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 = 0for 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)] = resultend_result = find_data(process_data_list + [result])if end_result == 1:return 1else:return 0# 存在则直接寻找else:end_result = find_data(process_data_list)if end_result == 1:return 1else: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 1if __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':breakif 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