人工智能清华大学出社课后答案.docx
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1、人工智能清华大学出社课后答案第三章 课后习题 4、AO*算法中,第7步从S中选一个节点,要求其子孙不在S中出现,讨论应如何实现对S的控制使得能有效地选出这个节点。如下图所示,若E的耗散值发生变化时,所提出的对S的处理方法应能正确工作。 错误!未找到引用源。 5、如何修改AO*算法使之能处理出现回路的情况。如下图所示,若节点C的耗散值发生变化时,所修改的算法能正确处理这种情况。 错误!未找到引用源。 6、对33的一字棋,设用+1和-1分别表示两选手棋子的标记,用0表示空格,试给出一字棋产生式系统的描述。 错误!未找到引用源。 7、写一个-搜索的算法。 错误!未找到引用源。 8、用一个9维向量C来
2、表示一字棋棋盘的格局,其分量根据相应格内的,空或的标记分别用+1,0,或-1来表示。试规定另一个9维向量W,使得点积CW可作为MAX选手估计非终端位置的一个有效的评价函数。用这个评价函数来完成几步极小-极大搜索,并分析该评价函数的效果。 第四章 课后习题 13、一个积木世界的状态由下列公式集描述: ONTABLE CLEAR ONTABLE CLEAR ON HEAVY ON WOODEN HEAVY ON 绘出这些公式所描述的状态的草图。 下列语句提供了有关这个积木世界的一般知识: 每个大的蓝色积木块是在一个绿色积木块上。 每个重的木制积木块是大的。 所有顶上没有东西的积木块都是蓝色的。 所
3、有木制积木块是蓝色的。 以具有单文字后项的蕴涵式的集合表示这些语句。绘出能求解哪个积木块是在绿积木块上这个问题的一致解图。 第五章 课后习题 1将下面的公式化成子句集 ( ( P Q) R) (P R) 2命题是数理逻辑中常用的公式,试使用归结法证明它们的正确性: a) P ( Q P ) b) ( P ( Q R ) (P Q) ( P R) c) ( Q P) (Q P) Q) 3 下列子句是否可以合一,如果可以,写出最一般合一置换 a) P(x, B, B) 和 P(A, y, z) b) P( g( f (v) , g(u) ) 和 P(x , x) c) P( x , f(x) )
4、和 P(y, y) d) P(y, y , B) 和 P( z, x , z) 4 解释 P( f (x, x), A) 和 P( f (y , f (y, A ) , A )为什么不能合一 5 将下列公式化为skolem子句形 a) (x) P(x) (x) Q(x) (x) ( P(x) Q(x) ) b) (x) ( P(x) (y) ( (z) Q(x , y) (z)R(y , x) ) ) c) (x) P(x) (x) ( (z) Q(x ,z ) (z)R(x , y , z) ) 6 用归结法证明:存在一个绿色物体,如果有如下条件存在: a) 如果可以推动的物体是蓝色的,那么
5、不可以推动的物体是绿色的 b) 所有的物体或者是蓝色的,或者是绿色的,但不能同时具有两种颜色。 c) 如果存在一个不能推动的物体,那么所有的可推动的物体是蓝色的。 d) 物体O1是可以推动的 e) 物体O2是不可以推动的 7 设S= P(x), Q(f(x), y) ,试写出H域上的元素,并写出S的一个基例。 答案部分 第一章 课后习题答案 说明:由于人工智能的很多题目都很灵活,以下解答仅供参考。 1、对N5、k3时,求解传教士和野人问题的产生式系统各组成部分进行描述,并画出状态空间图。 答: 1,综合数据库 定义三元组: 其中: 2,规则集 规则集可以用两种方式表示,两种方法均可。 第一种方
6、法: 按每次渡河的人数分别写出每一个规则,共(3 0)、(0 3)、(2 1)、(1 1)、(1 0)、(0 1)、(2 0)、(0 2)八种渡河的可能,因此共有16个规则。注意:这里没有(1 2),因为该组合在船上的传教士人数少于野人人数。 规则集如下: r1:IF (m, c, 1) THEN (m-3, c, 0) ,表示传教士在河左岸的人数。 ,表示野人在河左岸的认输。 ,b=1,表示船在左岸,b=0,表示船在右岸。 r2:IF (m, c, 1) THEN (m, c-3, 0) r3:IF (m, c, 1) THEN (m-2, c-1, 0) r4:IF (m, c, 1) T
7、HEN (m-1, c-1, 0) r5:IF (m, c, 1) THEN (m-1, c, 0) r6:IF (m, c, 1) THEN (m, c-1, 0) r7:IF (m, c, 1) THEN (m-2, c, 0) r8:IF (m, c, 1) THEN (m, c-2, 0) r9 :IF (m, c, 0) THEN (m+3, c, 1) r10:IF (m, c, 0) THEN (m, c+3, 1) r11:IF (m, c, 0) THEN (m+2, c+1, 1) r12:IF (m, c, 0) THEN (m+1, c+1, 1) r13:IF (m,
8、 c, 0) THEN (m+1, c, 1) r14:IF (m, c, 0) THEN (m, c+1, 1) r15:IF (m, c, 0) THEN (m+2, c, 1) r16:IF (m, c, 0) THEN (m, c+2, 1) 第二种方法: 将规则集综合在一起,简化表示。规则集如下: r1:IF (m, c, 1) and 0= j or i=0) THEN (m-i, c-j, 0) r2:IF (m, c, 0) and 0= j or i=0) THEN (m+i, c+j, 1) 3,初始状态:(5, 5, 1) 4,结束状态:(0, 0, 0) 2、对量水问题
9、给出产生式系统描述,并画出状态空间图。 有两个无刻度标志的水壶,分别可装5升和2升的水。设另有一水缸,可用来向水壶灌水或倒出水,两个水壶之间,水也可以相互倾灌。已知5升壶为满壶,2升壶为空壶,问如何通过倒水或灌水操作,使能在2升的壶中量出一升的水来。 答: 1,综合数据库 定义两元组: 其中:0=L5=5,表示容量为5升的壶的当前水量。 0=L2=2,表示容量为2升的壶的当前水量。 2,规则集 r1:IF (L5, L2) THEN (5, L2) /* 将L5灌满水 */ r2:IF (L5, L2) THEN (L5, 2) /* 将L2灌满水 */ r3:IF (L5, L2) THEN
10、 (0, L2) /* 将L5水到光 */ r4:IF (L5, L2) THEN (L5, 0) /* 将L2水到光 */ r5:IF (L5, L2) and L5+L25 THEN (5, L5+L2-5) /* L2到入L5中 */ r7:IF (L5, L2) and L5+L25 THEN (L5+L2-2, 2) /* L5到入L2中 */ 3,初始状态:(5, 0) 4,结束条件:(x, 1),其中x表示不定。当然结束条件也可以写成:(0, 1) 3、对梵塔问题给出产生式系统描述,并讨论N为任意时状态空间的规模。 相传古代某处一庙宇中,有三根立柱,柱子上可套放直径不等的N个圆盘
11、,开始时所有圆盘都放在第一根柱子上,且小盘处在大盘之上,即从下向上直径是递减的。和尚们的任务是把所有圆盘一次一个地搬到另一个柱子上去,且小盘只许在大盘之上。问和尚们如何搬法最后能完成将所有的盘子都移到第三根柱子上。 求N2时,求解该问题的产生式系统描述,给出其状态空间图。讨论N为任意时,状态空间的规模。 答: 1,综合数据库 定义三元组:(A, B, C) 其中A, B, C分别表示三根立柱,均为表,表的元素为1N之间的整数,表示N个不同大小的盘子,数值小的数表示小盘子,数值大的数表示大盘子。表的第一个元素表示立柱最上面的柱子,其余类推。 2,规则集 为了方便表示规则集,引入以下几个函数: f
12、irst(L):取表的第一个元素,对于空表,first得到一个很大的大于N的数值。 tail(L):取表除了第一个元素以外,其余元素组成的表。 cons(x, L):将x加入到表L的最前面。 规则集: r1: IF (A, B, C) and (first(A) first(B) THEN (tail(A), cons(first(A), B), C) r2: IF (A, B, C) and (first(A) first(C) THEN (tail(A), B, cons(first(A), C) r3: IF (A, B, C) and (first(B) first(C) THEN (
13、A, tail(B), cons(first(B), C) r4: IF (A, B, C) and (first(B) first(A) THEN (cons(first(B), A), tail(B), C) r5: IF (A, B, C) and (first(C) first(A) THEN (cons(first(C), A), B, tail(C) r6: IF (A, B, C) and (first(C) first(B) THEN (A, cons(first(C), B), tail(C) 3,初始状态:,) 4,结束状态:) 问题的状态规模: 每一个盘子都有三中选择:在
14、A上、或者在B上、或者在C上,共N个盘子,所以共有 4、对猴子摘香蕉问题,给出产生式系统描述。 一个房间里,天花板上挂有一串香蕉,有一只猴子可在房间里任意活动。设房间里还有一只可被猴子移动的箱子,且猴子登上箱子时才能摘到香蕉,问猴子在某一状态下,如何行动可摘取到香蕉。 答: 1,综合数据库 定义5元组: 其中: M:猴子的位置 种可能。即问题的状态规模为。 B:香蕉的位置 Box:箱子的位置 On=0:猴子在地板上 On=1:猴子在箱子上 H=0:猴子没有抓到香蕉 H=1:猴子抓到了香蕉 2,规则集 r1: IF (x, y, z, 0, 0) THEN (w, y, z, 0, 0) 猴子从
15、x处走到w处 r2: IF (x, y, x, 0, 0) THEN (z, y, z, 0, 0) 如果猴子和箱子在一起,猴子将箱子推到z处 r3: IF (x, y, x, 0, 0) THEN (x, y, x, 1, 0) 如果猴子和箱子在一起,猴子爬到箱子上 r4: IF (x, y, x, 1, 0) THEN (x, y, x, 0, 0) 如果猴子在箱子上,猴子从箱子上下来 r5: IF (x, x, x, 1, 0) THEN (x, x, x, 1, 1) 如果箱子在香蕉处,猴子在箱子上,猴子摘到香蕉 其中x, y, z, w为变量 3,初始状态 4,结束状态 其中x1x4
16、为变量。 5、对三枚钱币问题给出产生式系统描述及状态空间图。 设有三枚钱币,其排列处在正、正、反状态,现允许每次可翻动其中任意一个钱币,问只许操作三次的情况下,如何翻动钱币使其变成正、正、正或反、反、反状态。 答: 1,综合数据库 定义四元组: 其中x,y,x0,1,1表示钱币为正面,0表示钱币为方面。n=0,1,2,3,表示当前状态是经过n次翻钱币得到的。 2,规则库 r1: IF (x, y, z, n) THEN (x, y, z, n+1) r2: IF (x, y, z, n) THEN (x, y, z, n+1) r3: IF (x, y, z, n) THEN (x, y, z
17、, n+1) 其中x表示对x取反。 3,初始状态 (1, 1, 0, 0) 4,结束状态 (1, 1, 1, 3) 或者(0, 0, 0, 3) 6、说明怎样才能用一个产生式系统把十进制数转换为二进制数,并通过转换141.125这个数为二进制数,阐明其运行过程。 提示:将十进制数分为整数部分和小数部分两部分。用四元组(a, b, c, d)表示综合数据库,其中a, b表示到目前为止还没有转换的十进制数的整数部分和小数部分,c, d表示已经转换得到的二进制数的整数部分和小数部分。然后根据十进制数转换二进制数的原理,分别定义整数的转换规则和小数的转换规则,一次规则的执行,转换得到二进制数的一位。
18、7、设可交换产生式系统的一条规则R可应用于综合数据库D来生成出D,试证明若R存在逆,则可应用于D的规则集等同于可应用于D的规则集。 答: 设规则R的逆用R表示。由题意有R应用于D后,得到数据库D,由可交换系统的性质, 有: rule(D)rule(D) 其中rule(D)表示可应用于D的规则集合。 由于R是R的逆,所以R应用于D后,得到数据库D。同样由可交换系统的性质, 有: rule(D)rule(D) 综合上述两个式子,有rule(D)rule(D)。 8、一个产生式系统是以整数的集合作为综合数据库,新的数据库可通过把其中任意一对元素的乘积添加到原数据库的操作来产生。设以某一个整数子集的出
19、现作为目标条件,试说明该产生式系统是可交换的。 答: 说明一个产生式系统是可交换的,就是要证明该产生式系统满足可交换产生式系统的三条性质。 该产生式系统以整数的集合为综合数据库,其规则是将集合中的两个整数相乘后加入到数据库中。由于原来数据库是新数据库的子集,所以原来的规则在新数据库中均可以使用。所以满足可交换产生式系统的第一条性质。 该产生式系统以某个整数的子集的出现为目标条件,由于规则执行的结果只是向数据库中添加数据,如果原数据库中已经满足目标了,即出现了所需要的整数子集,规则的执行结果不会破坏该整数子集的出现,因此新的数据库仍然会满足目标条件。满足可交换产生式系统的第二个性质。 设D是该产
20、生式系统的一个综合数据库。对D施以一个规则序列后,得到一个新的数据库D。该规则序列中的有些规则有些是可以应用于D的,这些规则用R1表示。有些规则是不能应用于D的,这些规则用R2表示。由于R1中的规则可以直接应用与D,所以R1中规则的应用与R2中规则的执行结果无关,也与1中其他的规则的执行无关。所以可以认为,先将R1中所有的规则对D应用,然后再按照原来的次序应用R2中的规则。因此对于本题的情况,这样得到的综合数据库与D是相同的。而由于R1中一条规则的执行与其他的规则无关,所以R1中规则的执行顺序不会影响到最终的结果。因此满足可交换产生式系统的第三个条件。 因此这样一个产生式系统是一个可交换的产生
21、式系统。 第二章 习题答案 1、用回溯策略求解如下所示二阶梵塔问题,画出搜索过程的状态变化示意图。 对每个状态规定的操作顺序为:先搬1柱的盘,放的顺序是先2柱后3柱;再搬2柱的盘,放的顺序是先3柱后1柱;最后搬3柱的盘,放的顺序是先1柱后2柱。 答: 为了方便起见,我们用(AB)这样的表表示一个状态。这样得到搜索图如下: 2、滑动积木块游戏的棋盘结构及某一种将牌的初始排列结构如下: 其中B表示黑色将牌,W表示白色将牌,E表示空格。游戏的规定走法是: 任意一个将牌可以移入相邻的空格,规定其耗散值为1; 任意一个将牌可相隔1个或2个其他的将牌跳入空格,规定其耗散值等于跳过将牌的数目;游戏要达到的目
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