实验报告之产生式系统

实   验   报   告

一、实验目的及要求

1. 理解产生式系统的结构原理与实际应用。

2. 掌握产生式规则表示及规则库组建的实现方法。

3. 理解推理机的算法原理并掌握其编程实现方法。

二、实验设备（环境）及方式

1. 实验环境：PC机，Windows XP，VC（可自选）；

2. 实验方式：两人一组，开发某个产生式系统分别实现正向推理和反向推理，系统主题可自选。

三、实验内容与要求

运用所学知识，设计并编程实现一个简单的产生式系统（如三角形判定系统、动物识别系统、感冒诊断系统等）。

1. 简单产生式系统的名称与推理方式

①名称：动物识别系统（正向）

②推理方式：正向使用规则，即问题的初始状态作为初始数据库，仅当数据库中的事实满足某条规则的前提时，该规则才能被使用。

2. 简单产生式系统的总体设计（系统组成模块及功能说明，包括人机交互模块、规则库存储及管理模块、综合数据库管理模块以及推理机制模块等）。

①人机交互模块：通过勾选系统给出的判别条件来输入判别信息。如图1，2所示：

3. 简单产生式系统的详细设计（包括数据结构设计、参数设计、函数说明以及产生式规则集）

①数据结构设计：

    class Animal        //定义实体存放规则

    {

        int a_id;

        public int A_id

        {

            get { return a_id; }

            set { a_id = value; }

        }

        private String a_condition;

        public String A_condition

        {

            get { return a_condition; }

            set { a_condition = value; }

        }

        private String a_result;

        public String A_result

        {

            get { return a_result; }

            set { a_result = value; }

        }

    }

②参数设计：

     int[] temp = new int[50];             //  存储当前所选择的的事实及推导出来的事实编号

     string[] factInput = new string[30];     

                                         //  存储当前所选择的的事实及推导出来的事实内容

     public static string[] factSelected = new string [20];

                                            // 存储用户选择的事实，方便两个界面传递数据

     public static int factLength;                      // 存储事实库中的实际数据个数

     string[] resultList = new string[length];       // 存储规则库中所有后件

     string[][] conditionList = new string[length][];    // 存储规则库中所有前件

③函数说明：

     public List getAll();    // 取出规则库中的所有规则

     public Animal getResultByID(int a_id);    // 根据ID取出规则的后件

     private void Compare(string[] factInput,string[][] conditionList,int j);

                                            // 匹配规则和已知事实库

     private void InsertRules(Animal a);  // 将匹配成功的规则显示在界面上

4. 系统流程

5. 源程序清单

①用户选择界面：Form1

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Windows.Forms;

using animal_IS.data;

namespace animal_IS

{

    public partial class Form1 : Form

    {

        int[] temp = new int[50];//存?储洹?当獭?前°所ù选?择?的?实害?事?以?及°推?导?出?来ぁ?的?事?实害?

        public Form1()

        {

            InitializeComponent();

        }

        private void button1_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            this.checkBox1.Checked = false;

            this.checkBox2.Checked = false;

            this.checkBox3.Checked = false;

            this.checkBox4.Checked = false;

            this.checkBox5.Checked = false;

            this.checkBox6.Checked = false;

            this.checkBox7.Checked = false;

            this.checkBox8.Checked = false;

            this.checkBox9.Checked = false;

            this.checkBox10.Checked = false;

            this.checkBox11.Checked = false;

            this.checkBox12.Checked = false;

            this.checkBox13.Checked = false;

            this.checkBox14.Checked = false;

            this.checkBox15.Checked = false;

            this.checkBox16.Checked = false;

            this.checkBox17.Checked = false;

            this.checkBox18.Checked = false;

            this.checkBox19.Checked = false;

            this.checkBox20.Checked = false;

            this.checkBox21.Checked = false;

            this.checkBox22.Checked = false;

            for (int i = 0; i             {

                Program.factSelected[i] = null;

            }

        }//重?置?所ù有瓺选?项?

        private void button2_Click(object sender, EventArgs e)

        {

            int[] factNum = new int [20];

            int k = 0;

            for (int i = 1; i <= 22; i++)

            {

                CheckBox che = (CheckBox)this.groupBox1.Controls.Find("checkBox"+i, true)[0];

                if (che.Checked)

                {

                    factNum[k] = i;

                    k++;//记?录?用?户§输?入?事?实害?的?编括?号?

                }

            }

            Program.factLength = k;

            for (int j = 0; j < factNum.Length; j++)

            {

                    DB data = new DB();

                    string sql = "select factContent from [fact] where factID=" + factNum[j]; //根ù据Y编括?号?查é找ò出?规?则ò的?前°键ü的?内ú容╕，?显?示?在útextbox中D

                    DataTable dt = data.query(sql);

                    if (dt.Rows.Count > 0)

                    {

                        Program.factSelected[j] = dt.Rows[0][0].ToString();

                    }

            }

            Form2 fr = new Form2();

            fr.ShowDialog();

        }

    }

}

②结果显示界面：Form2

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.ComponentModel;

using System.Data;

using System.Drawing;

using System.Linq;

using System.Text;

using System.Windows.Forms;

using animal_IS.data;

using animal_IS.business;

using animal_IS.entity;

namespace animal_IS

{

    public partial class Form2 : Form

    {

        public Form2()

        {

            InitializeComponent();

        }

        private void Form2_Load(object sender, EventArgs e)

        {

            /**********************将?数簓据Y库a中D的?数簓据Y取?出?放?在ú二t维?数簓组哩?里?*******************************/

            List ls = new List();

            AnimalOption aop = new AnimalOption();

            ls = aop.getAll();

            int length = ls.Count;

            string[] resultList = new string[length];

            string[][] conditionList = new string[length][];

            for (int i = 0; i < length; i++)

            {

                resultList[i] = ls[i].A_result;

                conditionList[i] = ls[i].A_condition.Split('，?');

            }

            /************************************************************************************/

            /****************读á取?出?用?户§选?择?的?内ú容╕，?显?示?出?来ぁ?，?并￠放?入?数簓组哩 actInput*****************/

            string fact = null;

            string[] factInput = new string[30];        //定¨义?数簓组哩?，?用?来ぁ?存?储洹?用?户§输?入?的?已?知a事?实害?库a

            for (int i = 0; i < Program.factSelected.Length; i++)

            {

                fact += "  " + Program.factSelected[i];

                factInput[i] = Program.factSelected[i];

            }

            this.textBox3.Text = fact;

            /**********************************************************************************/

            string start = "/***********************推?理え?开a始?**********************/\\r\\n\\r\\n";

            textBox1.Text = start;

            for (int j = 0; j < conditionList.Length; j++)

            {

                  if (conditionList[j] != null)

                  {

                        Compare(factInput, conditionList, j);

                   }

             }

            if (this.textBox1.Text.Equals(start))

            {

                this.textBox1.Text += "糟?糕a了?，?啥?也?没?推?出?。￡o(╯ □?╰ )oTry Again?";

            }

             if (factInput[Program.factLength-1].Equals("老?虎￠"))

             {

                 this.textBox2.Text = "O(∩é_∩é)O~~~老?虎￠";

                    return;

              }

            if (factInput[Program.factLength-1].Equals("豹繿子哩?))

             {

                 this.textBox2.Text = "O(∩é_∩é)O~~~豹繿子哩?;

                     return;

              }

             if (factInput[Program.factLength-1].Equals("斑?马í"))

             {

                 this.textBox2.Text = "O(∩é_∩é)O~~~斑?马í";

                     return;

             }

             if (factInput[Program.factLength-1].Equals("长¤颈±鹿1"))

             {

                 this.textBox2.Text = "O(∩é_∩é)O~~~长¤颈±鹿1";

                      return;

             }

             if (factInput[Program.factLength-1].Equals("海￡鸟?"))

             {

                 this.textBox2.Text = "O(∩é_∩é)O~~~海￡鸟?";

                       return;

              }

             if (factInput[Program.factLength-1].Equals("企ó鹅ì"))

              {

                  this.textBox2.Text = "O(∩é_∩é)O~~~企ó鹅ì";

                       return;

              }

             if (factInput[Program.factLength-1].Equals("鸵 ?鸟?"))

              {

                  this.textBox2.Text = "O(∩é_∩é)O~~~鸵 ?鸟?";

                     return;

               }

             else

             {

                 this.textBox2.Text = "o_O?  小?的?才?疏酣?学§浅3没?见?过y这a动ˉ物?，?你?丫?上?火e星?找ò去ǎ?吧悒?！?";

             }

         }

        private void Compare(string[] factInput,string[][] conditionList,int j)

       {

              int  flag = 0;   //将?匹￥配?标括?志?个?数簓

              int width = conditionList[j].Length;

               for(int k = 0; k              {

                    for(int m=0; m                    {

                         if((conditionList[j][k].Equals(factInput[m])))

                          {

                               flag ++;      //一?旦?有瓺规?则ò前°键ü不?与?已?知a事?实害?库a匹￥配?的?，?匹￥配?标括?志?个?数簓加ó1

                           }

                     }

               }

               if(flag==width) //当獭?一?条?规?则ò中D的?所ù有瓺前°键ü都?匹￥配?时骸?

               {

                      Animal a = new Animal();

                      AnimalOption aop = new AnimalOption();

                      a = aop.getResultByID(j + 1);   //获?取?该?条?规?则ò

                      string result = a.A_result; //获?得?完 ?全?匹￥配?的?后ó键ü

                      Program.factLength++;         //已?知a事?实害?库afactInput的?非?空?位?数簓加ó1

                      factInput[Program.factLength-1] = result; //将?匹￥配?规?则ò的?后ó键ü放?入?已?知a实害?时骸?库a中D

                      InsertRules(a);                         //讲2该?条?规?则ò显?示?出?来ぁ?

                }

                else

                {

                       return;

                }

        }

        private void InsertRules(Animal a)

        {

            string condition = a.A_condition;

            string result = a.A_result;

            int id = a.A_id;

            string run = null;

            run = "使?用?第台? + id + "条?规?则ò：阰 " + condition + " ╮ (╯ ▽?╰ )╭  >> " + result + "\\r\\n\\r\\n";

            this.textBox1.Text += run;

        }

    }

}

四、分析讨论

1．系统演示

a) 界面显示要求

     （1）有若干选择初始事实的选择列表；

     （2） 显示规则的调用次序及综合数据库的变化过程；（正向推理中显示每使用一次规则后，产生的新事实。反向推理中显示新的目标事实有哪些需要证明及哪些已经得到证实）；

     （3）显示最后的推理结果。

b) 代码基本功能的实现要求

   初始事实的输入；规则的存储与载入；规则匹配、冲突消解、规则执行；结果输出。

2．提交实验报告