人工智能程序设计语言-2015分解优秀PPT.ppt
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1、人工智能程序设计语言人工智能程序设计语言华北电力高校计算机系华北电力高校计算机系 10/30/20221内容内容综述函数型程序设计语言LISP逻辑性程序设计语言PROLOGPROLOG程序设计10/30/20222华北电力高校华北电力高校内容内容综述函数型程序设计语言LISP逻辑性程序设计语言PROLOGPROLOG程序设计10/30/20223华北电力高校华北电力高校综述综述人工智能所解决的问题并非一般的数值计算或数据处理问题是要实现对脑功能的模拟和再现人工智能程序面对问题面对逻辑支持学问表示能描述逻辑关系和抽象概念处理对象更多的是学问,或者说是符号常规程序设计语言受限10/30/20224
2、华北电力高校华北电力高校综述综述人工智能程序设计语言函数型语言逻辑性语言面对对象语言混合型语言10/30/20225华北电力高校华北电力高校综述综述-函数型语言函数型语言函数型语言LISP是一种函数型程序设计语言。LISP程序由一组函数组成,程序的执行过程就是一系列的函数调用和求值过程。但LISP还不是纯函数型语言,精确地讲,它是基于-函数的语言。除LISP外,20世纪70年头J.Backus还提出了一种称为FP的所谓纯函数型程序设计语言。但该语言现在还限于理论探讨,实现上还存在确定困难。10/30/20226华北电力高校华北电力高校综述综述-逻辑型语言逻辑型语言逻辑型语言逻辑型程序设计语言起
3、源于PROLOG(PROgramminginLOGic)。PROLOG语言首先由法国马塞高校的Colmerauer和它的探讨小组于1972年研制成功,后来在欧洲得到进一步发展。特殊是1981年日本宣布要以PROLOG作为他们正在研制的新一代计算机智能计算机的核心语言,更使PROLOG举世瞩目,快速风靡世界。10/30/20227华北电力高校华北电力高校综述综述-逻辑型语言逻辑型语言现在PROLOG几乎在人工智能的全部领域都获得了应用,成为与LISP并驾齐驱的甚至更加流行的智能程序设计语言。由于PROLOG语言是一种逻辑型程序设计语言,因此用它编写的程序也就是逻辑程序,即在PROLOG程序中一般
4、不需告知计算机“怎么做”,而只需告知它“做什么”。因此,PROLOG亦属陈述性语言。与通常的过程性程序设计语言相比,PROLOG是更高级的语言。10/30/20228华北电力高校华北电力高校综述综述-面对对象语言面对对象语言面对对象语言面对对象语言 20世纪世纪80年头以来,面对对象程序设年头以来,面对对象程序设计计(ObjectOrientedProgramming,简称,简称OOP)异军突起,发展快速。异军突起,发展快速。OOP以其信息隐藏、封以其信息隐藏、封装、继承、多态、消息传递等一系列优良机制,装、继承、多态、消息传递等一系列优良机制,大大改善了软件的困难性、模块性、重用性和大大改善
5、了软件的困难性、模块性、重用性和可维护性,有望从根本上解决软件的生产效率可维护性,有望从根本上解决软件的生产效率问题。另一方面,由于面对对象程序设计的类、问题。另一方面,由于面对对象程序设计的类、对象、继承等概念,与人工智能特殊是学问表对象、继承等概念,与人工智能特殊是学问表示和学问库产生了自然的联系。示和学问库产生了自然的联系。10/30/20229华北电力高校华北电力高校综述综述-混合型语言混合型语言混合型语言混合型语言 1.函数型与逻辑型相结合的语言函数型与逻辑型相结合的语言 函数型与逻辑型语言的结合方式有耦合函数型与逻辑型语言的结合方式有耦合型和统一型两类。型和统一型两类。统一型又可分
6、为具有归结语统一型又可分为具有归结语义的函数型语言和集成式语言两个子类。义的函数型语言和集成式语言两个子类。耦合型语言意为将具有归约语义的函数耦合型语言意为将具有归约语义的函数型语言和具有归结语义的逻辑型语言组合在一型语言和具有归结语义的逻辑型语言组合在一起起,并在二者之间供应一个接口而形成的一种并在二者之间供应一个接口而形成的一种混合型语言。混合型语言。其典型代表有:其典型代表有:10/30/202210华北电力高校华北电力高校综述综述-混合型语言混合型语言(1)LOGLISP。该语言在LISP的基础上增加了表达合一、回溯等机制的系统函数,从而在保持LISP特色的同时又有了逻辑程序设计实力。
7、(2)FUNLOG。该语言在PROLOG之外又增加了函数定义机制,系统以归结语义执行PROLOG程序,以归约语义求解函数。(3)POPLOG。这是POP-11、PROLOG和LISP的混合型语言,三种成分各有一个增量式编译器。具有归结语义的函数型语言又可分为N-语言、F-语言和R语言。10/30/202211华北电力高校华北电力高校综述综述-混合型语言混合型语言2.函数型与面对对象相结合的语言函数型与面对对象相结合的语言 在在LISP语言的基础上再扩充面对对象机制而产生语言的基础上再扩充面对对象机制而产生的语言的语言,称为函数型的面对对象程序设计语言称为函数型的面对对象程序设计语言(亦称为亦称
8、为面对对象的面对对象的LISP)。这种语言现已成为一个家族这种语言现已成为一个家族,其中其中比较著名的有:比较著名的有:(1)Flavors 由由 MIT 的的 Lisp Machine 小组于小组于 1979 年研制而成年研制而成,它的基语言是它的基语言是Symbolics Common LISP。(2)LOOPS(Lisp-Object-OrientedProgramming System)。它是在。它是在InterLisp-D环境上环境上实现的基于实现的基于LISP的的OOP语言语言,由由Xerox公司于公司于1983年年推出。推出。10/30/202212华北电力高校华北电力高校综述综
9、述-混合型语言混合型语言(3)CommonLoops。它是基于CommonLisp的函数型OOP语言,由Xerox公司于1985年推出。(4)CLOS(CommonLispObjetcSystem)。它是Xerox公司于1986年推出的一个CommonLoops与NewFlavors的后继产品。(5)CommonObjects。它是由HP公司于19831985年实现的又一个基于CommonLisp的OOP语言。(6)OBJ2也是一种面对对象的函数型语言。10/30/202213华北电力高校华北电力高校综述综述-混合型语言混合型语言3.逻辑型与面对对象相结合的语言逻辑型与面对对象相结合的语言 这
10、类语言著名的有这类语言著名的有:(1)SPOOL。日本。日本IBM分部于分部于1985年推出年推出的以面对对象思想扩充的的以面对对象思想扩充的PROLOG语言。语言。(2)Orient 84K。Keio高校于高校于1984年发表年发表的基于的基于PROLOG和和Smalltalk 的并行执行语言。的并行执行语言。(3)Vulan。一种面对对象的逻辑型语言。一种面对对象的逻辑型语言。10/30/202214华北电力高校华北电力高校内容内容综述函数型程序设计语言LISP逻辑性程序设计语言PROLOGPROLOG程序设计10/30/202215华北电力高校华北电力高校函数型程序设计语言函数型程序设计
11、语言LISPLISP是第一个人工智能程序设计语言LIStProcessing,表处理语言1960年由MIT的麦卡锡和他的探讨小组设计,擅长表处理,即符号处理很多人工智能系统用LISP语言编写LISP被誉为人工智能的数学,是人工智能探讨和开发的主要工具10/30/202216华北电力高校华北电力高校函数型程序设计语言函数型程序设计语言LISPLISP语言的主要特点:LISP程序由一组函数组成,程序的执行过程是函数的调用过程程序和数据在形式上是相同的,即都是符号表达式,简称为S表达式递归是LISP语言的主要限制结构程序以交互方式运行10/30/202217华北电力高校华北电力高校LISP的程序结构
12、的程序结构LISP的程序一般由函数的定义和函数的调用两部分组成。其一般格式为:(DEFUN()()()()()()“DEFUN”是定义函数的关键字“函数名”可以是系统的内部函数(名),也可以是用户用DEFUN定义的函数(名)10/30/202218华北电力高校华北电力高校一个一个LISP程序程序(DEFUNHANOI(abcn)(COND(=n1)(MOVE-DISKac)(T(HANOIacb(-n1)(MOVE-DISKac)(HANOIbac(-n1)(DEFUNMOVE-DISK(fromto)(TERPRI)(PRINCMoveDiskFrom)(PRINCfrom)(PRINCTo
13、)(PRINCto)(HANOIabc3)两个函数前者调用后者函数调用部分只有一个函数调用10/30/202219华北电力高校华北电力高校LISP的基本函数的基本函数LISP的函数一律运用前缀表示方式,分为内部函数(基本或系统函数)和用户自定义函数两类基本函数的种类有十多个,仅给出主要的几类表处理函数算数函数求值与赋值函数谓词函数条件函数10/30/202220华北电力高校华北电力高校表处理函数表处理函数表处理是LISP的主要特色,下面仅给出最常用的几个:1)CAR函数功能取出表中的表头。如CAR(LISPLanguageProgram)返回值 LISP2)CDR函数功能取出表中的表尾如(CD
14、R(LISPLanguageProgram)返回值(LanguageProgram)10/30/202221华北电力高校华北电力高校表处理函数表处理函数3)CONS函数功能将S表达式作为表头加到表中去如(CONSMy(LISPLanguageProgram)返回值(MyLISPLanguageProgram)4)APPEND函数功能将n个表中的元素合并成一个新表如(APPEND(TIGERLION)(DOGCAT)返回值(TIGERLIONDOGCAT)5)LIST函数功能把n个S表达式作为元素构成一张新表如(LISTYELLOWREDBLUE)返回值(YELLOWREDBLUE)10/30/
15、202222华北电力高校华北电力高校算术函数算术函数LISP的算术表达式也是用函数表示的,称为算术函数举例说明(+25)表示2+5,返回值为7(-(*48)(/105)表示48-10/5,返回值为3010/30/202223华北电力高校华北电力高校求值与赋值函数求值与赋值函数撇号是禁止求值函数QUOTE的简写形式赋值函数有多个SET函数是最基本的一个功能把S表达式赋给变量例如:(SETX8);X得到值8(SETY(abc);Y得到值(abc)(SETZ(CDRY);Z得到值(bc)10/30/202224华北电力高校华北电力高校谓词函数谓词函数返回值为逻辑值真或假的函数称为谓词函数真和假分别用
16、T和NIL表示谓词函数也有多个,仅给出常用的几个:(1)原子谓词ATOM功能检测其参数是否为原子,是则T,否则NIL例如:(ATOMa);返回T(ATOM(ab);返回NIL10/30/202225华北电力高校华北电力高校谓词函数谓词函数(2)相等谓词EQUAL功能推断两个参数是否逻辑相等例如:(EQUALaa);返回T(EQUAL(ab)(ac);返回NIL(3)判空表函数NULL功能推断参数是否为空表,是则返回T,否则返回NIL10/30/202226华北电力高校华北电力高校条件函数条件函数条件函数类似于分支语句,其作用是限制程序的流程格式(COND(P1e1)(P2e2)(Pnen)其中
17、Pi(i=1,.,n)为谓词,ei(i=1,.,n)为一个或多个S表达式功能假如P1为真,则COND函数的值为e1。否则,推断P2,直到某个Pi真为止,然后将对应的ei作为函数值。若没有一个Pi的值为非NIL,则COND的返回值为NIL。特殊地,Pi也可以为逻辑常量T,这时则对其对应的各表达式求值,并把最终一个表达式的值作为COND的返回值10/30/202227华北电力高校华北电力高校条件函数条件函数例如:(COND(NULLx)0)(ATOMx)1)(LISTPx)(LENGTHx)其语义是,若x的值为NIL,则COND的返回值为0;若x为原子,则COND的返回值为1;若x的值为表,则CO
18、ND的返回值为表的长度10/30/202228华北电力高校华北电力高校自定义函数自定义函数自定义函数的格式为:(DEFUN()其中函数体,又可能是用户自定义的函数或LISP基本函数的某种组合10/30/202229华北电力高校华北电力高校例例 定义求定义求N!的的LISP函数函数阶乘的公式是n!n(n-1)!1!10!1其LISP函数如下:(DEFUNN!(n)(COND(=n0)1)(=n1)1)(T(*n(N!(-n1)该函数的最终一行中又调用了它自己这个函数N!是递归定义的10/30/202230华北电力高校华北电力高校例例 HANOI(DEFUNHANOI(abcn)当只有一个盘子时,
19、干脆将a上的盘子移动到c上(COND(n1)(MOVEDISKac)其他状况,通过递归,先将柱a上的n1个盘子通过柱c移到柱b上(T(HANOIacb(n1)再将柱a上的一个盘子移动到柱c上(MOVEDISKac)最终再通过递归,将柱b上的n1个盘子通过柱a移动到柱c上(HANOIbac(n1)函数MOVE-DISK起显示的作用,表示从柱from到柱to移动了一个盘子(DEFUNMOVEDISK(fromto)TERPRI是回车换行函数,PRINC是显示参数的函数(TERPRI)(PRINC”MoveDiskFrom”)(PRINCfrom)(PRINC”To”)(PRINCto)10/30/
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