States[i].monbox==-1) { climbonto(i); reach(i+1); n

19、extStep(j); /*monkeygoto(-1,i); nextStep(j); monkeygoto(0,i); nextStep(j); movebox(-1,i); nextStep(j); movebox(0,i); nextStep(j);*/ } else { reach(i+1); nextStep(j); /*climbdown(i); nextStep(j);*/ } } else

20、if(States[i].box==1) { /*monkeygoto(-1,i); nextStep(j);*/ monkeygoto(1,i); nextStep(j); movebox(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } else /*box==-1*/ { monkeygoto(-1,i); nextStep(j); movebox(0,i); nextStep(j);

21、 climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } } /*end if*/ if(States[i].monkey==-1) { if(States[i].box==-1) { if(States[i].monbox==-1) { movebox(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } else { climbdown

22、(i); nextStep(j); movebox(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } } else if(States[i].box==0) { monkeygoto(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } else { monkeygoto(1,i); nextStep

23、(j); movebox(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } } /*end if*/ if(States[i].monkey==1) { if (States[i].box==1) { if(States[i].monbox==-1) { movebox(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextS

24、tep(j); } else { climbdown(i); nextStep(j); movebox(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } } else if(States[i].box==-1) { monkeygoto(-1,i); nextStep(j); movebox(0,i); nextStep(j);

25、movebox(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } else { monkeygoto(0,i); nextStep(j); movebox(0,i); nextStep(j); climbonto(i); reach(i+1); nextStep(j); } } /*end if*/ }/*end nextStep*/ int main() { States[0].monkey=-1; States[0].box=1; States[0].banana=0; States[0].monbox=-1; nextStep(0); } 5、 实验截图