动物识别系统__代码.doc

信息工程实验室 实验报告册
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rul
e）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 -1
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};
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。
return False;
}
}
L=L->Next;
}
F=Fact;
for(;;)
{
if(Conc==F->GetNumber())
break;//查找结论断言对应的事实
F=F->Next;
}
if(Conc<24)
{
F->PutAct(1,True);
return False;
}
if(Tag!=-1)
{
F=Fact;
for(;;)
{
if(Conc==F->GetNumber())
break;
F=F->Next;
}
if(Conc<24)
{
F->PutAct(1,True);
return False;
}
cout<<"\nThis aniamal is "<<F->GetName()<<endl;
return True;
}
return False;
}
int main()
{
fact *F,*T;
rule *Rule,*R;
char ch[8];
int i=1;
Fact=NULL;
while(str[i-1]) //初始化事实库，倒序排列。
{
F=new fact(i,str[i-1]);
F->Next=Fact;
Fact=F;
i++;
}
F=Fact;
Fact=NULL;
while(F) //把倒序排列正过来。
{
T=F;
F=F->Next;
T->Next=Fact;
Fact=T;
}
i=0;
ch[0]='R';
ch[1]='U';
ch[2]='L';
ch[3]='E';
ch[4]='_';
ch[5]='a';
ch[6]='\0';
Rule=NULL;
for(i=0;i<15;i++) //初始化规则库。
{
R=new rule(ch,rulep[i],rulec[i]);
R->Next=Rule;
Rule=R;
ch[5]++;
}
R=Rule;
for(;;)
{
i=R->Query();
if((i==1)||(i==-1))
break;
R=R->Next;
if(!R)
break;
}
if(!R)
cout<<"I don't know."<<endl;
cout<<"press any key to exit."<<endl;
getchar();
return True;
}

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