06秋计本人工智能导论练习讲评1

06秋计本人工智能导论练习讲评1什么是prolog？prolog是ProgramminginLOGic的缩写，意思就是使用逻辑的语言编写程序。prolog不是很高深的语言，相反，比较起其他的一些程序语言，例如c、basic等等语言，prolog是更加容易理解的语言。如果你从来没有接触过计算机编程，那么恭喜你，你将很容易的进入prolog世界。如果你已经是其他语言的高手，你就需要完全丢弃你原来的编程思路，否则是很难掌握prolog的。练习讲评2一个例子逻辑思维在我们日常生活中比比皆是，prolog正是把这种思维用文字描述出来的计算机语言。还是首先举个例子吧。比如一群年轻人正在恋爱，每个人都有自己心中所追求的对象：张学友爱王菲张学友爱周慧敏王菲爱谢廷峰周慧敏爱张学友谢廷峰爱王菲谢廷峰爱周慧敏刘德华爱周慧敏......我们说两个年轻人要互相都喜爱，他们就算是一对情侣，那么上面的谁和谁是情侣呢？这应该算是一道最简单逻辑推理题目了，那么我们如何用prolog语言实现呢？“张学友爱王菲”是一条已知的事实，用prolog语言来表达就是：爱(张学友,王菲).注意1：这里是为了阅读方便才使用汉字的，真正的prolog是不允许使用除了基本字符以外字符的，也就是说，上面的句子必须写成love(zhangxueyou,wanfei).，电脑才能够真正的理解。注意2：最末尾的“.”一定不能掉，它表示一个句子结束。注意3：上面词汇对于电脑来说并没有真正的含义，所以我们完全可以用ai(zxy,wf).来表达这个关系，更进一步，我们甚至可以用xxx(a,b).来表达，只要你自己心里清楚xxx表示爱，a表示张学友，b表示王菲就可以了。注意4：张学友和王菲的顺序也没有特别的规定，你完全可以把他们换个位置：爱(王菲,张学友).只要你心里清楚它表达的意思就行了，而以后都遵循这种被爱的人在前面的顺序，就不会出错。其他的事实我就不写了，你可以参照上面的例子自己把已知事实翻译成prolog的语句。那么情侣的概念怎么定义呢？也很简单！情侣(某人甲,某人乙):-爱(某人甲,某人乙),爱(某人乙,某人甲).:-在prolog中表示“如果”的意思，我们使用它来定义规则。上面这句话的意思就是，某人甲和某人乙是情侣的规则就是：某人甲爱某人乙，并且某人乙爱某人甲。上面用来分隔两个爱的句子的“，”表示并且的意思。当然为了能够让电脑运行，这个句子要改为英文的：lovers(X,Y):-love(X,Y),love(Y,X).注意：在prolog中以小写字符开头的字符串代表确知的事物，比如love表示爱这种关系，而zhangxueyou表示张学友。而以大写字母开头的字符串表示未确定的事物，翻译成汉语就是某某。完整的可运行的prolog程序如下：（我的拼音不好，要是什么人的名字拼写错了，请原谅：）love(zhangxueyou,wanfei).love(zhangxueyou,zouhuimin).love(wanfei,xietinfen).love(zouhuimin,zhangxueyou).love(xietinfen,wanfei).love(xietinfen,zouhuimin).love(liudehua,zouhuimin).lovers(X,Y):-love(X,Y),love(Y,X).我们可以看出来，完整的prolog程序是有事实和规则组成的。事实用来储存一些数据，而规则用来储存某种可以推理出来的关系。如果把上面的程序调入prolog解释器（关于prolog解释器，在后面有介绍）然后就可以对以上的程序进行询问。prolog解释器的提示符号为“?-”，你只需要在在这个提示符后面输入自己的句子就可以了。让我们来看第一个询问：?-love(zhangxueyou,wanfei).事实上我们的询问完全和程序中的第一条事实一样，这个询问是“是非”询问，也就是说电脑回答的答案是yes或者no。上面的询问的含义是：就你所知，张学友爱王菲么？由于我们的程序中间有这样的事实，所以解释器将回答。yes.如果我们问：?-love(zhangxueyou,liudehua).解释器将回答no.因为它没有发现love(zhangxueyou,liudehua).这个事实。在询问中我们可以使用大写字母代表未知的事物，让解释器找到答案。例如：?-love(zhangxueyou,X).这句话询问的是：张学友都喜欢那些人。解释器将给出答案：X=wanfei；X=zouhuimin；no.注意1：上面的两个“;”是人工输入的，当解释器找到一个答案之后，它将这个答案输出，并且等待用户的进一步输入，如果用户输入“；”，解释器将继续寻找其他的答案，如果输入的是别的符号，解释器将终止查询。最后那个no.是因为，系统在输出了zouhuimin这个答案以后，用户输入“；”，表示还想知道其他的答案，而解释器又找不到其他的答案了，于是输出no.来终止查询。我们再看一个例子：?-love(X,zouhuimin).X=zhangxueyou;X=xietinfen;X=liudehua;no.在上面的询问中，我们只涉及到对事实的查询，下面我们来看规则的用法。?-lovers(X,Y).X=zhangxueyouY=zouhuimin;X=wanfeiY=xietinfen;X=zouhuiminY=zhangxueyou;X=xietinfenY=wanfei;no我们看到lovers(X,Y).找出了系统中所有的恋人。不过每对恋人被显示了两次，这是因为prolog是考虑顺序的，也就是说lovers(a,b).和lovers(b,a).并不等价。这一点在后面的学习中，你会了解。再看一个例子：?-lovers(wanfei,Y).Y=xietinfen;no询问王菲的恋人，结果是xietinfen。呵呵，还挺聪明的。我们看到同样是lovers，根据其参数不同，功能也不同，这也是prolog的一个大特点。最后让我们编写一个寻找情敌的规则来结束这一节内容吧。rival_in_love(X,Y):-love(X,Z),not(love(Z,X)),love(Z,Y).这段程序可以理解为：Y是X的情敌的条件是：X喜欢Z(代表某个人)，而Z不喜欢X，而Y是Z喜欢的人。哈哈，这不正是情敌的条件嘛。?-rival_in_love(X,Y).X=zhangxueyouY=xietinfen;X=xietinfenY=zhangxueyou;X=liudehuaY=zhangxueyou;no好了，你自己分析一下为什么会是这样的答案吧。练习讲评3看完上面的例子，不知道是否提起了你对prolog的兴趣。如果你感兴趣的话，那么让我们继续来看prolog能够做一些什么事情吧。理论上来说使用c语言可以编制任何种类的程序，甚至连prolog语言都是使用c语言编写的。不过对于急于开发应用程序的用户，最关心的是如何最经济最有效率的开发程序，prolog为你多提供了一个选择的余地。prolog很适合于开发有关人工智能方面的程序，例如：专家系统、自然语言理解、定理证明以及许多智力游戏。曾经有人预言prolog将成为下一代计算机的主要语言，虽然这个梦想目前还很难实现，不过世界上已经有许多prolog的应用实例了。你要坚信，它绝对不是那种只在实验室发挥作用的语言，之所以大多数人都不了解它，是因为它的应用范围比较特殊而已。prolog有许多不足之处，但是这并不影响它在逻辑推理方面的强大功能，不过最好的方法是使用某种一般语言和prolog结合，一般语言完成计算、界面之类的操作，而prolog则专心实现逻辑运算的操作。例如：你编写一个下棋程序，用prolog来让电脑思考如何下棋，而用VisualBasic来编写界面。我们将在以后介绍这方面的技术。总之，prolog在许多方面将极大的减少你的编程负担，所以赶快来了解一下它吧，也许你日后遇到什么难题，可以使用prolog迎刃而解，到那个时候，你就知道今天的学习没有白费了。练习讲评4我个人总结了prolog的以下几个特点，因为叫做特点，所以自然要和其他的语言进行比较。1.prolog程序没有特定的运行顺序，其运行顺序是由电脑决定的，而不是编程序的人。从这个意义上来说，prolog程序不是真正意义上的程序。所谓程序就是按照一定的步骤运行的计算机指令，而prolog程序的运行步骤不由人来决定。它更像一种描述型的语言，用特定的方法描述一个问题，然后由电脑自动找到这个问题的答案。举个极端的例子，你只需要把某个数学题目告诉它，它就会自动的找到答案，而不像使用其他的语言一样，必须人工的编制出某种算法。2.prolog程序中没有if、when、case、for这样的控制流程语句前面已经说了，程序的运行方式有电脑自己决定，当然就用不到这些控制流程的语句了。通常情况下，程序员不需要了解程序的运行过程，只需要注重程序的描述是否全面，不过prolog也提供了一些控制流程的方法，这些方法和其他语言中的方法有很大的区别，希望你在以后的学习当中能够融会贯通。3.prolog程序和数据高度统一在prolog程序中，是很难分清楚哪些是程序，哪些是数据的。事实上，prolog中的所有东西都有相同的形式，也就是说数据就是程序，程序就是数据。举一个其他语言的例子：如果想用c语言编写一个计算某个数学表达式的程序很简单(比如：a=2+54)，因为这是一段程序。但是如果想编写一个计算用户输入的表达式的值的程序就很困难了。因为用户输入的是一段数据(字符串)，如果想让c语言处理这个字符串，就需要很多方面的技术。则正是因为在c语言中，程序和数据是分开的。而在prolog就不存在这个问题，你甚至可以很轻松的编写处理其它prolog程序的程序。4.prolog程序实际上是一个智能数据库prolog的原理就是关系数据库，它是建立在关系数据库的基础上的。在以后的学习中你会发现它和SQL数据库查询语言有很多相似之处。使用prolog可以很方便的处理数据。5.强大的递归功能在其它的语言中，你也许已经接触过递归程序了。递归是一种非常简洁的方式，它能够有效的解决许多难题。而在prolog中，递归的功能得到了充分的体现，你甚至都会感到惊奇，递归居然又如此巨大的能力。练习讲评5系统实现：从JAVA程序传递噪声标准差和两个数据给MATLAB，即给其实现具体的数据计算功能的DLL（通过VC++生成DLL），产生高斯分布的白噪声数据。其中VC需要MATLAB软件自带的normrnd.m、rndcheck.m两个文件和产生白噪声的文件noise.m。开发环境是：Window2000操作系统、VisualC++6.0和JBUILDER6.0开发工具、MATLAB6.5软件。要实现JAVA、MATLAB通信必须解决两方面的问题:一是JAVA与VC++的通信;二是VC++与MATLAB的通信