人工智能實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué) #人工智能實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一狀態(tài)空間搜索實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)二A*算法實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)三子句消解實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)四化為子句集的九步法實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)五BP網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)溫馨提示：上述實(shí)驗(yàn)可以采用任何自己熟悉的語言來實(shí)現(xiàn)人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué) 實(shí)驗(yàn)一狀態(tài)空間搜索實(shí)驗(yàn)八數(shù)碼問題（必修，2學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫夂驼莆諣顟B(tài)空間搜索的策略實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求：在一個(gè)3X3的九宮中有18,這八個(gè)數(shù)及一個(gè)空格，隨機(jī)的擺放在其中的格子里，現(xiàn)要求實(shí)現(xiàn)這個(gè)問題:將該九宮格調(diào)整為某種有序的形式，調(diào)整的原則為每次只能將空格（上、下、左、右）相鄰的一個(gè)數(shù)字平移到空格中，試編程實(shí)現(xiàn)這一問題的求解二、實(shí)驗(yàn)原理及基本技

2、術(shù)路線圖（方框原理圖或程序流程圖）實(shí)驗(yàn)原理：算法分析：實(shí)驗(yàn)流程圖：三、所用儀器、材料（設(shè)備名稱、型號(hào)、規(guī)格等或使用軟件）硬件:軟件:四、實(shí)驗(yàn)方法、步驟（或：程序代碼或操作過程）1.實(shí)驗(yàn)步驟2實(shí).驗(yàn)源程序五、實(shí)驗(yàn)過程原始記錄（測(cè)試數(shù)據(jù)、圖表、計(jì)算等）六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果、分析和結(jié)論實(shí)驗(yàn)二A*算法實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí))一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模菏煜ず驼莆諉l(fā)式搜索的定義、估價(jià)函數(shù)和算法過程，并利用A*算法求解N數(shù)碼難題,理解求解流程和搜索順序。二、實(shí)驗(yàn)原理：A*算法是一種有序搜索算法，其特點(diǎn)在于對(duì)估價(jià)函數(shù)的定義上。對(duì)于一般的有序搜索,總是選擇f值最小的節(jié)點(diǎn)作為擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)。因此，f是根據(jù)需要找到一條最小代價(jià)路徑的觀點(diǎn)來估算節(jié)點(diǎn)的，

3、所以，可考慮每個(gè)節(jié)點(diǎn)n的估價(jià)函數(shù)值為兩個(gè)分量：從起始節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)n的代價(jià)以及從節(jié)點(diǎn)n到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的代價(jià)。三、實(shí)驗(yàn)條件：N數(shù)碼難題演示程序。IE6.0以上，可以上Internet。3A*U|e-Mot審口FtJniTcmet：KplnrEr1281015H46LO723139114：!：127XI2=1LII4呂趕15涙號(hào)ES.lA+HSinig:ClJlEs.AnFElf論匸2令日05-eKS的若。便時(shí)加仝靈*則立吿夾收.述耳癖中咽軍-卜的邪點(diǎn)為強(qiáng)51兀6E,熬入QLOSE叢ftJJESTSDDE15.,卯戍功：鋁#?若ETBWE不足目你弓點(diǎn)甩TJS產(chǎn)M岸建節(jié)點(diǎn)dWCSS叫|噬對(duì)舞叩列0C55I

4、M謹(jǐn)行下斑過社1：J強(qiáng)左刃5U7匚冏ndSCSBEiiT陽11囲撿fc十歸計(jì)電亡信UHSSflR)心屋滸序希機(jī)至QFE除中送召歎咼I昭陰I陡UtHI匡帝負(fù)稈怖ftJ二二二g二匚二二:二,總行謹(jǐn)盍何更豌庖三1ie_jJ_d實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1分別以8數(shù)碼和15數(shù)碼為例實(shí)際求解A*算法。畫出A*算法求解框圖。分析估價(jià)函數(shù)對(duì)搜索算法的影響。4分析A*算法的特點(diǎn)。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1開始演示。進(jìn)入N數(shù)碼難題演示程序，可選8數(shù)碼或者15數(shù)碼，點(diǎn)擊選擇數(shù)碼按鈕確定。第一次啟動(dòng)后，點(diǎn)擊兩次“缺省”或者“隨機(jī)”按鈕，才會(huì)出現(xiàn)圖片人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué) # #點(diǎn)擊“缺省棋局”，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)固定的初始節(jié)點(diǎn)。點(diǎn)擊“隨機(jī)生成

5、”，會(huì)產(chǎn)生任意排列的初始節(jié)點(diǎn)。算法執(zhí)行。點(diǎn)擊“連續(xù)執(zhí)行”則程序自動(dòng)搜索求解，并演示每一步結(jié)果；點(diǎn)擊“單步運(yùn)行”則每次執(zhí)行一步求解流程?！斑\(yùn)行速度”可自由調(diào)節(jié)。觀察運(yùn)行過程和搜索順序，理解啟發(fā)式搜索的原理。在下拉框中選擇演示“15數(shù)碼難題”，點(diǎn)擊“選擇數(shù)碼”確定選擇；運(yùn)行15數(shù)碼難題演示實(shí)例。5算法流程的任一時(shí)刻的相關(guān)狀態(tài)，以算法流程高亮、open表、close表、節(jié)點(diǎn)靜態(tài)圖、當(dāng)前擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)移動(dòng)圖等5種形式在按鈕上方同步顯示，便于深入學(xué)習(xí)理解A*算法。6根據(jù)程序運(yùn)行過程畫出A*算法框圖。其它可參考幫助文件。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：A*算法流程圖和算法框圖。試分析估價(jià)函數(shù)的值對(duì)搜索算法速度的影響根據(jù)A*算

6、法分析啟發(fā)式搜索的特點(diǎn)。人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué) 實(shí)驗(yàn)三子句消解實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫夂凶兞康淖泳淙绾问褂孟庖?guī)則，掌握子句消解的原理和規(guī)則，能熟練進(jìn)行任意兩個(gè)子句的消解，了解消解推理的某些常用規(guī)則。二、實(shí)驗(yàn)原理：對(duì)子句集進(jìn)行消解推理，得到相應(yīng)的結(jié)論。為了對(duì)含有變量的子句使用消解規(guī)則，我們必須找到一個(gè)置換，作用于父輩子句使其含有互補(bǔ)文字。消解兩個(gè)子句時(shí)，可能有一個(gè)以上的消解式，不過，在任何情況下最多有有限個(gè)消解式。三、實(shí)驗(yàn)條件子句消解推理演示程序。2IE6.0以上，可以上Internet。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：運(yùn)行并觀察演示實(shí)例。輸入新的子句，檢查消解結(jié)果。根據(jù)消解過程理解消解原理和常用

7、規(guī)則。五、實(shí)驗(yàn)步驟：默認(rèn)示例演示。進(jìn)入演示實(shí)例，點(diǎn)擊“演示實(shí)例1”，然后點(diǎn)擊“開始消解”，得到消解結(jié)果。分別運(yùn)行“演示實(shí)例2”和“演示實(shí)例3”，觀察消解結(jié)果，理解常用消解規(guī)則的應(yīng)用。自定義消解子句。點(diǎn)擊“系統(tǒng)重置”按鈕，再通過鍵盤與兩個(gè)按鈕“”與“V”輸入合法的子句，點(diǎn)擊“加入子句集”加入子句集，點(diǎn)擊“開始消解”，觀察消解結(jié)果。重復(fù)步驟3，多次輸入不同子句進(jìn)行消解，熟悉消解過程。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：熟悉消解過程，理解子句消解規(guī)則。給出自己輸入的待消解子句、消解結(jié)果和詳細(xì)過程。人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué)人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué)五五實(shí)驗(yàn)四化為子句集的九步法實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫夂驼莆障庠?/p>

8、理，熟悉謂詞公式化為子句集的九個(gè)步驟，理解消解推理規(guī)則，能把任意謂詞公式轉(zhuǎn)換成子句集。二、實(shí)驗(yàn)原理消解是可用于一定的子句公式的重要推理規(guī)則，任一謂詞演算公式可以化成一個(gè)子句集。通過九步法消解可以從這兩個(gè)父輩子句推導(dǎo)出一個(gè)新子句。九步法消解包括消去蘊(yùn)涵符號(hào)、減否定符轄域、對(duì)變量標(biāo)準(zhǔn)化、消去存在量詞、化為前束型、化為合取范式、消去全程量詞、消去合取符、更換變量名，依次變換即可得到子句集。三、實(shí)驗(yàn)條件：1子句集轉(zhuǎn)換演示程序。2IE6.0以上，可以上Internet。場(chǎng)化為子句集的九爭(zhēng)搖-rtcrasoftInternetE叩loner厝舞遊制硏萌制布熟悉謂詞公式轉(zhuǎn)換成子句集的步驟。.訶）人（呻）哪（

9、）WW），牡何?。?，純卩（已）冊(cè)（嘰巳）,（“（勺快卩j（巳）(Vy)p(y)(f(xj)wvy)LQaj)(y)他旳兩1眥弐“)帆側(cè)應(yīng)(“)懺丫和也)囲(y)塚(f(x,y)A(三y)Q*y)農(nóng)P(y)W(f(x,y)A(三q)Q*q)廠(0(y)VP(f(xj)Mx)VQ(Kj(X|i,y)A(rf(x)VQ(xj(x)A(Af)VP(f(Xr)fAf.；t)W(Xj(X)P(y)(f(i,y)AF(q)VQ(qJ(q)Fy)畀(f(y),陽:q)(qj(q)心廳喪qmr(x)）iA?（x）V（Vy）A（p（i）v（Vy）帥）（F（x艸F燉-舊X語注撿晉用去藍(lán)翻號(hào)誡否定能或3根甌楓4粧註銅

10、T消去全聽詞9更蛭空求岀錄耳課Giiw.ijii.zrozraniguiteszu.-trr辦陽黠也彗也棉$二貝D冠眈衛(wèi)四1出創(chuàng)Gppe:益豈睡從二醴JA置1玄工礁2SSIi：i6人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué) # 1對(duì)默認(rèn)謂詞公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換。進(jìn)入演示程序，點(diǎn)擊“語法檢查”，再依次點(diǎn)擊消解過程的九個(gè)步驟按鈕，得到消解結(jié)果。2自定義消解目標(biāo)。點(diǎn)擊“清除”刪除默認(rèn)公式，利用界面鍵盤輸入新的消解目標(biāo)，用“大寫字母”、“小寫字母”按鍵進(jìn)行輸入中的字母變換。語法檢查。點(diǎn)擊“語法檢查”檢查輸入謂詞公式的語法錯(cuò)誤。如無錯(cuò)誤，則依次點(diǎn)擊步驟按鈕進(jìn)行消解。重復(fù)運(yùn)行2、3步，熟悉消解原理和消解過程。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：

11、1了解每一步消解的規(guī)則和原則。2給出一個(gè)謂詞公式消解的詳細(xì)過程和結(jié)果分析消解原理的特點(diǎn)和原理。人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué) 實(shí)驗(yàn)五網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫夥聪騻鞑ゾW(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和原理，掌握反向傳播算法對(duì)神經(jīng)元的訓(xùn)練過程，了解反向傳播公式。通過構(gòu)建BP網(wǎng)絡(luò)實(shí)例，熟悉前饋網(wǎng)絡(luò)的原理及結(jié)構(gòu)。二、實(shí)驗(yàn)原理反向傳播（BP）算法是一種計(jì)算單個(gè)權(quán)值變化引起網(wǎng)絡(luò)性能變化值的較為簡(jiǎn)單的方法。BP算法過程從輸出節(jié)點(diǎn)開始，反向地向第一隱含層（即最接近輸入層的隱含層）傳播由總誤差引起的權(quán)值修正。BP網(wǎng)絡(luò)不僅含有輸入節(jié)點(diǎn)和輸出節(jié)點(diǎn)，而且含有一層或多層隱（層）節(jié)點(diǎn)。輸入信號(hào)先向前傳遞到隱節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過作用后，再把隱節(jié)點(diǎn)

12、的輸出信息傳遞到輸出節(jié)點(diǎn)，最后給出輸出結(jié)果。二、實(shí)驗(yàn)條件：BP網(wǎng)絡(luò)演示程序。IE5.0以上版本，能連通Internet。意諜瞬紀(jì)總或選中“自定義權(quán)”單選框自定義權(quán)各層權(quán)，在權(quán)值設(shè)置文本域設(shè)置權(quán)值后，單擊其后“確定”按鈕?；螂p擊下方列表框選項(xiàng)，相應(yīng)權(quán)值會(huì)在權(quán)值設(shè)置文本域出現(xiàn)，則進(jìn)行該權(quán)值修改后，單擊其后“確定”按鈕，修改后的權(quán)值會(huì)成功地列表框的原位修改。后兩種方式均會(huì)成功地激活“確定”按鈕。0X：諧器匚陽0.：1：.01:耳互疑0:HZ00：M：MXlJJ20：I.四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1通過BP數(shù)的1c如七2、鶴瑚矍配疋詡躍2觀察比較三化對(duì)于訓(xùn)練練果的的影響廳飾辺眾隹聖麗寸1化對(duì)于訓(xùn)訓(xùn)練囲果的影響列諸

13、肝五、實(shí)驗(yàn)步驟：設(shè)置各層個(gè)數(shù)，其擊確定層權(quán)值。學(xué)習(xí)參數(shù)動(dòng)量因子各層權(quán)值孔;Z/1新圧神玷經(jīng)元個(gè)個(gè)數(shù)0茨1滬閥中中二隱含?層層神按鈕，=就可?.C：-0.SE32=Sr-11：W1：d：:c-:IH各層神經(jīng)元然后再點(diǎn)成默認(rèn)的各學(xué)習(xí)速率、4步。用戶學(xué)習(xí)樣本設(shè)置，單文本域中出現(xiàn)“入層”字樣表示在單文本域中設(shè)置輸入層神經(jīng)元信號(hào)向量。單文本域中出現(xiàn)“出層”字樣表示在單文本域中設(shè)置輸出層神經(jīng)元信號(hào)向量。當(dāng)輸入已完成一個(gè)或一個(gè)以上模式對(duì)，“已設(shè)置完”單選框會(huì)成功地激活，如選中，則“校正網(wǎng)絡(luò)”按鈕會(huì)成功地激活。樣本列表框也具有如步3的雙擊修改功能?！靶ＵW(wǎng)絡(luò)”按鈕成功地激活后，單擊“校正網(wǎng)絡(luò)”按鈕，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)學(xué)

14、習(xí)。當(dāng)學(xué)習(xí)完成后，“較正結(jié)果如下：”列表框顯示校正學(xué)習(xí)后的結(jié)果，用戶可通過察看“學(xué)習(xí)”是否滿意。如滿意，則設(shè)置測(cè)試樣本，進(jìn)行測(cè)試“學(xué)習(xí)”效果。如不滿意，則可（重新設(shè)置初始權(quán)值、或?qū)W習(xí)樣本等方式）讓網(wǎng)絡(luò)重新“學(xué)習(xí)”。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)論：1BP網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)及BP算法的訓(xùn)練過程。2試述閾值函數(shù)和權(quán)值變化對(duì)BP網(wǎng)絡(luò)推理結(jié)果的影響。人工智能導(dǎo)論實(shí)驗(yàn)河南理工大學(xué) 狀態(tài)空間搜索實(shí)驗(yàn)樣例八數(shù)碼問題一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容實(shí)驗(yàn)?zāi)康模豪斫夂驼莆諣顟B(tài)空間搜索的策略實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要求：在一個(gè)3X3的九宮中有18,這八個(gè)數(shù)及一個(gè)空格，隨機(jī)的擺放在其中的格子里，現(xiàn)要求實(shí)現(xiàn)這個(gè)問題:將該九宮格調(diào)整為某種有序的形式，調(diào)整的原則為每次只能將空

15、格(上、下、左、右)相鄰的一個(gè)數(shù)字平移到空格中，試編程實(shí)現(xiàn)這一問題的求解二、實(shí)驗(yàn)原理及基本技術(shù)路線圖(方框原理圖或程序流程圖)實(shí)驗(yàn)原理：八數(shù)碼問題中，程序產(chǎn)生的隨機(jī)排列轉(zhuǎn)換成目標(biāo)共有兩種可能，而且這兩種不可能同時(shí)成立，也就是奇數(shù)排列和偶數(shù)排列。我們可以把一個(gè)隨機(jī)排列的數(shù)組從左到右從上到下用一個(gè)數(shù)組表示，例如8,7,1，5，2，6，3，4，0其中0代表空格。它在奇序列位置上。在這個(gè)數(shù)組中我們首先計(jì)算它能夠重排列出來的結(jié)果，公式就是：工(F(X)=Y，其中F(X),就是一個(gè)數(shù)他前面比這個(gè)數(shù)小的數(shù)的個(gè)數(shù)，Y為奇數(shù)和偶數(shù)個(gè)有一種解法。那么上面的數(shù)組我們就可以解出它的結(jié)果。算法分析：九宮問題的求解方法就

16、是交換空格(0)位置，直至到達(dá)目標(biāo)位置為止。圖形表示就是：因此使用715634871523A62,880種排法，數(shù)據(jù)量是非常大的，我:可知：九宮的所以排列有!種，也就是3搜索,需要記住每一個(gè)結(jié)點(diǎn)的排列形式，要是用數(shù)組記錄的話會(huì)占用很多的內(nèi)存,而令我們把數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)膲嚎s。使用DWO壓縮形式是每個(gè)數(shù)字用3位表示，亡1000,不能用3位表示，我使的5個(gè)字表示8所在的位置，就可以用DWORD表示了。用移位和或操作將數(shù)據(jù)逐個(gè)移入，比乘法速度要快點(diǎn)。定義了幾個(gè)結(jié)這樣用了就是3=27個(gè)字節(jié)，由于8的小技巧就是將8表示位000,R彭形式勺二進(jìn)制表然后用多出來的呆存,示形式30寸3果來存儲(chǔ)遍歷到了結(jié)果和搜索完

17、成后保存最優(yōu)路徑。實(shí)驗(yàn)流程圖：材料設(shè)備名稱、型號(hào)、規(guī)格等或使用軟件）三、所用儀器、硬件:個(gè)人計(jì)算機(jī)一臺(tái),軟件四、實(shí)驗(yàn)方法、步驟（或：程序代碼或操作過程） 實(shí).驗(yàn)步驟（）運(yùn)行軟件，新建工作空間，得文檔。（2）輸入源程序代碼，進(jìn)行編譯，調(diào)試運(yùn)行。（3）運(yùn)行結(jié)果，按提示要求輸入18這八個(gè)數(shù)，進(jìn)行程序測(cè)驗(yàn).實(shí)驗(yàn)源程序hash/記;錄空格（0）在序列中的位置/初始狀態(tài)目標(biāo)上移，下移，左移，右移/可移動(dòng)的四個(gè)方向a其中記錄的是上一個(gè)父節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的位置八*數(shù)*碼的輸入（在這里不做任何輸入檢查，均認(rèn)為輸入數(shù)據(jù)是正確的）inti,j;intsum,count,index;for(i=0;i9;i+)scanf(%

18、1d,&org.detaili);org.detaili|(org.position=i);for(i=0;i9;i+)/計(jì)/算逆序if(0=org.detaili)continue;for(j=0;ji;j+)sum+=(0!=org.detailj&org.detailjorg.detaili);for(i=0,index=0;i9;i+)計(jì)算初始狀態(tài)的值for(j=0,count=0;jorg.detaili;index+=Factorialorg.detaili*count;org.myindex=index+1;Endindex=sum%2?161328:322561;目標(biāo)狀態(tài)的值r

19、eturn;值的計(jì)算父狀態(tài)的值移動(dòng)的方向inlineintHashValue(Map&Parent,int&direct)inti=Parent.position;intnewindex=Parent.myindex;Bit*p=Parent.detail;switch(direct)caseUP:newindex-=3*40320;newindex+=(pi-2pi-3)?(Factorialpi3):(-Factorialpi-2);newindex+=(pi-1pi-3)?(Factorialpi3):(-Factorialpi-1);break;caseDOWN:newindex+=3

20、*40320;newindex-=(pi+2pi+3)?(Factorialpi+3):(-Factorialpi+2);newindex-=(pi+1pi+3)?(Factorialpi+3):(-Factorialpi+1);break;caseLEFT:returnnewindex-40320;break;caseRIGHT:returnnewindex+40320;break;returnnewindex;/*寬度*優(yōu)先搜索*/voidBfs()queueQueue;Queue.push(org);HashTableorg.myindex=-1;while(NOTQueue.empty

21、()Mapnode=Queue.front();Queue.pop();for(intk=0;k4;k+)Maptmp=node;tmp.position=node.position+derectionk;if(tmp.position8|(k1&tmp.position/3!=node.position/3)continue;tmp.myindex=HashValue(node,k);if(0!=HashTabletmp.myindex)continue;tmp.detailnode.position=tmp.detailtmp.position;/移動(dòng)空格tmp.detailtmp.position=0;HashTabletmp.myindex=node.myindex;狀態(tài)記錄到中if(node.my