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《人工智能》课程实验指导书 计算机科学与技术专业 实验内容（共16学时） 实验一? A*算法实验 实验二? 梵塔问题实验 实验三? 机器人简单行为实验 实验四 模糊假言推理器实验 实验五 BP网络实验 实验六 遗传算法实验 实验七? 产生式系统实验 实验八? 专家系统实验 考核方法 选做其中四个实验。 或者选做其中两个实验，写一份实验报告。 报告要结合课程内容，包括：理论、方法与应用。 实验考评为百分制，按40%计入总分。 课程结束前，要完成实验报告和专题报告内容撰写。 实验一? A*算法实验 一、实验目的： 熟悉和掌握启发式搜索的定义、估价函数和算法过程，并利用A*算法求解N数码难题，理解求解流程和搜索顺序。 二、实验原理： A*算法是一种有序搜索算法，其特点在于对估价函数的定义上。对于一般的有序搜索，总是选择f值最小的节点作为扩展节点。因此，f是根据需要找到一条最小代价路径的观点来估算节点的，所以，可考虑每个节点n的估价函数值为两个分量：从起始节点到节点n的代价以及从节点n到达目标节点的代价。 三、实验环境： ?? Windows 操作系统，C语言 或 Prolog语言。 四、实验内容： 1．?? 分别以8数码和15数码为例实际求解A*算法。 2．??? 画出A*算法求解框图。 3．??? 分析估价函数对搜索算法的影响。 4．分析A*算法的特点。 五、实验程序参考步骤： 1．???? 开始。进入N数码难题演示程序，可选8数码或者15数码，点击“选择数码”按钮确定。第一次启动后，点击两次“缺省”或者“随机”按钮，才会出现图片。 2．???? 点击“缺省棋局”，会产生一个固定的初始节点。点击“随机生成”，会产生任意排列的初始节点。 3．? 算法执行。点击“连续执行”则程序自动搜索求解，并演示每一步结果；点击“单步运行”则每次执行一步求解流程。“运行速度”可自由调节。 4．???? 观察运行过程和搜索顺序，理解启发式搜索的原理。在下拉框中选择演示“15数码难题”，点击“选择数码”确定选择；运行15数码难题演示实例。 5．??? 算法流程的任一时刻的相关状态,以算法流程高亮、open表、close表、节点静态图、当前扩展节点移动图等5种形式在按钮上方同步显示,便于深入学习理解A*算法。 根据程序运行过程能够讲出A*算法框图及其实现过程。 参考界面 六、实验报告要求： 1???????? A*算法流程图和算法框图。 2???????? 试分析估价函数的值对搜索算法速度的影响。 根据A*算法分析启发式搜索的特点。 提交程序清单。 实验二? 梵塔问题实验 一、实验目的： 熟悉和掌握问题规约法的原理、实质和规约过程；理解规约图的表示方法。 二、实验原理 从目标(要解决的问题)出发逆向推理，先把问题分解为子问题和子-子问题，直至最后把初始问题归约为一个平凡的本原问题集合，然后解决较小的问题。对所有本原问题的解答就意味着原始问题的解决。 三、实验环境： ?? Windows 操作系统，C语言 或 Prolog语言。 四、实验内容： 1.???????? 演示梵塔问题，可以更改圆盘数量，了解问题解决的归约过程。 2.???????? 分析归约机理，熟悉问题规约的详细过程。 3.???????? 自己建造一个梵塔问题归约系统，然后根据归约原理进行逆向推理，得到本原问题集合。通过解决这些本原问题，最终求解问题。 五、实验程序参考步骤： 1.???????开始。进入三圆盘实例程序，点击“play”按钮开始演示程序，观察其求解步骤，“Stop”按钮可停止演示。 2.??????改变圆盘数量。点击“Renew”按钮，通过“Number+”和“Number-”改变圆盘数量，再次点击“play”按钮。 3.??????? 重复演示、比较，根据其求解过程得到圆盘数量与步骤数目之间的规律。归纳并理解问题归约的实质。 4.?????自己建立一个梵塔问题求解难题，利用归约法进行问题分解。 5.????? 能够讲解并画出其问题规约图。 程序实现参考界面 六、实验报告与问题讨论： 1.?????? 圆盘数目与移动步骤之间的数学关系。 2.?????? 根据自己所建的梵塔问题，画出问题规约图，得到子问题集，列出求解过程。 3.?????? 分析问题规约的实质。 4．提交程序清单 实验三?机器人简单行为实验 一、实验目的： 掌握谓词逻辑的表达方法，了解机器人（或机械手）的状态、条件、动作或行为等处理流程。 二、实验原理 使用谓词逻辑表达机器人的状态、条件与动作，给定机器人初始状态，机器人工作时，使用变元替换反映其状态的变化。 三