对猴子摘香蕉问题给出产生式系统描述_猴子接香蕉的编程

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• 背景简介/问题描述

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（到处走动，推移箱子，攀登箱子等）。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（设猴子位置为A，香蕉位置在B，箱子位置为C），如何行动可摘取到香蕉

• 算法介绍

2.1猴子摘香蕉问题PEAS

2.2定义谓词

Site（x,w）:物体x的位置是w

Hold（z）：z手中拿着香蕉

On（z）：z站在了箱子上

Hang（y，w）：y悬挂在位置w

2.3定义变元定义域：

x∈{猴子，箱子}

y∈{香蕉}

z∈{猴子}

w∈{a，b，c}

2.4定义操作：

Move（u，v）：猴子从u走到v

Climb（）：猴子爬上了箱子

Push（u，v）：猴子推着箱子从u走到v

Grasp（）：猴子拿到了香蕉

Jump（）：猴子从箱子上跳下来

2.5定义初始状态：

设置综合数据库（五元组）：{Monkey,Banana,Box,On,Hang}

其中Monkey表示猴子现在位置（a,b,c）

Banana表示香蕉现在位置（a,b,c）

Box表示箱子现在位置（a,b,c）

On表示猴子是否站在箱子上（0：未站在1：已站在）

Hang表示香蕉是否悬挂（0：未悬挂1：悬挂）

则初始状态表示为{m,b,box,0/1,1}(若On=1，则m==box）

接受状态表示为{b,b,b,1,0}

2.6定义规则集（根据操作集）：

R1:Move（x,w）:{x,y,z,0,1}->{w,y,z,0,1}

R2:Climb():{x,y,x,0,1}->{x,y,x,1,1}

R3:Push（x,w）:{x,y,x,0,1}->{w,y,w,0,1}

R4:Grasp():{x,x,x,1,1}->{x,x,x,1,0}

R5：Jump():{x,y,x,1,1}->{x,y,x,0,1}

2.7执行步骤：

根据初始状态和接受状态，有如下操作判断

• 算法实现

使用java，设计box类、monkey类、banana类、position类

其中Position代码如下

package monkey;

import java.util.Objects;

public class Position {

    private int x;
    private int y;

    public int getX() {

        return x;
    }

    public int getY() {

        return y;
    }
    public void setPosition(int x,int y){

        this.x=x;
        this.y=y;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {

        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Position position = (Position) o;
        return x == position.x && y == position.y;
    }

    @Override
    public int hashCode() {

        return Objects.hash(x, y);
    }
}

其中box类代码如下

package monkey;

public class Box {

    private final Position box_position=new Position();
    private boolean OnBox=false;
    public void setBox_position(int x,int y){

        box_position.setPosition(x,y);
    }
    public void Push(Monkey monkey,int x,int y){

        monkey.Move(x,y);
        System.out.println(“the box is being pushed from(“+box_position.getX()+‘,’
                +box_position.getY()+“)to(“+x+‘,’+y+“)”);
        box_position.setPosition(x,y);
    }
    public void Jump(){

        if(OnBox){

            OnBox=false;
            System.out.println(“the monkey has jumped off the box”);
        }
        else{

            System.out.println(“the monkey is standing under the box”);
        }
    }
    public void Climb(){

        if(!OnBox){

            OnBox=true;
            System.out.println(“the monkey has climbed on the box”);
        }
        else{

            System.out.println(“the monkey is standing on the box”);
        }
    }
    public Position getBox_position() {

        return box_position;
    }
    public boolean isOnBox() {

        return OnBox;
    }
}

其中banana代码如下

package monkey;

public class Banana {

    private final Position banana_position=new Position();
    private boolean Hang=true;

    public Position getBanana_position() {

        return banana_position;
    }
    public void setBanana_position(int x,int y){

        banana_position.setPosition(x,y);
    }

    public boolean isHang() {

        return Hang;
    }

    public void Grasp(){

        Hang=false;
    }
}

其中monkey代码如下

package monkey;

public class Monkey {

    private final Position monkey_position=new Position();

    public void setMonkey_position(int x,int y) {

        monkey_position.setPosition(x,y);
    }
    public void Move (int x,int y){

        System.out.println(“the monkey is going from(“+monkey_position.getX()+‘,’
                +monkey_position.getY()+“)to(“+x+‘,’+y+“)”);
        monkey_position.setPosition(x,y);
    }
    public Position getMonkey_position(){

        return monkey_position;
    }
}

其中main函数如下

package monkey;

import java.util.Scanner;

import static java.lang.System.exit;

public class main {

    public static void main(String[] args) {

        int x,y;
        Monkey monkey = new Monkey();
        Banana banana = new Banana();
        Box box = new Box();
        Scanner sc =new Scanner(System.in);
        System.out.println(“Please Enter the position of the banana(x,y):”);
        x=sc.nextInt();
        y=sc.nextInt();
        banana.setBanana_position(x,y);
        System.out.println(“the banana is hanging at (“+banana.getBanana_position().getX()+‘,’
                +banana.getBanana_position().getY()+‘)’);
        System.out.println(“Please Enter the position of the box(x,y):”);
        x=sc.nextInt();
        y=sc.nextInt();
        box.setBox_position(x,y);
        System.out.println(“the box is at (“+box.getBox_position().getX()+‘,’
                +box.getBox_position().getY()+‘)’);
        System.out.println(“Please Enter the position of the monkey(x,y):”);
        x=sc.nextInt();
        y=sc.nextInt();
        monkey.setMonkey_position(x,y);
        System.out.println(“the monkey is at (“+monkey.getMonkey_position().getX()+‘,’
                +monkey.getMonkey_position().getY()+‘)’);
        if(!monkey.getMonkey_position().equals(box.getBox_position())){

            monkey.Move(box.getBox_position().getX(),box.getBox_position().getY());
        }
        if(!monkey.getMonkey_position().equals(banana.getBanana_position())){

            box.Push(monkey,banana.getBanana_position().getX(),banana.getBanana_position().getY());
        }
        box.Climb();
        banana.Grasp();
        if(!banana.isHang())
            System.out.println(“the monkey has grasped the banana.”);
        exit(0);
    }
}

结果如下图（例一）

（例二）

（例三）

• 讨论及结论

环境可理解为java的对象类，动作器可理解为方法，感受器可理解为参数，我们要尽可能防止表示泄露，因此设置参数用private、setter、getter的组合来传递以及更改参数，而且要时刻记得checkRep，此外猴子摘香蕉问题，猴子会主动搬箱子，抓取香蕉，以及爬上或跳下箱子。那我们在构造方法时应该在哪一个类中构建呢？我们主观印象会觉得猴子是主语，他做出了这些动作，应该将方法都添加到猴子类中，但事实上，我们会发现将方法添加到宾语，也就是箱子、香蕉这些类会更加方便，这是因为虽然猴子爬上或搬箱子，别的动物甚至某种类也可以完成这些动作，可以被搬，可以被攀爬或跳下是箱子的属性，因此我们在构造方法时要先判断好对谁创建一个方法，入参、返回值，规约，检查入口。这些对编写java程序至关重要。