清华大学《人工智能导论》课程电子教案(一)优质PPT.ppt
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0m,c3,b0,12，初始状态（3，3，1）3，目标状态（结束状态）（0，0，0）11M-C问题（续3）4，规则集IF（m,c,1）THEN（m-1,c,0）IF（m,c,1）THEN（m,c-1,0）IF（m,c,1）THEN（m-1,c-1,0）IF（m,c,1）THEN（m-2,c,0）IF（m,c,1）THEN（m,c-2,0）12M-C问题（续4）IF（m,c,0）THEN（m+1,c,1）IF（m,c,0）THEN（m,c+1,1）IF（m,c,0）THEN（m+1,c+1,1）IF（m,c,0）THEN（m+2,c,1）IF（m,c,0）THEN（m,c+2,1）5，控制策略：
（略）13M-C问题（第二种方法）4，规则集：
IF（m,c,1）AND1i+j2THEN（m-i,c-j,0）IF（m,c,0）AND1i+j2THEN（m+i,c+j,1）14猴子摘香蕉问题cab15猴子摘香蕉问题（续1）1，综合数据库（M,B,Box,On,H）M：
猴子的位置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16猴子摘香蕉问题（续2）2，初始状态（c,a,b,0,0）3，结束状态（x1,x2,x3,x4,1）其中x1x4为变量。
17猴子摘香蕉问题（续3）4，规则集r1:
IF（x,y,z,0,0）THEN（w,y,z,0,0）r2:
IF（x,y,x,0,0）THEN（z,y,z,0,0）r3:
IF（x,y,x,0,0）THEN（x,y,x,1,0）r4:
IF（x,y,x,1,0）THEN（x,y,x,0,0）r5:
IF（x,x,x,1,0）THEN（x,x,x,1,1）其中x,y,z,w为变量181.4产生式系统的特点l数据驱动l知识的无序性l控制系统与问题无关l数据、知识和控制相互独立191.5产生式系统的类型l正向、逆向、双向产生式系统l可交换的产生式系统l可分解的产生式系统20第二章产生式系统的搜索策略l内容：
状态空间的搜索问题。
l搜索方式：
盲目搜索启发式搜索l关键问题：
如何利用知识，尽可能有效地找到问题的解（最佳解）。
21产生式系统的搜索策略（续1）S0Sg22产生式系统的搜索策略（续2）l讨论的问题：
有哪些常用的搜索算法。
问题有解时能否找到解。
找到的解是最佳的吗？
什么情况下可以找到最佳解？
求解的效率如何。
232.1回溯策略l例：
皇后问题24（）25（）Q（1,1）26（）QQ（1,1）（1,1）（2,3）27（）Q（1,1）（1,1）（2,3）28（）QQ（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）29（）QQ（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）Q（1,1）（2,4）（3.2）30（）QQ（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）（1,1）（2,4）（3.2）31（）Q（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）（1,1）（2,4）（3.2）32（）（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）（1,1）（2,4）（3.2）33（）（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）（1,1）（2,4）（3.2）Q（1,2）34（）（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）（1,1）（2,4）（3.2）Q（1,2）Q（1,2）（2,4）35（）（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）（1,1）（2,4）（3.2）Q（1,2）Q（1,2）（2,4）Q（1,2）（2,4）（3,1）36（）（1,1）（1,1）（2,3）（1,1）（2,4）（1,1）（2,4）（3.2）Q（1,2）Q（1,2）（2,4）Q（1,2）（2,4）（3,1）Q（1,2）（2,4）（3,1）（4,3）37递归的思想当前状态目标状态g38一个递归的例子intListLenght（LIST*pList）if（pList=NULL）return0;
elsereturnListLength（pList-next）+1;
NULLpLIST12339回溯搜索算法BACKTRACK（DATA）DATA：
当前状态。
返回值：
从当前状态到目标状态的路径（以规则表的形式表示）或FAIL。
40回溯搜索算法递归过程BACKTRACK（DATA）1,IFTERM（DATA）RETURNNIL;
2,IFDEADEND（DATA）RETURNFAIL;
3,RULES:
=APPRULES（DATA）;
4,LOOP:
IFNULL（RULES）RETURNFAIL;
5,R:
=FIRST（RULES）;
6,RULES:
=TAIL（RULES）;
7,RDATA:
=GEN（R,DATA）;
8,PATH:
=BACKTRACK（RDATA）;
9,IFPATH=FAILGOLOOP;
10,RETURNCONS（R,PATH）;
41存在问题及解决办法l解决办法：
对搜索深度加以限制记录从初始状态到当前状态的路径当前状态l问题：
深度问题死循环问题42回溯搜索算法1BACKTRACK1（DATALIST）DATALIST：
从初始到当前的状态表（逆向）返回值：
43回溯搜索算法11,DATA:
=FIRST（DATALIST）2,IFMENBER（DATA,TAIL（DATALIST）RETURNFAIL;
3,IFTERM（DATA）RETURNNIL;
4,IFDEADEND（DATA）RETURNFAIL;
5,IFLENGTH（DATALIST）BOUNDRETURNFAIL;
7,LOOP:
8,R:
44回溯搜索算法1（续）9,RULES:
10,RDATA:
11,RDATALIST:
=CONS（RDATA,DATALIST）;
12,PATH:
=BACKTRCK1（RDATALIST）13,IFPATH=FAILGOLOOP;
14,RETURNCONS（R,PATH）;
45一些深入的问题l失败原因分析、多步回溯QQ46一些深入问题（续）l回溯搜索中知识的利用基本思想（以皇后问题为例）：
尽可能选取划去对角线上位置数最少的。
QQQQ3223472.2图搜索策略l问题的引出回溯搜索：
只保留从初始状态到当前状态的一条路径。
图搜索：
保留所有已经搜索过的路径。
48一些基本概念l节点深度：
根节点深度=0其它节点深度=父节点深度+1012349一些基本概念（续1）l路径设一节点序列为（n0,n1,nk），对于i=1,k，若节点ni-1具有一个后继节点ni，则该序列称为从n0到nk的路径。
l路径的耗散值一条路径的耗散值等于连接这条路径各节点间所有耗散值的总和。
用C（ni,nj）表示从ni到nj的路径的耗散值。
50一些基本概念（续1）l扩展一个节点生成出该节点的所有后继节点，并给出它们之间的耗散值。
这一过程称为“扩展一个节点”。
51一般的图搜索算法1,G=G0（G0=s）,OPEN:
=（s）;
2,CLOSED:
=（）;
3,LOOP:
IFOPEN=（）THENEXIT（FAIL）;
4,n:
=FIRST（OPEN）,REMOVE（n,OPEN）,ADD（n,CLOSED）;
5,IFGOAL（n）THENEXIT（SUCCESS）;
6,EXPAND（n）mi,G:
=ADD（mi,G）;
52一般的图搜索算法（续）7,标记和修改指针：
ADD（mj,OPEN）,并标记mj到n的指针；
计算是否要修改mk、ml到n的指针；
计算是否要修改ml到其后继节点的指针；
8,对OPEN中的节点按某种原则重新排序；
9,GOLOOP；
53节点类型说明.mjmkml54修改指针举例123456s55修改指针举例（续1）123456s56123456修改指针举例（续2）s57123456修改指针举例（续3）s582.3无信息图搜索过程l深度优先搜索l宽度优先搜索59深度优先搜索1,G:
=G0（G0=s）,OPEN:
=（s）,CLOSED:
2,LOOP:
3,n:
=FIRST（OPEN）;
4,IFGOAL（n）THENEXIT（SUCCESS）;
5,REMOVE（n,OPEN）,ADD（n,CLOSED）;
6,IFDEPTH（n）DmGOLOOP;
7,EXPAND（n）mi,G:
8,IF目标在mi中THENEXIT（SUCCESS）;
9,ADD（mj,OPEN）,并标记mj到n的指针;
10,GOLOOP;
60231847652318476528314765231847652831476528316475283147652831647528316475283714658321476528143765283145761237846512384765283641752831675483214765283714652814376528314576123456789abcd12384765目标61深度优先搜索的性质l一般不能保证找到最优解l当深度限制不合理时，可能找不到解，可以将算法改为可变深度限制l最坏情况时，搜索空间等同于穷举l与回溯法的差别：
图搜索l是一个通用的与问题无关的方法62宽度优先搜索1,G:
IFOPEN=（）
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