人工智能动物识别系统JAVA

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工

作存储器

用户界面

实验报告

课程名称人工智能与专家系统实验名称动物分类专家系统设计

系别电子信息科学学院专业班级指导教师

学号____________姓名____________实验日期2016.4.1 实验成绩___________

一、实验目的

1、加深理解专家系统的结构原理与实际应用。

2、初步掌握知识获取的基本方法。

3、掌握产生式规则知识表示方法及其编程实现方法。

4、初步掌握知识库的组建方法。

5、加深理解推理机的算法原理并初步掌握其编程实现方法。

二、实验环境

1 、硬件环境：微机

2 、编程语言不限

三、实验原理

一个基于规则专家系统的完整结构示于图 1 。其中，知识库、推理机和工作存储器是构成专家系统的核心。系统的主要部分是知识库和推理引擎。知识库由谓词演算事实和有关讨论主题的规则构成。推理引擎由所有操纵知识库来演绎用户要求的信息的过程构成－如消解、前向链或反向链。用户接口可能包括某种自然语言处理系统，它允许用户用一个有限的自然语言形式与系统交互；也可能用带有菜单的图形接口界面。解释子系统分析被系统执行的推理结构，并把它解释给用户。

用户知识工程师

图1 一个基于规则专家系统的完整结构

发

外部程序

三、实验内容

运用下列规则，设计并实现一个小型动物分类专家系统。

规则 1 ：

如果：动物有毛发

则：该动物是哺乳动物

规则 2 ：

如果：动物有奶

则：该单位是哺乳动物

规则 3 :

如果：该动物有羽毛

则：该动物是鸟

规则 4 ：

如果：动物会飞，且会下蛋

则：该动物是鸟

规则 5 ：

如果：动物吃肉

则：该动物是肉食动物

规则 6 ：

如果：动物有犬齿，且有爪，且眼盯前方

则：该动物是食肉动物

规则 7 ：

如果：动物是哺乳动物，且有蹄

则：该动物是有蹄动物

规则 8 ：

如果：动物是哺乳动物，且是反刍动物

则：该动物是有蹄动物

规则 9 ：

如果：动物是哺乳动物，且是食肉动物，且是黄褐色的，且有暗斑点

则：该动物是豹

规则 10 ：

如果：如果：动物是黄褐色的，且是哺乳动物，且是食肉，且有黑条纹

则：该动物是虎

规则 11 ：

如果：动物有暗斑点，且有长腿，且有长脖子，且是有蹄类

则：该动物是长颈鹿

规则 12 ：

如果：动物有黑条纹，且是有蹄类动物

则：该动物是斑马

规则 13 ：

如果：动物有长腿，且有长脖子，且是黑色的，且是鸟，且不会飞

则：该动物是鸵鸟

规则 14 ：

如果：动物是鸟，且不会飞，且会游泳，且是黑色的

则：该动物是企鹅

规则 15 ：

如果：动物是鸟，且善飞

则：该动物是信天翁

利用上述15 条规则，可区分7 种动物。

（ 2 ）推理机设计：采用正向推理。

（ 3 ）实验代码

packag e tx ;

im port java.aw t.C heckbox ;

import java.aw t.* ;

im port java.aw t.event.* ;

im port javax .sw ing .* ;

public class R ZS ex tends J Frame implements A ction Listener

{ private sta tic JPanel jp = new JPanel();

private J L abel j l1=new J Label("请选择条件： ");

sta tic C heckbox[] C h eckbox=

///用数组创复选框

{new C heckbox ("有毛发 "),

new C heckbox ("有奶 "),

new C heckbox ("有羽毛 "),

new C heckbox ("会飞，且生蛋 "),

new C heckbox ("吃肉 "),

new C heckbox ("有犬齿，且有爪，且眼盯前方 "),

new C heckbox ("有蹄 "),

new C heckbox ("反刍动物 "),

new C heckbox ("黄褐色有暗斑点 "),

new C heckbox ("黄褐色有黑条纹 "),

new C heckbox ("暗斑点，长腿，长脖子 "),

new C heckbox ("黑条纹 "),

new C heckbox ("长腿，长脖子，黑色，不会飞 "),

new C heckbox ("不会飞，会游泳，黑色的 "),

new C heckbox ("善飞 ")

};

sta tic J B utton but1 =new JB utton("确定 ");

sta tic J B utton but2 =new JB utton("重置 ");

static J L abel lbl Im ag e = new J L abel( new Im ag e Icon("E:\\\照片\\\n ice.jpg "));

private J L abel j l2=new J Label("推出结果： ");

private J Label j l 3 =new J Label("");

public R ZS ( )

{///图形界面

jp.setL a y out( null);

jp.add( jl 1) ;

jl 1.setB ounds( 30 , 0 , 200 ,30 ) ;

for( i nt i = 0 ; i<=5 ; i++)

{

jp.add(C heckbox [ i] ) ; C

heckbox [ i ].setB ounds( 30 , 30 +i* 50 , 200 ,26 ) ;

}

for( i nt i = 5 ; i<=10 ; i++)

{

jp.add(C heckbox [ i] ) ;

C heckbox [ i] .setB ounds( 230 , 30 +( i-5 )* 50 , 200 ,26 ) ;

}

for( int i = 10 ; i<=14 ; i++)

{

jp.add(C heckbox [ i] ) ;

C heckbox [ i] .setB ounds( 430 , 30 +( i-10 )* 50 , 200 ,26 ) ;

}

jp.add( but1 ) ;

but1 .setB ounds( 30 , 280 , 100 ,30 ) ;

jp.add( but2 ) ;

but2 .setB ounds( 150 , 280 , 100 ,30 ) ;

jp.add( jl 2) ;

jl 2.setB ounds( 30 , 330 , 200 ,30 ) ;

jp.add( jl 3) ;

jl 3 .setB ounds( 30 , 380 , 200 ,30 ) ;

but1 .add A ctionListener( new A ctionListener()

{

public void actionPerform ed( A ctionEvent e)

{

///推理机 i

f(( C heckbox[ 0 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox[ 1 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 4 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 5] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 8 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("豹 ");

else i f( ( C heckbox [ 0 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 1 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 4 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 5] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 9 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("虎 ");

else i f( ( C heckbox [ 0 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 1 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 6 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 7 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 10 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("长颈鹿 ");

else i f( ( C heckbox [ 0 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 1 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 6 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 7 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 11 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("斑马 ");

else i f( ( C heckbox [ 2 ] .g etS ta te()==true) & & (C heckbox [ 12 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("鸵鸟 ");

else i f( ( C heckbox [ 2 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 3 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 13 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("企鹅 ");

else i f( ( C heckbox [ 2 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 3 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 14 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("信天翁 ");

else jl 3.setTex t("条件不足或出错，请重新勾选条件 ");

}

});

but2 .add A ctionListener( new A ctionListener()

{

public void actionPerform ed( A ctionEvent e)

{

///重置

for( i nt i=0 ; i<=14 ; i++)

{

} });

jl 3 .setTex t(""); C

heckbox [ i ].setS ta te( f a l s e); }

jp.add( lbl Imag e);

lbl I mag e .setB ounds(630 , 30 , 300 , 400 ) ;

this.add( jp);

this.setTitle("动物识别系统 ");

this.setB ounds( 100 ,100 ,1000 ,500 ) ;

this.setVisible( true);

}

public void actionPerform ed( A ctionEvent e) {

///TODO A uto-g enerated method stub

}

public static void m a in( S tring [ ] arg s)

{ new R ZS ( );

}

}

packag e tx ;

im port java.aw t.C heckbox ;

import java.aw t.* ;

im port java.aw t.event.* ;

im port javax .sw ing .* ;

public class R ZS ex tends J Frame implements A ction Listener

{ private sta tic JPanel jp = new JPanel();

private J L abel j l1=new J Label("请选择条件： ");

sta tic C heckbox[] C h eckbox=

{new C heckbox ("有毛发 "),

new C heckbox ("有奶 "),

new C heckbox ("有羽毛 "),

new C heckbox ("会飞，且生蛋 "),

new C heckbox ("吃肉 "),

new C heckbox ("有犬齿，且有爪，且眼盯前方 "),

new C heckbox ("有蹄 "),

new C heckbox ("反刍动物 "),

new C heckbox ("黄褐色有暗斑点 "),

new C heckbox ("黄褐色有黑条纹 "),

new C heckbox ("暗斑点，长腿，长脖子 "),

new C heckbox ("黑条纹 "),

new C heckbox ("长腿，长脖子，黑色，不会飞 "),

new C heckbox ("不会飞，会游泳，黑色的 "),

new C heckbox ("善飞 ")

};

sta tic J B utton but1 =new JB utton("确定 ");

sta tic J B utton but2 =new JB utton("重置 ");

static J L abel lbl Im ag e = new J L abel( n ew Im ag e Icon("E:\\\照片\\\n ice.jpg "));

private J L abel j l2=new J Label("推出结果： ");

private J Label j l 3 =new J Label("");

public R ZS ( )

{

jp.setL a y out( null);

jp.add( jl 1) ;

jl 1.setB ounds( 30 , 0 , 200 ,30 ) ;

for( i nt i = 0 ; i<=5 ; i++)

{

jp.add(C heckbox [ i] ) ; C

heckbox [ i ].setB ounds( 30 , 30 +i* 50 , 200 ,26 ) ;

}

for( i nt i = 5 ; i<=10 ; i++)

{

jp.add(C heckbox [ i] ) ;

C heckbox [ i] .setB ounds( 230 , 30 +( i-5 )* 50 , 200 ,26 ) ;

}

for( int i = 10 ; i<=14 ; i++)

{

jp.add(C heckbox [ i] ) ;

C heckbox [ i] .setB ounds( 430 , 30 +( i-10 )* 50 , 200 ,26 ) ;

}

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jp.add( but1 ) ;

but1 .setB ounds( 30 , 280 , 100 ,30 ) ;

jp.add( but2 ) ;

but2 .setB ounds( 150 , 280 , 100 ,30 ) ;

jp.add( jl 2) ;

jl 2.setB ounds( 30 , 330 , 200 ,30 ) ;

jp.add( jl 3) ;

jl 3 .setB ounds( 30 , 380 , 200 ,30 ) ;

but1 .add A ctionListener( new A ctionListener()

{

public void actionPerform ed( A ctionEvent e)

{

///推理机 i

f(( C heckbox[ 0 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox[ 1 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 4 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 5] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 8 ] .g etS ta te()==true))

///这里要把其它的复选框 .g etS ta te()==false，否则选择两种动物以上

会出错，但是我懒，没改。

j l3 .setTex t("豹 ");

else i f( ( C heckbox [ 0 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 1 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 4 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 5] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 9 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("虎 ");

else i f( ( C heckbox [ 0 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 1 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 6 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 7 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 10 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("长颈鹿 ");

else i f( ( C heckbox [ 0 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 1 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 6 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 7 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 11 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("斑马 ");

else i f( ( C heckbox [ 2 ] .g etS ta te()==true) & & (C heckbox [ 12 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("鸵鸟 ");

else i f( ( C heckbox [ 2 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 3 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 13 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("企鹅 ");

else i f( ( C heckbox [ 2 ] .g etS ta te()==true|||C heckbox [ 3 ] .g etS ta te()==true)

& & ( C heckbox [ 14 ] .g etS ta te()==true))

j l3 .setTex t("信天翁 ");

else jl 3.setTex t("条件不足或出错，请重新勾选条件 ");

}

});

but2 .add A ctionListener( new A ctionListener()

{

public void actionPerform ed( A ctionEvent e)

{

///重置

for( i nt i=0 ; i<=14 ; i++)

{

} });

jl 3 .setTex t(""); C

heckbox [ i ].setS ta te( f a l s e); }

jp.add( lbl Imag e);

lbl I mag e .setB ounds(630 , 30 , 300 , 400 ) ;

this.add( jp);

this.setTitle("动物识别系统 ");

this.setB ounds( 100 ,100 ,1000 ,500 ) ;

this.setVisible( true);

}

public void actionPerform ed( A ctionEvent e) { ///TODO A uto-g enerated method stub

}

public static void m a in( S tring [ ] arg s)

{ new R ZS ( );

}

}

（ 3 ）实验结果

例图 1 ：老虎

例图 2 ：鸵鸟

例图3 ：条件不足

例图 4 ：重置

四、实验小结：

（内容如下：

1 ．简述系统各模块设计思想。

2 ．总结（可以含错误分析、经验总结、编程心得等）

）

上交报告时，请删去上述红字。