湖南中醫(yī)藥大學本科課程實驗教學大綱人工智能計算機科學與技術(shù)專業(yè)執(zhí)筆人：丁長松 審定人：*學院負責人：*湖南中醫(yī)藥大學教務(wù)處二一四年三月一、課程性質(zhì)和教學目的人工智能是計算機專業(yè)本科生的一門專業(yè)必修課，適應(yīng)于計算機科學與技術(shù)專業(yè)、醫(yī)藥信息工程專業(yè)。本課程是關(guān)于人工智能領(lǐng)域的引導性課程，通過本課程的學習，是使學生了解和掌握人工智能的基本概念、原理和方法，培養(yǎng)學生在計算機領(lǐng)域中應(yīng)用人工智能技術(shù)提高分析和解決較復雜問題的能力，啟發(fā)學生對人工智能的興趣，培養(yǎng)知識創(chuàng)新和技術(shù)創(chuàng)新能力。人工智能主要研究智能信息處理技術(shù)、開發(fā)具有智能特性的各類應(yīng)用系統(tǒng)的核心技術(shù)。本課程主要介紹人工智能的基本理論、方法和技術(shù)，主要包括常用的知識表示、邏輯推理和問題求解方法、人工智能發(fā)展學派以及主要理論。先修課程：高等數(shù)學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)庫原理、算法設(shè)計與分析、數(shù)理邏輯二、課程目標人工智能實驗應(yīng)在一種為高效率開發(fā)專家系統(tǒng)而設(shè)計的高級程序系統(tǒng)或高級程序設(shè)計語言環(huán)境中進行。在目前開來，專家系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境可分為5種主要類型：程序設(shè)計語言、知識工程語言、輔助型工具、支持工具及開發(fā)環(huán)境。在這里主要是要求學生能用相關(guān)術(shù)語描述、表示一些問題；用程序設(shè)計語言如：C、C+、JAVA編程來實現(xiàn)一些基本的算法、推理、搜索等過程。  三、實驗內(nèi)容與要求實驗一：謂詞表示【實驗內(nèi)容】設(shè)農(nóng)夫、狼、山羊、白菜都在河的左岸，現(xiàn)在要把它們運送到河的右岸去，農(nóng)夫有條 船，過河時，除農(nóng)夫外船上至多能載狼、山羊、白菜中的一種。狼要吃山羊，山羊要吃白菜，除非農(nóng)夫在那里。試設(shè)計出一個確保全部都能過河的方案。 【實驗目的】讓學生加深對謂詞邏輯和謂詞知識表示的理解。  【實驗要求】寫出所用謂詞的定義，并給出每個謂詞的功能及變量的個體域，然后編程來實現(xiàn)。  【參考學時】1. 定義狀態(tài)的謂詞2. 定義變元的個體域3. 描述問題的初始和目標狀態(tài)4. 定義動作5. 解釋過程解：(1) 先定義描述狀態(tài)的謂詞AL(x)：x在左岸¬AL(x)表示x在右岸。（2）定義個體域x的個體域：農(nóng)夫，船，狼，羊，白菜。（3）定義初始狀態(tài)和目標狀態(tài) 問題的初始狀態(tài)：AL(農(nóng)夫)，AL(船)，AL(狼)，AL(羊)，AL(白菜)，問題的目標狀態(tài)：¬AL(農(nóng)夫)，¬AL(船)，¬AL(狼)，¬AL(羊)，¬AL(白菜) (4) 定義動作4個動作：農(nóng)夫不帶來回農(nóng)夫帶來回L-R：農(nóng)夫自己劃船從左岸到右岸L-R(x)：農(nóng)夫帶著x劃船從左岸到右岸R-L：農(nóng)夫自己劃船從右岸到左岸R-L(x) ：農(nóng)夫帶著x劃船從右岸到左岸x的個體域是狼，羊，白菜。L-R：農(nóng)夫劃船從左岸到右岸 條件：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，¬AL(狼)¬AL(羊)，¬AL(羊)¬AL(白菜) 動作：刪除表：AL(船)，AL(農(nóng)夫) 添加表：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫)L-R(狼)：農(nóng)夫帶著狼劃船從左岸到右岸 條件：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(狼)，¬AL(羊) 動作：刪除表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(狼) 添加表：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫)，¬AL(狼)L-R(羊)：農(nóng)夫帶著羊劃船從左岸到右岸 條件：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(羊)， AL(狼)，AL(白菜) 或：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(羊)，¬AL(狼)，¬AL(白菜) 動作：刪除表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(羊) 添加表：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫)，¬AL(羊)L-R(白菜)：農(nóng)夫帶著白菜劃船從左岸到右岸 條件：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(白菜)，¬AL(狼) 動作：刪除表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(白菜) 添加表：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫)，¬AL(白菜)R-L：農(nóng)夫劃船從右岸到左岸 條件：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫)，AL(狼)AL(羊)，AL(羊)AL(白菜) 或：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫) ，¬AL(狼)，¬AL(白菜)，AL(羊) 動作：刪除表：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫) 添加表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)R-L(羊) ：農(nóng)夫帶著羊劃船從右岸到左岸 條件：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫)，¬AL(羊) ，¬AL(狼)，¬AL(羊)，AL(白菜) 動作：刪除表：¬AL(船)，¬AL(農(nóng)夫)，¬AL(羊) 添加表：AL(船)，AL(農(nóng)夫)，AL(羊)(3) 問題求解過程代碼如下#include<stdio.h>#include<malloc.h>typedef int datatype;/datatype定義struct seqque/隊列結(jié)構(gòu)體int maxnum;int f,r;/存放頭尾下標datatype *q;typedef struct seqque *pseqque;/*創(chuàng)建一個新的隊列*/pseqque createmptyqueue (int m)pseqque paqu=(pseqque)malloc(sizeof(struct seqque);/申請結(jié)構(gòu)體動態(tài)空間if (paqu!=NULL)paqu->q=(datatype*)malloc(sizeof(datatype)*m);/申請datatype動態(tài)空間if (paqu->q)paqu->maxnum=m;paqu->f=0;/置頭下標為0paqu->r=0;/置尾下標為0return paqu;else free(paqu);printf("超出存儲空間！");return NULL;/*入隊運算函數(shù)*/void enque(pseqque paqu,datatype x)if (paqu->r+1)%(paqu->maxnum)=paqu->f)printf("隊列已滿！");else paqu->qpaqu->r=x;paqu->r=(paqu->r+1)%(paqu->maxnum);/*出隊運算函數(shù)*/void deque(pseqque paqu)if (paqu->f=paqu->r)printf("空隊列！");elsepaqu->f=(paqu->f+1)%(paqu->maxnum);/*取隊列頭元素*/datatype frontque (pseqque paqu)if (paqu->f=paqu->r)printf("隊列為空！");else return (paqu->qpaqu->f);/*判斷是否為空隊列函數(shù)*/int isemptyque(pseqque paqu)if (paqu->f=paqu->r)return 1;else return 0;/*判斷農(nóng)夫位置*/int farmer(int location)return(0!=(location&0x08);/*判斷狼位置*/int wolf(int location)return(0!=(location&0x04);/*判斷白菜位置*/int cabbage(int location)return(0!=(location&0x02);/*判斷羊位置*/int goat(int location)return(0!=(location&0x01);/*安全狀態(tài)的判斷函數(shù)*/int safe(int location)if (goat(location)=cabbage(location)&&(goat(location)!=farmer(location)return 0;/羊吃白菜if (goat(location)=wolf(location)&&(wolf(location)!=farmer(location)return 0;/狼吃羊return 1;/*解決農(nóng)夫問題函數(shù)*/void farmerproblem(void)int i,movers,location,newlocation;int route16;/記錄已走過的步驟pseqque moveto;/存放安全的步驟moveto=createmptyqueue(16);/創(chuàng)建新隊列enque(moveto,0x00);/置狀態(tài)初值for (i=0;i<16;i+)/置已走過步驟初值routei=-1;route0=0;while(!isemptyque(moveto)&&(route15=-1)location=frontque(moveto);/取頭狀態(tài)為當前狀態(tài)deque(moveto);/刪除隊列頭狀態(tài)for (movers=1;movers<=8;movers<<=1)/依次考慮羊、白菜、狼、農(nóng)夫的移動if (0!=(location&0x08)=(0!=(location&movers)/判斷是否和農(nóng)夫同邊newlocation=location(0x08|movers);/移動后的狀態(tài)if (safe(newlocation)&&(routenewlocation=-1)/判斷是否為安全狀態(tài)routenewlocation=location;/將新的安全狀態(tài)賦給locationenque(moveto,newlocation);/新的狀態(tài)入隊列if (route15!=-1)/到達最終狀態(tài)printf("過程是：n");/輸出過程和位置for (location=15;location>=0;location=routelocation)printf("位置是：%dn",location);if (location=0)exit(0);else printf("此問題無解！");/*主函數(shù)*/void main()farmerproblem();       實驗二：一個用于動物識別的產(chǎn)生式系統(tǒng)    【實驗內(nèi)容】      設(shè)計該系統(tǒng)，讓其實現(xiàn)可以識別老虎、金錢豹、斑馬、長頸鹿、企鵝、信天翁這6種動物。 【實驗目的】讓學生進一步加深對產(chǎn)生式系統(tǒng)的認識和理解。    【實驗要求】其規(guī)則庫中應(yīng)包含至少15條規(guī)則，假設(shè)推理開始時綜合數(shù)據(jù)庫中存放有以下事實：      動物有暗斑，有長脖子，有長腿，有奶，有蹄?！緟⒖紝W時】6課時：上機實驗6課時。設(shè)計如下：（1） IDENTIFIER產(chǎn)生式規(guī)則規(guī)則I1：如果該動物有毛發(fā) 那么它是哺乳動物規(guī)則I2：如果該動物有奶 那么它是哺乳動物規(guī)則I3：如果該動物有羽毛 那么它是鳥類動物規(guī)則I4：如果該動物能生蛋 它能飛行 那么它是鳥類動物給出的六種動物除了哺乳動物即是鳥類動物，故I1-I4這一組規(guī)則可用于區(qū)分這兩類動物。規(guī)則I5：如果該動物是哺乳動物 它吃肉 那么它是肉食動物規(guī)則I6：如果該動物是哺乳動物 它長有爪子 它長有利齒 它眼睛前視 那么它是肉食動物規(guī)則I7：如果該動物是哺乳動物 它長有蹄 那么它是有蹄動物規(guī)則I8：如果該動物是哺乳動物 它反芻 那么它是有蹄動物，并且是偶蹄動物 I5-I8用于區(qū)分哺乳動物中的食肉動物和有蹄動物。規(guī)則I9：如果該動物是食肉動物 它有暗斑 那么它是金錢豹規(guī)則I10：如果該動物是食肉動物 它沒有暗斑 它有黃色條紋 那么它是老虎I9-I10用于區(qū)分肉食動物。規(guī)則I11：如果該動物是有蹄動物 它有長脖子 那么它是長頸鹿規(guī)則I12：如果該動物是有蹄動物 它沒有長脖子 它有黑白條紋 那么它是斑馬I11-I12用于區(qū)分蹄型動物。規(guī)則I13：如果該動物是鳥類 它有能游水 那么他是會水鳥類規(guī)則I14：如果該動物是鳥類 它有長腿 它會飛 那么它是信天翁規(guī)則I15：如果該動物是會水鳥類 它不會飛 它是黑色和白色的 那么它是信企鵝 I13-I15用于區(qū)分鳥類動物。代碼如下：#include<stdio.h>#include<stdlib.h>int main()int a5=0,0,0,0,0;printf("請輸入該動物的特征 有的特征輸入1 無的特征輸入0nn");for(int k=0;k<5;k+)if(k=0)printf("該動物是否有奶？n");else if(k=1)printf("該動物是否有蹄？n");else if(k=2)printf("該動物是否有長腿？n");else if(k=3)printf("該動物是否有暗斑？n");else if(k=4)printf("該動物是否有長脖子？n");scanf("%d",&ak);printf("輸入的序列為：");for(int j=0;j<5;j+)printf("%d",aj);printf("n");int b=-1;for(int i=0;i<5;i+)if(i=0)if(ai=1)printf("該動物是哺乳動物n");b=1;if(ai=0)printf("該動物不是哺乳動物n");b=0;if(i=1)if(ai=1&&b=1)printf("該動物是有蹄動物n");b=11;if(ai=0&&b=1)printf("該動物不是有蹄動物n");b=10;if(i=2)if(ai=1&&b=0)printf("該動物有長腿n");b=01;/信天翁if(ai=0&&b=0)printf("該動物沒有長腿n");b=00;/企鵝if(i=3)if(ai=1&&b=10)printf("該動物有暗斑n");b=101;/獵豹if(ai=0&&b=10)printf("該動物無暗斑nn");b=100;/老虎if(i=4)if(ai=1&&b=11)printf("該動物有長脖子n");b=111;/長頸鹿if(ai=0&&b=11)printf("該動物沒有長脖子n");b=110;/斑馬if(b=01)printf("該動物是信天翁n");else if(b=00)printf("該動物是企鵝n");else if(b=101)printf("該動物是獵豹n");else if(b=100)printf("該動物是老虎n");else if(b=111)printf("該動物是長頸鹿n");else if(b=110)printf("該動物是斑馬n");elseprintf("該動物不存在n");system("pause");return 0;實驗三：子句消解代碼如下#include<stdio.h>#include<iostream.h>#include<string.h>#include<stdlib.h>#define N 50#define M 50void ReplaceString(char *Src,char *a,char *b) char *ptr; int len = strlen(Src); ptr = (char*)malloc(sizeof(char)*len + 10); strcpy(ptr, Src); int subLen_a = strlen(a);int subLen_b=strlen(b);int j;int k=subLen_b-subLen_a; for ( int i=0; i<len; i+ ) if ( 0=strncmp(&ptri, a, subLen_a) )for(j=i+subLen_a;j<len;j+)ptrj+k=ptrj;strncpy(&ptri, b, subLen_b); ptrlen+k = '0'strcpy(Src,ptr);void xiaojie(char a,char b)char ANN,BNN;int n=0,m=0,i,j;int lenth_a=strlen(a),lenth_b=strlen(b);for(i=0;i<lenth_a;i+)if(ai!='V')Anm=ai;m+;elseAnm='0'm=0;n+;Anm='0'int k=n;/A的記錄行數(shù)n=0,m=0;for(i=0;i<lenth_b;i+)if(bi!='V')Bnm=bi;m+;elseBnm='0'm=0;n+;Bnm='0'int r=n;/B的記錄行數(shù)/檢查兩子句是否含有互補對for(n=0;n<=k;n+)for(m=0;m<=r;m+)if(Bm0='')&&(Bm1=An0)/出現(xiàn)互補對/置換char xNN,yNN;int g=0,h=0;lenth_a=strlen(An);lenth_b=strlen(Bm);for(i=2;i<lenth_a-1;i+)if(Ani!=',')xgh=Ani;h+;elsexgh='0'h=0;g+;xgh='0'g=0,h=0;for(i=3;i<lenth_b-1;i+)if(Bni!=',')ygh=Bni;h+;elseygh='0'h=0;g+;ygh='0'for(int i=0;i<=g;i+)/置換if(strlen(xi)>=strlen(yi)cout<<xi<<"/"<<yi<<endl; for(j=0;j<=r;j+)ReplaceString(Bj ,yi, xi); if(strlen(xi)<strlen(yi) cout<<yi<<"/"<<xi<<endl; for(j=0;j<=k;j+)ReplaceString(Aj ,xi, yi);for(i=n;i<=k;i+)/消去互補對strcpy(Ai,Ai+1);k=k-1;for(i=m;i<=r;i+)strcpy(Bi,Bi+1);r=r-1;else if(An0='')&&(An1=Bm0)char xNN,yNN;int g=0,h=0;lenth_a=strlen(An);lenth_b=strlen(Bm);for(i=3;i<lenth_a;i+)if(Ani!=',')xgh=Ani;h+;elsexgh='0'h=0;g+;xgh='0'g=0,h=0;for(i=2;i<lenth_b;i+)if(Bni!=',')ygh=Bni;h+;elseygh='0'h=0;g+;ygh='0'for(i=0;i<=g;i+)/置換 if(strlen(xi)>=strlen(yi)cout<<xi<<"/"<<yi<<endl; for(j=0;j<=r;j+) ReplaceString(Bj ,yi, xi); if(strlen(xi)<strlen(yi)cout<<"&&&&"<<endl; cout<<yi<<"/"<<xi<<endl; for(j=0;j<=k;j+)ReplaceString(Aj ,xi, yi);for(i=n;i<=k;i+)/消去互補對strcpy(Ai,Ai+1);k=k-1;for(i=m;i<=r;i+)strcpy(Bi,Bi+1);r=r-1;else continue;/輸出結(jié)果cout<<"消解后的字句為："<<endl;for(n=0;n<=k;n+)cout<<An<<"V"for(m=0;m<r;m+)cout<<Bm<<"V"cout<<Bm<<endl;void main()char aN,bN;cout<<"請輸入所要消解的第一個子句："<<endl;cin>>a;cout<<"請輸入所要消解的第二個子句："<<endl;cin>>b;xiaojie(a,b);運行結(jié)果：四、教材與教學資源選用教材：蔡自興，徐光祐。人工智能及應(yīng)用，第4版。清華大學出版社，2010. 參考書目：1. 王萬森. 人工智能原理及其應(yīng)用（第2版），電子工業(yè)出版社，2007.1。普通高等教育“十一五”國家級規(guī)劃教材, 北京市精品教材。書號：ISBN：978-7-121-03730-6.2. 人工智能基礎(chǔ)教材，邵軍力、張景等編著，電子工業(yè)出版社3.  人工智能引論美.麗奇著，李衛(wèi)華等譯，廣東科技出版社 4. 人工智能導論林堯瑞、馬少平著，清華大學出版社。  五、教學時間分配序號實驗名稱內(nèi)容提要每組人數(shù)實驗時數(shù)實驗類型所在實驗室1用謂詞表示農(nóng)夫、狼、山羊、白菜問題試設(shè)計出一個確保農(nóng)夫、狼、山羊、白菜都能過河的方案。34基礎(chǔ)機房2設(shè)計一個動物識別的產(chǎn)生式系統(tǒng)設(shè)計讓其實現(xiàn)可以識別老虎、金錢豹、斑馬、長頸鹿、企鵝、信天翁這6種 動物的系統(tǒng)36設(shè)計機房3八數(shù)碼難題在3×3的方格棋盤上，分別放置了標有數(shù)字1、2、3、4、5、6、7、8的八張牌， 初始狀態(tài)S0按照規(guī)則移動到目標狀態(tài)S8 36設(shè)計機房4討論人工智能的發(fā)展趨勢12討論教室 六、大綱說明（一）適用對象與參考學時本課程適用于計算機專業(yè)本科學生，參考學時48學時，其中上機實驗16學時，討論2學時。（二）教學建議實踐教學：在課程后半程安排適當?shù)纳蠙C實驗和課堂討論，讓學生應(yīng)用人工智能的理論、方法，分組設(shè)計幾個軟件，使理論與實際相結(jié)合。測評：課程實驗考試方式為考查；實驗教學部分應(yīng)占課程總成績的比例20%：在課程考試筆試中，實驗內(nèi)容占考試內(nèi)容的比例不超過5%。實驗成績中預習占0.1、操作占0.3、實驗紀律占0.1、實驗報告占0.5，以等級制（優(yōu)=90、良=80、中=70、合格=60、差=50、零=0）記分并進行最終得分折算；本課程最后成績=實驗成績*0.2+課程考試成績*0.8。21試題yu教育