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产生式系统 实验报告 人工智能原理实验

2021-07-26 22:03:57  阅读：453  来源： 互联网

标签：产生式系统 人工智能 text self message2 dic result 实验报告 before


目录

一、实验主要步骤

①.设计规则，编辑知识库。

②.设计界面，将数据库实现人机交互，用tkinter来展示整个系统。

③.推理算法介绍。

二、实验结果展示

①.当推理失败时

 ②.当推理成功时

 三、附录

完整实验程序代码:

一、实验主要步骤

①.设计规则，编辑知识库。

通过输入或修改规则建立规则库。
基于数学原理，自己设计了如下的命题和22条规则。
由于推理机后续工作时，可能会将当前输入的条件转换为可用知识进行下一步的推理，因此在设计规则时对规则进行了分层，推理机对规则的执行顺序为第一层——>第二层——>第三层——>第四层。

 设计完知识库之后，存入数据库，便于修改知识库（本次实验使用的是sql数据库）。

②.设计界面，将数据库实现人机交互，用tkinter来展示整个系统。

首先使用treeview对数据库里的表格进行显示，当用户选中某个条件之后，可以将此条件添加到推理机里。当添加的条件合理且可以与数据库里的规则匹配成功时，点击结果便会呈现正确答案，反之则会显示无法推理。
编程过程中使用了tkinter库、sqlite3库以及类函数来实现，此部分代码部分如下：

class accounting:

    #数据库名字
    db_name = 'database.db'

    
    #初始化操作
    def __init__(self,window):
        
        self.win=window
        self.win.title("产生式系统")
        
        width=1500
        height=1000
        align_str='%dx%d'%(width,height)
        window.geometry(align_str)

        #treeview进行左表格显示
        self.tree=ttk.Treeview(height=31,column=("#0","#1"))
        self.tree.grid(row=0,column=0,columnspan=1)
        self.tree.heading("#0",text="编号",anchor=CENTER)
        self.tree.heading("#1",text="内容",anchor=CENTER)

        #绘制表格
        records=self.tree.get_children()
        for element in records:
            self.tree.delete(element)
        query="select * from chanshengshi order by num"
        db_rows=self.run_query(query)
        #填充表格
        for row in db_rows:
            self.tree.insert("",0,text=row[0],values=(row[1]))

        global list_real
        list_real=[]

        ttk.Button(text='添加——>',command=self.add).grid(row=0, column=3, sticky=W + E)
       

        self.message = Label(text='', fg='red')
        self.message.grid(row=0, column=5, columnspan=5,sticky=W+E)
        self.message['text']="您的选择是："

        self.message2 = Label(text=' ', fg='red')
        self.message2.grid(row=0, column=20, columnspan=5,sticky=W+E)
        self.message2['text']="前提条件为：\n"

        ttk.Button(text='结果——>',command=self.resultword).grid(row=0, column=12, sticky=W + E)

以上是界面的设计，界面中有两个按钮“添加”和“结果”。
“添加”实现的功能是将条件加入到推理机中，代码展示如下：（“结果”按钮会调用推理的函数以及打印结果，此部分在“③推理算法介绍”中进行阐述）。

    def add(self):

        global list_real
        list_real.append(str(self.tree.item(self.tree.selection())['text']))
        
        print("lastadd",list_real)
        
        self.message['text']=self.message['text']+'\n'+str(self.tree.item(self.tree.selection())['text'])+str(self.tree.item(self.tree.selection())['values'][0])
        self.message.grid(row=0, column=4, columnspan=5,sticky=W+E)

③.推理算法介绍。

首先简要介绍一下推理的主要思想。
在①中提到了我将规则分为四层，但是分为四次推理效率低，时间复杂度高，因此对其进行简化。
第一层规则作为第一次推理，将第一次推理得出的图形称为“基础图形”。将剩下的三层规则作为第二次推理，推理机执行的顺序为：“基础图形”的命题序号从小到大。这样按顺序执行不会在条件转化为可用知识时产生遗漏，又可以提高效率，减少执行时间。

现在，介绍一下推理的步骤。
建立综合数据库（在程序中用字典“dic_before”进行表示），可用知识库（程序中用列表“list_real”进行表示），结果存储器（在程序中用列表“result”进行表示）。定义判断函数，推理机分别执行两次规则的推理，如果在推理过程中，已知条件与综合数据库的规则有所匹配，调用判断函数（判断该条件是否在可用数据库中已经存在，避免重复添加），打印推理过程，迭代推理。若得到“最终推理图形”，则结束推理，反之则告知用户无法推理。

二、实验结果展示

①.当推理失败时

当条件数量不够或者条件与规则不匹配时，会产生推理失败的情况，系统运行结果如下：

 ②.当推理成功时

当条件合理且与规则可以成功匹配时，则会产生正确的推理结果，结果展示如下：

 三、附录

完整实验程序代码:

from tkinter import ttk
from tkinter import *
import sqlite3


class accounting:

    #数据库名字
    db_name = 'database.db'

    
    #初始化操作
    def __init__(self,window):
        
        self.win=window
        self.win.title("产生式系统")
        
        width=1500
        height=1000
        align_str='%dx%d'%(width,height)
        window.geometry(align_str)

        #treeview进行左表格显示
        self.tree=ttk.Treeview(height=31,column=("#0","#1"))
        self.tree.grid(row=0,column=0,columnspan=1)
        self.tree.heading("#0",text="编号",anchor=CENTER)
        self.tree.heading("#1",text="内容",anchor=CENTER)

        #绘制表格
        records=self.tree.get_children()
        for element in records:
            self.tree.delete(element)
        query="select * from chanshengshi order by num"
        db_rows=self.run_query(query)
        #填充表格
        for row in db_rows:
            self.tree.insert("",0,text=row[0],values=(row[1]))

        global list_real
        list_real=[]

        ttk.Button(text='添加——>',command=self.add).grid(row=0, column=3, sticky=W + E)
       

        self.message = Label(text='', fg='red')
        self.message.grid(row=0, column=5, columnspan=5,sticky=W+E)
        self.message['text']="您的选择是："

        self.message2 = Label(text=' ', fg='red')
        self.message2.grid(row=0, column=20, columnspan=5,sticky=W+E)
        self.message2['text']="前提条件为：\n"

        ttk.Button(text='结果——>',command=self.resultword).grid(row=0, column=12, sticky=W + E)


    #数据库操作方法
    def run_query(self, query, params=()):

        with sqlite3.connect(self.db_name) as conn:
            cursor = conn.cursor()
            result_ = conn.execute(query, params)
            conn.commit()
            return result_
    


    #数据添加处理 
    def add(self):

        global list_real
        list_real.append(str(self.tree.item(self.tree.selection())['text']))
        
        print("lastadd",list_real)
        
        self.message['text']=self.message['text']+'\n'+str(self.tree.item(self.tree.selection())['text'])+str(self.tree.item(self.tree.selection())['values'][0])
        self.message.grid(row=0, column=4, columnspan=5,sticky=W+E)
        
    #自定义函数，判断有无重复元素
    def judge_repeat(self,value,list_real):
        for i in range(0,len(list_real)):
            if(list_real[i]==value):
                return 1
            else:
                if(i!=len(list_real)-1):
                    continue
                else:
                    return 0

    def resultword(self):
        global list_real
        global dic_before
        global result
        result=["0",0]
        print("last11",list_real) 
        dic_before={'1':'由三条边组成','2':'内角和为180°','3':'内角和为360°','4':'两组对边互相平行','5':'每条边一样长','6':'每个角都是90°','7':'不是所有边都一样长',
             '8':'面积为边长的平方','9':'面积为（上底+下底）*高/2','10':'每条边都不一样长','11':'形状是由矩形+菱形组成的','12':'对角线垂直','13':'一组邻边相等','14':'对角线相等',
             '15':'对角线互相平分','16':'邻边垂直','17':'三角形','18':'平行四边形','19':'矩形','20':'正方形','21':'长方形',
             '22':'菱形','23':'梯形','24':'筝形'}
        #综合数据库
        for i in range(0,len(list_real)):
            self.message2['text']=self.message2['text']+" "+str(dic_before[list_real[i]])
        self.message2['text']= self.message2['text']+'\n'+"推理过程如下："+'\n'
        #遍历综合数据库list_real中的前提条件
        for i in list_real:
            if(i=='1'):
                if(self.judge_repeat('17',list_real)==0):
                    list_real.append('17')
                    self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['1']+"——>"+dic_before['17']+'\n'
                    result[0]=dic_before['17']
                    result[1]=17
            if(i=='2'):
                if(self.judge_repeat('17',list_real)==0):
                    list_real.append('17')
                    self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['2']+"——>"+dic_before['17']+'\n'
                    result[0]=dic_before['17']
                    result[1]=17
            if(i=='3'):
                for j in list_real:
                    if(j=='4'):
                        if(self.judge_repeat('18',list_real)==0):
                            list_real.append('18')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['3']+"+"+dic_before['4']+"——>"+dic_before['18']+'\n'
                            result[0]=dic_before['18']
                            result[1]=18
                    if(j=='6'):
                        if(self.judge_repeat('19',list_real)==0):
                            list_real.append('19')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['3']+"+"+dic_before['6']+"——>"+dic_before['19']+'\n'
                            result[0]=dic_before['19']
                            result[1]=19
                    if(j=='9'):
                        if(self.judge_repeat('23',list_real)==0):
                            list_real.append('23')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['3']+"+"+dic_before['9']+"——>"+dic_before['23']+'\n'
                            result[0]=dic_before['23']
                            result[1]=23
                    if(j=='10'):
                        if(self.judge_repeat('23',list_real)==0):
                            list_real.append('23')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['3']+"+"+dic_before['10']+"——>"+dic_before['23']+'\n'
                            result[0]=dic_before['23']
                            result[1]=23
                    if(j=='11'):
                        if(self.judge_repeat('23',list_real)==0):
                            list_real.append('23')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['3']+"+"+dic_before['11']+"——>"+dic_before['23']+'\n'
                            result[0]=dic_before['23']
                            result[1]=23
                    if(j=='12'):
                        if(self.judge_repeat('24',list_real)==0):
                            list_real.append('24')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['3']+"+"+dic_before['12']+"——>"+dic_before['24']+'\n'
                            result[0]=dic_before['24']
                            result[1]=24
                    if(j=='15'):
                        if(self.judge_repeat('18',list_real)==0):
                            list_real.append('18')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['3']+"+"+dic_before['15']+"——>"+dic_before['18']+'\n'
                            result[0]=dic_before['18']
                            result[1]=18
            elif(i=='12'):
                for j in list_real:
                    if(j=='15'):
                        if(self.judge_repeat('22',list_real)==0):
                            list_real.append('22')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['12']+"+"+dic_before['15']+"——>"+dic_before['22']+'\n'
                            result[0]=dic_before['22']
                            result[1]=22
            elif(i=='14'):
                for j in list_real:
                    if(j=='15'):
                        if(self.judge_repeat('19',list_real)==0):
                            list_real.append('19')
                            self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['14']+"+"+dic_before['15']+"——>"+dic_before['19']+'\n'
                            result[0]=dic_before['19']
                            result[1]=19
            
        print("last0",list_real)        
        self.judge_last(list_real)
        self.message2.grid(row=0, column=20, columnspan=5,sticky=W+E)
        if result[1]>=17 and result[1]<=24:
                self.message2['text']=self.message2['text']+"所识别的图形为:"+result[0]+"\n"
        else:
                self.message2['text']=self.message2['text']+"无法根据所给条件识别出图形\n"
        
        
    #自定义函数，对已经整理好的综合数据库real_list进行最终的结果判断           
    def judge_last(self,list_real):
        global dic_defore
        flag=0
        global result
        for i in list_real:
            if(i=='18'):
                for j in list_real:
                    if(j=='5'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['18']+"+"+dic_before['5']+"——>"+dic_before['22']+'\n'
                        result[0]=dic_before['22']
                        result[1]=22
                        flag=1
                        
                    if(j=='6'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['18']+"+"+dic_before['6']+"——>"+dic_before['19']+'\n'
                        result[0]=dic_before['19']
                        result[1]=19
                        flag=1
                    if(j=='12'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['18']+"+"+dic_before['12']+"——>"+dic_before['22']+'\n'
                        result[0]=dic_before['22']
                        result[1]=22
                        flag=1
                    if(j=='13'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['18']+"+"+dic_before['13']+"——>"+dic_before['22']+'\n'
                        result[0]=dic_before['22']
                        result[1]=22
                        flag=1
            if(i=='19'):
                for j in list_real:
                    if(j=='5'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['19']+"+"+dic_before['5']+"——>"+dic_before['20']+'\n'
                        result=dic_before['20']
                        result[0]=dic_before['20']
                        result[1]=20
                        flag=1
                    if(j=='7'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['19']+"+"+dic_before['7']+"——>"+dic_before['21']+'\n'
                        result=dic_before['21']
                        result[0]=dic_before['21']
                        result[1]=21
                        flag=1
                    if(j=='8'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['19']+"+"+dic_before['8']+"——>"+dic_before['20']+'\n'
                        result=dic_before['20']
                        result[0]=dic_before['20']
                        result[1]=20
                        flag=1
                    if(j=='12'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['19']+"+"+dic_before['12']+"——>"+dic_before['20']+'\n'
                        result=dic_before['20']
                        result[0]=dic_before['20']
                        result[1]=20
                        flag=1
                    if(j=='13'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['19']+"+"+dic_before['13']+"——>"+dic_before['20']+'\n'
                        result=dic_before['20']
                        result[0]=dic_before['20']
                        result[1]=20
                        flag=1
            if(i=='21'):
                for j in list_real:
                    if(j=='16'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['21']+"+"+dic_before['16']+"——>"+dic_before['20']+'\n'
                        result=dic_before['20']
                        result[0]=dic_before['20']
                        result[1]=20
                        flag=1
            if(i=='24'):
                for j in list_real:
                    if(j=='5'):
                        self.message2['text']=self.message2['text']+dic_before['24']+"+"+dic_before['5']+"——>"+dic_before['22']+'\n'
                        result=dic_before['22']
                        result[0]=dic_before['22']
                        result[1]=22
                        flag=1


if __name__ == '__main__':
    window = Tk()
    application = accounting(window)
    window.mainloop()

 

 

标签：产生式系统,人工智能,text,self,message2,dic,result,实验报告,before
来源： https://blog.csdn.net/m0_46362426/article/details/119119163

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