人工智能实验

《人工智能导论》实验河南理工大学

《人工智能》实验指导

实验内容

实验一状态空间搜索实验

实验二 A*算法实验

实验三子句消解实验

实验四化为子句集的九步法实验

实验五梵塔问题实验

实验六 BP网络实验

温馨提示：

上述实验可以采用任何自己熟悉的语言来实现

《人工智能导论》实验河南理工大学

实验一状态空间搜索实验

——八数码问题

（必修，2学时）

一、实验目的及内容

实验目的：

理解和掌握状态空间搜索的策略

实验内容要求：

在一个3X3的九宫中有1—8，这八个数及一个空格，随机的摆放在其中的格子里，现要求实现这个问题:

将该九宫格调整为某种有序的形式，调整的原则为每次只能将空格（上、下、左、右）相邻的一个数字平移到空格中，试编程实现这一问题的求解

二、实验原理及基本技术路线图（方框原理图或程序流程图）实验原理：

算法分析：

实验流程图：

三、所用仪器、材料（设备名称、型号、规格等或使用软件）硬件:

软件:

四、实验方法、步骤（或：程序代码或操作过程）

1.实验步骤

2.实验源程序

五、实验过程原始记录( 测试数据、图表、计算等)

六、实验结果、分析和结论

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《人工智能导论》实验河南理工大学

实验二 A*算法实验

（2学时）

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、实验条件：

1 N数码难题演示程序。

2 IE6.0以上，可以上Internet。

三、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。

四、实验步骤：

1 开始演示。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

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。 6 根据程序运行过程画出A*算法框图。

其它可参考帮助文件。

五、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。

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实验三子句消解实验

（2学时）

一、实验目的：

理解含有变量的子句如何使用消解规则，掌握子句消解的原理和规则，能熟练进行任意两个子句的消解，了解消解推理的某些常用规则。

二、实验原理：

对子句集进行消解推理，得到相应的结论。为了对含有变量的子句使用消解规则，我们必须找到一个置换，作用于父辈子句使其含有互补文字。消解两个子句时，可能有一个以上的消解式，不过，在任何情况下最多有有限个消解式。

三、实验条件

1 子句消解推理演示程序。

2 IE6.0以上，可以上Internet。

四、实验内容：

1 运行并观察演示实例。

2 输入新的子句，检查消解结果。

3 根据消解过程理解消解原理和常用规则。

五、实验步骤：

1. 默认示例演示。进入演示实例，点击“演示实例1”，然后点击“开始消解”，得到

消解结果。

2. 分别运行“演示实例2”和“演示实例3”，观察消解结果，理解常用消解规则的应4

用。

3. 自定义消解子句。点击“系统重置”按钮，再通过键盘与两个按钮“～”与“∨”

输入合法的子句，点击“加入子句集”加入子句集，点击“开始消解”，观察消解结果。

4. 重复步骤3，多次输入不同子句进行消解，熟悉消解过程。

六、实验结论：

1 熟悉消解过程，理解子句消解规则。

2 给出自己输入的待消解子句、消解结果和详细过程。

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实验四化为子句集的九步法实验

（2学时）

一、实验目的：

理解和掌握消解原理，熟悉谓词公式化为子句集的九个步骤，理解消解推理规则，能把任意谓词公式转换成子句集。

二、实验原理

消解是可用于一定的子句公式的重要推理规则，任一谓词演算公式可以化成一个子句集。通过九步法消解可以从这两个父辈子句推导出一个新子句。

九步法消解包括消去蕴涵符号、减否定符辖域、对变量标准化、消去存在量词、化为前束型、化为合取范式、消去全程量词、消去合取符、更换变量名，依次变换即可得到子句集。

三、实验条件：

1 子句集转换演示程序。

2 IE6.0以上，可以上Internet。

四、实验内容：

理解消解原理，熟悉谓词公式转换成子句集的步骤。

五、实验步骤：

6

1 对默认谓词公式进行转换。进入演示程序，点击“语法检查”，再依次点击消解过

程的九个步骤按钮，得到消解结果。