猴子摘香蕉问题

简介

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？

猴子摘香蕉问题PEAS

基本的定义

定义状态谓词

• \(SITE(x , y)\): \(x\) 在 \(y\) 处
• \(HANG)(w,y)\): \(w\) 悬挂在 \(y\)处
• \(ON(z)\): \(z\) 站在箱子上
• \(HOLDS(z)\): \(z\) 手里拿着香蕉

变元的个体域

• \(x\) 的个体域是\(\{Monkey, Box\}\)

• \(y\)的个体域是\(\{a,b,c\}\) （地点为 a，b，c）

• \(z\)的个体域是\(\{Monkey\}\)

• \(w\)的个体域是\(\{Banana\}\)

初始状态

猴子在A处，香蕉悬挂在B处，箱子放在C处。

目标状态

猴子拿到香蕉，站在箱子上，箱子位于B处。

定义四个操作

各操作的条件和动作

• \(Goto(u,v)\)
  • \(条件：\neg ON(Monkey), SITE(Monkey,u)\)
  • 动作：
    • $删除表：SITE(Monkey,u) $
    • \(添加表：SITE(Monkey,v)\)
• \(Pushbox(v,w)\)
  • \(条件：\neg ON(Monkey), SITE(Monkey,v), SITE(Box,v)\)
  • 动作：
    • \(删除表：SITE(Monkey,v),SITE(Box,v)\)
    • \(添加表：SITE(Monkey, w), SITE(Box, w)\)
• \(Climbbox\)
  • \(条件：\neg ON(Monkey), SITE(Monkey,w),SITE(Box, w)\)
  • 动作：
    • \(删除表：\neg ON(Monkey)\)
    • \(添加表：ON(Monkey)\)
• \(Grasp\)
  • \(条件：ON(Monkey), SITE(Box, b), HANG(Banana,b)\)
  • 动作：
    • $删除表：\neg HOLDS(Monkey),HANG(Banana,b) $
    • \(添加表：HOLDS(Monkey), \neg HANG(Banana,b)\)

求解

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

2. 初始状态：(a, b, c, 0, 0)

3. 结束状态：(b, b, b, 1, 1)

4. 规则集：

   • \(r_1: IF (x,y,z,0,0) \; THEN (w,y,z,0,0)\) 猴子到处乱走
   • $r_2: IF(z,y,z,0,0) ; THEN(z',y,z',0,0) $ 猴子推箱子走
   • \(r_3: IF(x,y,x,0,0) \; THEN(x,y,x,1,0)\) 猴子爬上箱子
   • \(r_4: IF(x,y,x,1,0) \; THEN(x,y,x,0,0)\) 猴子爬下箱子
   • \(r_5: IF(x,x,x,1,0) \; THEN(x,x,x,1,1)\) 猴子摘香蕉
   • 其中，\(x,y,z,w\)为变量。

5. 具体过程：

   根据具体问题可将规则具体为：

   • \(r_1: IF(a,b,c,0,0) \; THEN(c,b,c,0,0)\) 猴子走到箱子处
   • \(r_2: IF(c,b,c,0,0) \; THEN(b,b,b,0,0)\) 猴子将箱子推到香蕉处
   • \(r_3: IF(b,b,b,0,0) \; THEN(b,b,b,1,0)\) 猴子爬上箱子
   • \(r_5: IF(b,b,b,1,0) \; THEN(b,b,b,1,1)\) 猴子摘到香蕉

   在已知事实下，\(r_1 \rightarrow r_2 \rightarrow r_3 \rightarrow r_5\)，即可得到香蕉。

代码

# 猴子走向箱子
def Goto(Monkey, Box):
    global i  # 步数
    i += 1
    print("step " + str(i) + ": " + "Monkey从" + Monkey + "走向" + Box)


# 猴子推箱子到香蕉处
def Pushbox(Box, Banana):
    global i
    i += 1
    print("step " + str(i) + ": " + "Monkey将Box从" + Box + "推向" + Banana)


# 猴子爬上箱子
def Climbbox():
    global i
    i += 1
    print("step " + str(i) + ": " + "Monkey爬上Box")


# 猴子摘取香蕉
def Grasp():
    global i
    i += 1
    print("step " + str(i) + ": " + "Monkey摘到Banana")


# 猴子爬下箱子
def Dropbox():
    global i
    i += 1
    print("step " + str(i) + ": " + "Monkey爬下box")

# 检查输入
def Check(Monkey, Banana, Box, On, H):
    if Monkey != Box and On == "1":
        print("不合法的输入！")
        return False
    if H == "1":
        print("Monkey已摘到banana")
        return False
    return True
if __name__ == "__main__":
    i = 0
    print("请输入Monkey位置，Banana的位置，Box的位置，猴子是否在箱子上(1:在，0:不在)上以及猴子是否摘取香蕉(1:是，0:否):")
    Monkey, Banana, Box, On, H = input().split(",")
    Flag = Check(Monkey, Banana, Box, On, H)
    while Flag:
        # r1规则：箱子和猴子不在一起才能走向箱子
        if Monkey != Box:
            Goto(Monkey, Box)
            Monkey = Box
            continue

        # r2规则：猴子跟箱子在一起，且不跟香蕉在一起，以及猴子不在箱子上，才能推箱子到香蕉处
        if Box != Banana and Monkey == Box and On == "0":
            Pushbox(Box, Banana)
            Monkey = Box = Banana
            continue

        # r3规则：猴子不在箱子上，并且猴子跟箱子在一起才能爬
        if On == "0" and Monkey == Box:
            Climbbox()
            On = "1"
            continue

        # r5规则：猴子在箱子上，并且处在香蕉位置，且猴子没有摘取香蕉，才能摘取香蕉
        if On == "1" and Box == Banana and H == "0":
            Grasp()
            H = "1"
            continue

        # r4规则：猴子在箱子上，但不在香蕉的位置，爬下箱子
        if On == "1" and Box != Banana:
            Dropbox()
            On = "0"
            continue

        # 猴子取到香蕉，则结束循环
        if H == "1":
            break

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