产生式推理系统_产生式系统动物识别

产生式推理系统
以动物识别系统为例，用选定的编程语言建造规则库和综合数据库，开发能进行正确的正向推理或反向推理的推理机。
正向推理过程
从已知事实出发，通过规则库求得结论，或称数据驱动方式。推理过程是：
规则集中的规则前件与事实库中的事实进行匹配，得匹配的规则集合。
从匹配规则集合中选择一条规则作为使用规则。
执行使用规则的后件，将该使用规则的后件送入事实库中。
重复这个过程直至达到目标。

动物分类规则集
（1）若某动物有奶，则它是哺乳动物。
（2）若某动物有毛发，则它是哺乳动物。
（3）若某动物有羽毛，则它是鸟。
（4）若某动物会飞且生蛋，则它是鸟。
（5）若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方，则它是食肉动物。
（6）若某动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物。
（7）若某动物是哺乳动物且有蹄，则它是有蹄动物。
（8）若某动物是有蹄动物且反刍食物，则它是偶蹄动物。
（9）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹，则它是老虎。
（10）若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点，则它是金钱豹。
（11）若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色且有暗斑点，则它是长颈鹿。
（12）若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹，则它是斑马。
（13）若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白色，则它是驼鸟。
（14）若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色，则它是企鹅。
（15）若某动物是鸟且善飞且不怕风浪，则它是海燕。
下面是该规则集所形成的（部分）推理网络：

​ 图1 动物识别系统部分推理网络

思路：

将前提条件和结论转换成唯一一个数字,一轮推理中如果有产生式则把前提条件数字修改为结论条件数字，进入下一轮推理，直到有最终结论的产生式就结束推理，输出结果。

前提条件：

中间结论：

最终结论：

产生式规则：

代码：

#include <iostream>
using namespace std;
//定义如下
//1	有奶	7	有蹄	13	有黑色斑点	19	不会飞
//2	有毛发	8	长腿	14	有羽毛	20	黑白色
//3	有爪	9	长脖子	15	会飞	21	会游泳
//4	有犬齿	10	有暗斑点	16	生蛋	22	善飞
//5	目盯前方	11	有黑色条纹	17	反刍食物	23	不怕风浪
//6	吃肉	12	黄褐色	18	白色
//中间结论：
//24	哺乳动物
//25	有蹄动物
//26	食肉动物
//27	鸟
//28	偶蹄动物
//最终结论：
//40	老虎
//41	金钱豹
//42	长颈鹿
//43	斑马
//44	鸵鸟
//45	企鹅
//46	海燕
//产生式规则：
//1->24	有奶->哺乳动物
//2->24	有毛发->哺乳动物
//14->27	有羽毛->鸟
//15, 16->27	会飞, 生蛋->鸟
//24, 3, 4, 5->26	哺乳动物, 有爪, 有犬齿, 目盯远方->食肉动物
//24, 6->26	哺乳动物, 吃肉->食肉动物
//24, 7->25	哺乳动物, 有蹄->有蹄动物
//25, 17->28	有蹄动物, 反刍食物->偶蹄动物
//12, 26, 11->40	黄褐色, 食肉动物, 有黑色条纹->老虎
//12, 26, 13->41	黄褐色, 食肉动物, 有黑色斑点->金钱豹
//12, 25, 8, 9, 10->42	黄褐色, 有蹄动物, 长腿, 长脖子, 有暗斑点->长颈鹿
//25, 18, 11->43	有蹄动物, 白色, 有黑色条纹->斑马
//27, 19, 20, 8, 9->44	鸟, 不会飞, 黑白色, 长腿, 长脖子->鸵鸟
//27, 19, 20, 21->45	鸟, 不会飞, 黑白色, 会游泳->企鹅
//27, 22, 23->46	鸟, 善飞, 不怕风浪->海燕

int sign = 0;//标记是否找到结果 0 否 1 是
int num = 0;//记录输入特征的个数
void  judge(int fea[])     //推理函数（递归推理）规则库
{
	if (sign == 0)
	{
		for (int i = 0; i < num; i++)   //循环判断是否有产生式规则，有则进入下一轮推理（有最终结论产生式规则的则退出推理，不进入下一轮推理）
		{
			if (fea[i] == 1)
			{
				fea[i] = 24;    //1->24	有奶->哺乳动物 
				judge(fea);     //进入下一轮推理
			}
			else if (fea[i] == 2)
			{
				fea[i] = 24;   //2->24	有毛发->哺乳动物
				judge(fea);        
			}
			else if (fea[i] == 14)
			{
				fea[i] = 27;   //14->27	有羽毛->鸟
				judge(fea);
			}
			else if (fea[i] == 15)
			{
				int a = i;
				for (int i = 0; i < num; i++)
				{
					if (fea[i] == 16)
					{
						fea[a] = fea[i] = 27;    //15,16->27	会飞,生蛋->鸟
						judge(fea);
					}
				}
			}
			else if (fea[i] == 24)
			{
				int a = i;
				for (int i = 0; i < num; i++)
				{
					if (fea[i] == 3)
					{
						int b = i;
						for (int i = 0; i < num; i++)
						{
							if (fea[i] == 4)
							{
								int c = i;
								for (int i = 0; i < num; i++)
								{
									if (fea[i] == 5)
									{
										fea[a] = fea[b] = fea[c] = fea[i] = 26;    //24,3,4,5->26	哺乳动物,有爪,有犬齿,目盯远方->食肉动物
										judge(fea);               
									}
								}
							}
						}
					}
					else if (fea[i] == 6)
					{
						fea[a] = fea[i] = 26;     //24,6->26	哺乳动物，吃肉->食肉动物
				     	judge(fea);
					}
					else if (fea[i] == 7)
					{
						fea[a] = fea[i] = 25;     //24,7->25   哺乳动物，有蹄->有蹄动物
						judge(fea);
					}
				}
			}
			else if (fea[i] == 25)
			{
				int a = i;
				for (int i = 0; i < num; i++)
				{
					if (fea[i] == 17)
					{
						fea[a] = fea[i] = 28;    //25,17->28	有蹄动物,反刍食物->偶蹄动物
						judge(fea);
					}
					else if (fea[i] == 18)
					{
					   	int b = i;
						for (int i = 0; i < num; i++)
						{
							if (fea[i] == 11)
							{
								fea[a] = fea[b] = fea[i] = 43;    //25,18,11->43	有蹄动物,白色,有黑色条纹->斑马
								cout << "该动物是斑马！" << endl<<endl;   //最终推理，然后结束推理
								sign = 1;
								return;
							}
						}
					}
				}
			}
			else if (fea[i] == 12)
			{
				int a = i;
				for (int i = 0; i < num; i++)
				{
					if (fea[i] == 26)
					{
						int b = i;
						for (int i = 0; i < num; i++)
						{
							if (fea[i] == 11)
							{
								fea[a] = fea[b] = fea[i] = 40;    //12,26,11->40	黄褐色,食肉动物,有黑色条纹->老虎
								cout << "该动物是老虎！" << endl<<endl;   //最终推理，然后结束推理
								sign = 1;                            
								return;
							}
							if (fea[i] == 13)
							{
								fea[a] = fea[b] = fea[i] = 41;    //12,26,13->41	黄褐色,食肉动物,有黑色斑点->金钱豹
								cout << "该动物是金钱豹！" << endl<<endl;     //最终推理，然后结束推理
								sign = 1;
								return;
							}
						}
					}
					if (fea[i] == 25)
					{
						int b = i;
						for (int i = 0; i < num; i++)
						{
							if (fea[i] == 8)
							{
								int c = i;
								for (int i = 0; i < num; i++)
								{
									if (fea[i] == 9)
									{
										int d = i;
										for (int i = 0; i < num; i++)
										{
											if (fea[i] == 10)
											{
												fea[a] = fea[b] = fea[c] = fea[d] = fea[i] = 42;    //12,25,8,9,10->42	黄褐色,有蹄动物,长腿,长脖子,有暗斑点->长颈鹿
												cout << "该动物是长颈鹿！" << endl<<endl;   //最终推理，然后结束推理
												sign = 1;
												return;
											}
										}
									}
								}
							}
						}
					}
				}
			}
			else if (fea[i] == 27)
			{
			    int a = i;
			    for (int i = 0; i < num; i++)
		     	{
				    if (fea[i] == 19)
				    {
					    int b = i;
					    for (int i = 0; i < num; i++)
					    {
						    if (fea[i] == 20)
						    {
								int c = i;
								for (int i = 0; i < num; i++)
								{
									if (fea[i] == 8)
									{
										int d = i;
										for (int i = 0; i < num; i++)
										{
											if (fea[i] == 9)
											{
												fea[a] = fea[b] = fea[c] = fea[d]= fea[i] = 44;    //27,19,20,8,9->44	鸟,不会飞,黑白色,长腿,长脖子->鸵鸟
												cout << "该动物是鸵鸟！" << endl<<endl;   //最终推理，然后结束推理
												sign = 1;
												return;
											}
										}
									}
									if (fea[i] == 21)
									{
							     		fea[a] = fea[b] = fea[c] = fea[i] = 45;    //27,19,20,21->45	鸟,不会飞,黑白色,会游泳->企鹅
									  	cout << "该动物是企鹅！" << endl<<endl;   //最终推理，然后结束推理
						    			sign = 1;
										return;
									}
								}
					     	}
				    	}
			     	}
					else if (fea[i] == 22)
					{
						int b = i;
						for (int i = 0; i < num; i++)
						{
							if (fea[i] == 23)
							{
								fea[a] = fea[b] = fea[i] = 46;    //27,22,23->46	鸟,善飞,不怕风浪->海燕
								cout << "该动物是海燕！" << endl<<endl;   //最终推理，然后结束推理
								sign = 1;
								return;
							}
						}
					}
			    }
			}
		} 
	}
}

const char* feature[29] = {"","有奶","有毛发","有爪","有犬齿","目盯前方","吃肉","有蹄","长腿","长脖子","有暗斑点","有黑色条纹","黄褐色","有黑色斑点","有羽毛",
"会飞","生蛋","反刍食物","白色","不会飞","黑白色","会游泳","善飞","不怕风浪","哺乳动物","有蹄动物","食肉动物" ,"鸟","偶蹄动物"};  //定义特征
int main()
{   
	while (1)
	{//显示特征界面
		cout << "1	 有奶	   7	有蹄	      13	有黑色斑点    19	不会飞        25    有蹄动物" << endl;
		cout << "2	 有毛发	   8	长腿	      14	有羽毛	      20	黑白色        26    食肉动物" << endl;
		cout << "3	 有爪	   9	长脖子	      15	会飞	      21	会游泳        27    鸟" << endl;
		cout << "4	 有犬齿	   10	有暗斑点      16	生蛋	      22	善飞          28    偶蹄动物" << endl;
		cout << "5	 目盯前方  11	有黑色条纹    17	反刍食物	  23	不怕风浪" << endl;
		cout << "6	 吃肉	   12	黄褐色	      18	白色          24    哺乳动物  " << endl;

		cout << "请输入特征号，最多10个，本系统输出结果为最大可能输出，按0退出输入！" << endl;
		num = 0;
		sign = 0;
		int feanum[10];//最多10个特征号，留一个位置输入0来退出
		for (int i = 0; i <= 10; i++)//输入特征号
		{
			cin >> feanum[i];
			if (feanum[i] == 0) break;
			num += 1;
		}
		cout << "输入的特征为:";
		for (int i = 0; i < num; i++)//输出输入的特征
		{
			cout << feature[feanum[i]] << "\t";
		}
		cout << endl;
		judge(feanum);//推理函数
		if (sign == 0) cout << "条件不足，无法判断！" << endl<<endl;
	}
	return 0;
}
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
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103
104
105
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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
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287

运行示例：

演示结束，认真理解一下还是能摸清这个系统的，这个推理系统只能按设计逻辑最大可能推测，不能最准确，假如输入是两个动物特征值，那么输出只能是按逻辑设计输出的一个。所以输入准确比较重要，否则推理结果不准确。