人工智能实验:动物专家系统python实现_设计一个动物识别专家系统,规则库至少包含15条规则,可以识别至少7种动物,规则可增

只给两个课时的人工智能作业动物专家系统实验，局限性很多。
设置规则时1-8时已经最大可能避免的规则冲突，所以基本没有规则冲突处理。
对规则9-15采用FIRST法处理冲突。
PS：前端界面如果有时间会做的，到时候更新贴出来。
一 实验目的 
熟悉掌握基于规则系统的表示与推理
二 实验内容
设计一个动物识别专家系统，规则库至少包含15条规则，可以识别至少7种动物，规则可增加；
界面显示要求:
1）有若干选择动物特征的选择列表；
2）表现判断动物时，使用了哪些规则;
3）表现数据库的变化；
4）显示规则的调用次序；
5）显示最后的结果，包含动物能识别出来和动物不能识别出来两种情况；
6）至少检查两个例子实现正向推理和反向推理的区别 
三 设计思路
1.设计综合数据库

features = ["有奶", "有毛发", "有羽毛", "会飞", "会下蛋",  \
            "吃肉", "有犬齿", "有爪","眼盯前方", "有蹄", "嚼反刍",\
            "黄褐色", "身上有暗斑点", "身上有黑色条纹", "有长脖子", \
            "有长腿", "不会飞", "会游泳", "有黑白二色", "善飞",\
            "哺乳动物", "鸟", "食肉动物", "蹄类动物", "金钱豹", "虎",\
            "长颈鹿", "斑马", "鸵鸟", "企鹅", "信天翁"]
1
2
3
4
5
6

2.设计规则库

rule1 = [2]   # if 动物有毛发2  then  动物是哺乳动物21
rule2 = [1]   # if 动物有奶1  then  动物是哺乳动物21

rule3 = [3]   # if 动物有羽毛3  then  动物是鸟22
rule4 = [4, 5]  # if 动物会飞4 and  会生蛋5 then  动物是鸟22

rule5 = [6]  # if 动物吃肉6 then 动物是食肉动物23
rule6 = [7, 8, 9]  # if 动物有犀利牙齿7 and 有爪8 and 眼向前方9 then 动物是食肉动物23

rule7 = [21, 10]  # if 动物是哺乳动物21 and 有蹄10 then 动物是有蹄类动物24
rule8 = [21, 11]  # if 动物是哺乳动物21 and 反刍11 then 动物是有蹄类动物24

rule9 = [21, 23, 12, 13]  # if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有暗斑点13 then 动物是豹25
rule10 = [21, 23, 12, 14]  # if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有黑色条纹14 then 动物是虎26
rule11 = [24, 15, 16, 13]  # if动物是有蹄类动物24  and 有长脖子15 and 有长腿16 and 有暗斑点13 then 动物是长颈鹿27
rule12 = [24, 14]  # if 动物是有蹄类动物24 and 有黑色条纹14 then 动物是斑马28
rule13 = [22, 17, 16, 15, 19]  # if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 有长脖子16 and 有长腿15 and 有黑白二色15 then 动物是鸵鸟29
rule14 = [22, 17, 18, 19]  # if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 会游泳18 and 有黑白二色19 then  动物是企鹅30
rule15 = [22, 4, 5]  # if 动物是鸟22 and善飞4 and 会生蛋5 then 动物是信天翁31
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19

其中rule1-rule8为动物特征推导动物特征的规则，rule9-rule15为动物特征推导动物种类的规则
3.推理原理
正向推理：
a.input手动选择特征生成事实数据库，根据这些特征推导出其他动物特征，最终推导出动物种类
b.判断输入的事实库是否包含规则1-8的集合，如果包含则向事实数据库中加入相应规则对应的事实。
如：选择特征中包含特征2则可根据rule1: if 动物有毛发2 then 动物是哺乳动物21，向事实数据库中加入特征21
c.判断输入的事实数据库是否包含规则9-15的集合，如果包含则输出相应规则所对应的动物
如：经过上述规则1-8推导后的事实数据库为【4,5,21,22】，rule15 = [22, 4, 5]为其子集，则可判定动物为信天翁31

answer = input('\n请选择动物的特征编号，用空格隔开，回车结束输入：')
    # 接收到的answer是一个字符串
    answer = list(answer.split())
    new_answer = [int(x) for x in answer]
    print("事实库：",new_answer)

    print("正向推理过程如下：")
    if set(rule1)<=set(new_answer):
        print('rule1：2->21\tif 动物有毛发2  then  动物是哺乳动物21')
        new_answer.append(21)
    if set(rule2)<=set(new_answer):
        print('rule2：1->21\tif 动物有奶1  then  动物是哺乳动物21')
        new_answer.append(21)
    if set(rule3)<=set(new_answer):
        print('rule3：3->22\tif 动物有羽毛3  then  动物是鸟22')
        new_answer.append(22)
    if set(rule4)<=set(new_answer):
        print('rule4：4+5->22\tif 动物会飞4 and  会生蛋5 then  动物是鸟22')
        new_answer.append(22)
    if set(rule5)<=set(new_answer):
        print('rule5：6->23\tif 动物吃肉6 then 动物是食肉动物23')
        new_answer.append(23)
    if set(rule6)<=set(new_answer):
        print('rule6：7+8+9->23\tif 动物有犀利牙齿7 and 有爪8 and 眼向前方9 then 动物是食肉动物23')
        new_answer.append(23)
    if set(rule7)<=set(new_answer):
        print('rule7：21+10->24\tif 动物是哺乳动物21 and 有蹄10 then 动物是有蹄类动物24')
        new_answer.append(24)
    if set(rule8)<=set(new_answer):
        print('rule8：21+11->24\tif 动物是哺乳动物21 and 反刍11 then 动物是有蹄类动物24')
        new_answer.append(24)

    print("正向推理结果为：",new_answer)


    if set(rule9)<=set(new_answer):
        print("if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有暗斑点13 then 动物是豹25")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[24])
    elif set(rule10)<=set(new_answer):
        print("if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有黑色条纹14 then 动物是虎26")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[25])
    elif set(rule11)<=set(new_answer):
        print("if动物是有蹄类动物24  and 有长脖子15 and 有长腿16 and 有暗斑点13 then 动物是长颈鹿27")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[26])
    elif set(rule12)<=set(new_answer):
        print("if 动物是有蹄类动物24 and 有黑色条纹14 then 动物是斑马28")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[27])
    elif set(rule13)<=set(new_answer):
        print("if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 有长脖子16 and 有长腿15 and 有黑白二色15 then 动物是鸵鸟29")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[28])
    elif set(rule14)<=set(new_answer):
        print("if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 会游泳18 and 有黑白二色19 then  动物是企鹅30")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[29])
    elif set(rule15)<=set(new_answer):
        print("if 动物是鸟22 and善飞4 and 会生蛋5 then 动物是信天翁31")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[30])
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63

逆向推理：
A.输入事实数据库，和目标动物
B.根据规则9-15将对应动物所需的事实导出
如，选择动物金钱豹25，则所需事实为：[21, 23, 12, 13]
C.循环遍历需要的事实列表，如**[21, 23, 12, 13]**。判断每一个元素是否在事实数据库中存在，如果存在则继续遍历，不存在则判断事实库中中是否包含能够推出此事实的规则，如：21可根据规则1、2推导出如果有则继续遍历，没有，则推理失败。
遍历所需事实列表结束且每个事实都能存在于事实数据库，则推理成功

    animal=int(input('\n请选择动物的种类编号，回车结束输入：'))
    answer = input('\n请选择动物的特征编号，用空格隔开，回车结束输入：')
    # 接收到ans的wer是一个字符串
    answer = list(answer.split())
    new_answer = [int(x) for x in answer]
    print("事实库：", new_answer)
    print("逆向推理过程如下：")
    real=[]
    if animal==25:
        print(features[animal-1],'rule9：25->21,23,12,13  if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有暗斑点13 then 动物是豹25')
        real=rule9
    elif animal==26:
        print(features[animal-1],'rule10：26->21,23,12,114  if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有黑色条纹14 then 动物是虎26')
        real=rule10
    elif animal==27:
        print(features[animal-1],'rule11：27->24, 15, 16, 13  if动物是有蹄类动物24  and 有长脖子15 and 有长腿16 and 有暗斑点13 then 动物是长颈鹿27')
        real=rule11
    elif animal==28:
        print(features[animal-1],'rule12：28->24, 14  if 动物是有蹄类动物24 and 有黑色条纹14 then 动物是斑马28')
        real=rule12
    elif animal==29:
        print(features[animal-1],'rule13：29->22, 17, 16, 15, 19  if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 有长脖子16 and 有长腿15 and 有黑白二色15 then 动物是鸵鸟29')
        real=rule13
    elif animal==30:
        print(features[animal-1],'rule14：30->22, 17, 18, 19  if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 会游泳18 and 有黑白二色19 then  动物是企鹅30')
        real=rule14
    elif animal==31:
        print(features[animal-1],'rule15：31->22, 4, 5  if 动物是鸟22 and善飞4 and 会生蛋5 then 动物是信天翁31')
        real=rule15
    key=0
    for i in real:
            if i in new_answer:
                print(i)
                continue
            elif i ==21:
                if set(rule1)<=set(new_answer) :
                    print("rule1:21->2  if 动物有毛发2  then  动物是哺乳动物21")
                    continue
                elif set(rule2)<=set(new_answer):
                    print("rule2:21->1  if 动物有奶1  then  动物是哺乳动物21")
                    continue
            elif i==22:
                if set(rule3) <= set(new_answer):
                    print("rule3:22->3  if 动物有羽毛3  then  动物是鸟22")
                    continue
                elif set(rule4) <= set(new_answer):
                    print("rule4:22->4,5  if 动物会飞4 and  会生蛋5 then  动物是鸟22")
                    continue
            elif i == 23:
                if set(rule5) <= set(new_answer):
                    print("rule5:23->6  if 动物吃肉6 then 动物是食肉动物23")
                    continue
                elif set(rule6) <= set(new_answer):
                    print("rule6:23->7,8,9  if 动物有犀利牙齿7 and 有爪8 and 眼向前方9 then 动物是食肉动物23")
                    continue
            elif i == 24:
                if set(rule7) <= set(new_answer) :
                    print("rule7:24->21,10  if 动物是哺乳动物21 and 有蹄10 then 动物是有蹄类动物24")
                    continue
                elif set(rule8) <= set(new_answer):
                    print("rule8:24->21,11  if 动物是哺乳动物21 and 反刍11 then 动物是有蹄类动物24")
                    continue
            else:
                key=1
    if key==0:
            print("推导成功！")
    elif key==1:
            print("推导失败！")
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68

四 完整代码

#特征，综合数据库
features = ["有奶", "有毛发", "有羽毛", "会飞", "会下蛋",  \
            "吃肉", "有犬齿", "有爪","眼盯前方", "有蹄", "嚼反刍",\
            "黄褐色", "身上有暗斑点", "身上有黑色条纹", "有长脖子", \
            "有长腿", "不会飞", "会游泳", "有黑白二色", "善飞",\
            "哺乳动物", "鸟", "食肉动物", "蹄类动物", "金钱豹", "虎",\
            "长颈鹿", "斑马", "鸵鸟", "企鹅", "信天翁"]

#规则库
rule1 = [2]   # if 动物有毛发2  then  动物是哺乳动物21
rule2 = [1]   # if 动物有奶1  then  动物是哺乳动物21

rule3 = [3]   # if 动物有羽毛3  then  动物是鸟22
rule4 = [4, 5]  # if 动物会飞4 and  会生蛋5 then  动物是鸟22

rule5 = [6]  # if 动物吃肉6 then 动物是食肉动物23
rule6 = [7, 8, 9]  # if 动物有犀利牙齿7 and 有爪8 and 眼向前方9 then 动物是食肉动物23

rule7 = [21, 10]  # if 动物是哺乳动物21 and 有蹄10 then 动物是有蹄类动物24
rule8 = [21, 11]  # if 动物是哺乳动物21 and 反刍11 then 动物是有蹄类动物24

rule9 = [21, 23, 12, 13]  # if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有暗斑点13 then 动物是豹25
rule10 = [21, 23, 12, 14]  # if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有黑色条纹14 then 动物是虎26
rule11 = [24, 15, 16, 13]  # if动物是有蹄类动物24  and 有长脖子15 and 有长腿16 and 有暗斑点13 then 动物是长颈鹿27
rule12 = [24, 14]  # if 动物是有蹄类动物24 and 有黑色条纹14 then 动物是斑马28
rule13 = [22, 17, 16, 15, 19]  # if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 有长脖子16 and 有长腿15 and 有黑白二色15 then 动物是鸵鸟29
rule14 = [22, 17, 18, 19]  # if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 会游泳18 and 有黑白二色19 then  动物是企鹅30
rule15 = [22, 4, 5]  # if 动物是鸟22 and善飞4 and 会生蛋5 then 动物是信天翁31

print('以下是一些动物的特征：')
i = 0
while i < 24:
    print('%d' %(i+1) +'.'+ features[i]+ '  ', end='')
    i = i+1
    if i % 8 == 0:
        print('\n')

print('以下是可识别的动物：')
while i < 31:
    print('%d' %(i+1) +'.'+ features[i]+ '  ', end='')
    i = i+1

flag= int(input('\n请选择\n1:正向推理\n2:反向推理\n'))
if flag==1:
    answer = input('\n请选择动物的特征编号，用空格隔开，回车结束输入：')
    # 接收到的answer是一个字符串
    answer = list(answer.split())
    new_answer = [int(x) for x in answer]
    print("事实库：",new_answer)

    print("正向推理过程如下：")
    if set(rule1)<=set(new_answer):
        print('rule1：2->21\tif 动物有毛发2  then  动物是哺乳动物21')
        new_answer.append(21)
    if set(rule2)<=set(new_answer):
        print('rule2：1->21\tif 动物有奶1  then  动物是哺乳动物21')
        new_answer.append(21)
    if set(rule3)<=set(new_answer):
        print('rule3：3->22\tif 动物有羽毛3  then  动物是鸟22')
        new_answer.append(22)
    if set(rule4)<=set(new_answer):
        print('rule4：4+5->22\tif 动物会飞4 and  会生蛋5 then  动物是鸟22')
        new_answer.append(22)
    if set(rule5)<=set(new_answer):
        print('rule5：6->23\tif 动物吃肉6 then 动物是食肉动物23')
        new_answer.append(23)
    if set(rule6)<=set(new_answer):
        print('rule6：7+8+9->23\tif 动物有犀利牙齿7 and 有爪8 and 眼向前方9 then 动物是食肉动物23')
        new_answer.append(23)
    if set(rule7)<=set(new_answer):
        print('rule7：21+10->24\tif 动物是哺乳动物21 and 有蹄10 then 动物是有蹄类动物24')
        new_answer.append(24)
    if set(rule8)<=set(new_answer):
        print('rule8：21+11->24\tif 动物是哺乳动物21 and 反刍11 then 动物是有蹄类动物24')
        new_answer.append(24)

    print("正向推理结果为：",new_answer)


    if set(rule9)<=set(new_answer):
        print("if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有暗斑点13 then 动物是豹25")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[24])
    elif set(rule10)<=set(new_answer):
        print("if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有黑色条纹14 then 动物是虎26")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[25])
    elif set(rule11)<=set(new_answer):
        print("if动物是有蹄类动物24  and 有长脖子15 and 有长腿16 and 有暗斑点13 then 动物是长颈鹿27")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[26])
    elif set(rule12)<=set(new_answer):
        print("if 动物是有蹄类动物24 and 有黑色条纹14 then 动物是斑马28")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[27])
    elif set(rule13)<=set(new_answer):
        print("if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 有长脖子16 and 有长腿15 and 有黑白二色15 then 动物是鸵鸟29")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[28])
    elif set(rule14)<=set(new_answer):
        print("if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 会游泳18 and 有黑白二色19 then  动物是企鹅30")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[29])
    elif set(rule15)<=set(new_answer):
        print("if 动物是鸟22 and善飞4 and 会生蛋5 then 动物是信天翁31")
        print("结果为：", end=" ")
        print(features[30])
    else:
        print('识别失败！')
elif flag==2:
    animal=int(input('\n请选择动物的种类编号，回车结束输入：'))
    answer = input('\n请选择动物的特征编号，用空格隔开，回车结束输入：')
    # 接收到ans的wer是一个字符串
    answer = list(answer.split())
    new_answer = [int(x) for x in answer]
    print("事实库：", new_answer)
    print("逆向推理过程如下：")
    real=[]
    if animal==25:
        print(features[animal-1],'rule9：25->21,23,12,13  if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有暗斑点13 then 动物是豹25')
        real=rule9
    elif animal==26:
        print(features[animal-1],'rule10：26->21,23,12,114  if 动物是哺乳动物21 and 是食肉动物23 and 有黄褐色12 and 有黑色条纹14 then 动物是虎26')
        real=rule10
    elif animal==27:
        print(features[animal-1],'rule11：27->24, 15, 16, 13  if动物是有蹄类动物24  and 有长脖子15 and 有长腿16 and 有暗斑点13 then 动物是长颈鹿27')
        real=rule11
    elif animal==28:
        print(features[animal-1],'rule12：28->24, 14  if 动物是有蹄类动物24 and 有黑色条纹14 then 动物是斑马28')
        real=rule12
    elif animal==29:
        print(features[animal-1],'rule13：29->22, 17, 16, 15, 19  if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 有长脖子16 and 有长腿15 and 有黑白二色15 then 动物是鸵鸟29')
        real=rule13
    elif animal==30:
        print(features[animal-1],'rule14：30->22, 17, 18, 19  if 动物是鸟22 and 不会飞17 and 会游泳18 and 有黑白二色19 then  动物是企鹅30')
        real=rule14
    elif animal==31:
        print(features[animal-1],'rule15：31->22, 4, 5  if 动物是鸟22 and善飞4 and 会生蛋5 then 动物是信天翁31')
        real=rule15
    key=0
    for i in real:
            if i in new_answer:
                print(i)
                continue
            elif i ==21:
                if set(rule1)<=set(new_answer) :
                    print("rule1:21->2  if 动物有毛发2  then  动物是哺乳动物21")
                    continue
                elif set(rule2)<=set(new_answer):
                    print("rule2:21->1  if 动物有奶1  then  动物是哺乳动物21")
                    continue
            elif i==22:
                if set(rule3) <= set(new_answer):
                    print("rule3:22->3  if 动物有羽毛3  then  动物是鸟22")
                    continue
                elif set(rule4) <= set(new_answer):
                    print("rule4:22->4,5  if 动物会飞4 and  会生蛋5 then  动物是鸟22")
                    continue
            elif i == 23:
                if set(rule5) <= set(new_answer):
                    print("rule5:23->6  if 动物吃肉6 then 动物是食肉动物23")
                    continue
                elif set(rule6) <= set(new_answer):
                    print("rule6:23->7,8,9  if 动物有犀利牙齿7 and 有爪8 and 眼向前方9 then 动物是食肉动物23")
                    continue
            elif i == 24:
                if set(rule7) <= set(new_answer) :
                    print("rule7:24->21,10  if 动物是哺乳动物21 and 有蹄10 then 动物是有蹄类动物24")
                    continue
                elif set(rule8) <= set(new_answer):
                    print("rule8:24->21,11  if 动物是哺乳动物21 and 反刍11 then 动物是有蹄类动物24")
                    continue
            else:
                key=1
    if key==0:
            print("推导成功！")
    elif key==1:
            print("推导失败！")
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178