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CLIPS用户向导水银测试版2007.12.31JosephC.Giarratano,Ph.D.自述文件通往智慧的第一步是你得承认你的无知，其次是你不必让全世界都知道你的无知。这部分被称作序言，但是在还没有人读过它之前，我将它重新命名成一个惯用的标题，以便让计算机用户选择性的遵从。另一个建议是将之命名为：“别读我”章节，但如今的人们相信所有他们阅读过的一切，我恐怕他们真的就不读它了。序言的目的，噢，抱歉，我应该称之为自述文件，它提供了书本中所包含知识的元知识。之所以称谓为元知识，是指它是关于知识的知识。所以关于自述文件的描述事实上我们得称之为“元元知识”。如果你被搞糊涂了或者你对这些不感冒，那么你可以跳开去选择从书中任何地方看起，因为我得照顾到所有我的读者。CLIPS是什么？CLIPS是一种专家系统工具，最初由NASA/LyndonB.Johnson太空中心软件技术研究室开发出来。自1986年首次发布以来，CLIPS经历了不断的改进和完善。现在它已经被广泛的应用在数以万计的全球用户中。CLIPS被开发出来以促进集成人类知识和经验的软件发展。在CLIPS中，知识的表示有三种方式：规则，规则表示法是基于启发式经验知识库的首要选择。自定义函数和通用函数，这种方式是程序式知识表示的首选。面向对象设计，也是程序式知识表示的首选。面向对象的程序设计被支持的5个普遍接受的特征是：类，消息处理函数，抽象，封装，继承和多态性。模式匹配可以是对象和事实。你可以仅用规则，或者仅用对象或者两者混合使用来开发软件。CLIPS同时支持与其他语言的集成，如C和Java。事实上，CLIPS是CLanguageIntegratedProduction的缩写。规则能基于事实与对象的匹配，规则和对象同时组成了一个集成系统。除了被当作一个独立的工具之外，CLIPS还能被程序语言调用，运行其函数，然后返回给调用函数控制权。同样的，程序代码也能作为一个外部函数在CLIPS中被定义和调用。当外部代码执行完毕后，控制权返回到CLIPS。如果你已经对面向对象的程序设计语言如C++，Smalltalk，ObjectiveC或者Java很熟悉了，想必你已经了解面向对象在软件开发中的诸多优点了。如果你并不熟悉，你将会发现CLIPS是一款将面向对象概念贯彻于软件开发非常优秀的工具。这本书关于什么？CLIPS用户向导是一个介绍CLIPS的基本特征的指南，而不是打算对该工具做一个广泛的探讨。本书姐妹篇为CLIPS参考手册，它提供关于该话题的所有广泛的探讨和更多其它内容。这本书的适用读者群？CLIPS用户向导的目的是对专家系统提供简单易懂的介绍，适用读者可能对专家系统一无所知或者知之甚少。CLIPS用户向导可以被用作教材或者自学材料。仅有的前提是你必须具备高级语言如Java，Ada，FORTRAN或者C的基本知识。（好的，基本不是指其他的，但是如果被问起，我们不会在公开场和下承认和取消其声明。）怎样使用这本书？CLIPS用户向导为那些想亲身尝试专家系统编程的人们提供了快速入门。例子均具有普遍性。同时，我们知道学习一种新的计算机语言是一个令人沮丧的体验，因此，本书的写作语言将采用轻快和幽默的风格（我希望如此），以代替中规中矩的教科书模式。但愿，这种幽默不会冒犯有幽默感的任何人。为了最大受益，你最好是在看书的过程中，将书中的实例亲自在文本中打印出来。在你打印实例的过程中，你将会逐渐明白程序的工作原理和当你打错时出现的错误提示。案例的结果输出在案例之后给出。最后，当你看完CLIPS用户向导各章节后，你还应该看看在CLIPS参考手册中的相关材料。像其他程序语言一样，你只有亲自写程序才能够真正学好CLIPS编程。为了真正学会专家系统编程，你应该多在CLIPS中写程序，并对每个问题抱有兴趣。感谢我十分感谢那些对本书提出意见和评述的人。谢谢GaryRiley，ChrisCulbert，BrianDantes，BryanDulock，StevenLewis，AnnBaker…（一堆外国人名）。特别感谢BobSavely对CLIPS改进的支持。第一章事实如果你忽视事实，你将永远不会担心自己的过错。本章将对专家系统的基本概念做简单的介绍。你将会知道在CLIPS中怎样插入和移出事实。如果你正在使用的机器是苹果机或者是IBM（或可兼容）的CLIPS视窗版本，那么你可以通过鼠标来选择相关的命令来代替输入命令行。键盘上的箭头键也可以移动光标对菜单选项进行选择。序言CLIPS是一种被用来编写专家系统应用程序的计算机语言。专家系统是一组计算机程序，专门用来模仿人类专家的技能和知识。相比之下，一些普通的程序如报表程序，文本处理器，电子表格，电脑游戏等等，并没有包含人类的技能和知识。（专家的定义之一：就是某人带着他的公文包在离家50公里之外。）CLIPS之所以被称之为专家系统工具，是因为它是一个开发专家系统的完整环境，包括一个整合版本和一个调试工具。壳这一词被保留在CLIPS负责推理的部分中。CLIPS的壳提供了专家系统的基本元素：1.事实表和实例表：数据的全局存储。2.数据库：包括所有的规则和规则表。3.推理机：控制所有规则的执行。CLIPS的程序一般包含有规则，事实和对象。推理机决定了哪条规则应该被执行和在什么时候被执行。一个用CLIPS写成的基于规则库的专家系统程序是一个数据-驱动型程序，程序里的事实，对象数据通过推理机的激活执行。这里有一个例子可以帮助你知道CLIPS是如何与其他程序语言如Java，Ada，BASIC，FORTRAN和C区别开来的。在程序语言中，执行并不一定需要数据，那是因为在那些语言中的声明已经足够引起执行了。举例说明，在BASIC语言中，PRINT2+2的声明会被立即执行，该声明是一个完整的声明，并不需要额外的数据去驱动执行。然而，在CLIPS中，规则的执行必需数据来驱动。最初，CLIPS仅有表示规则和事实的能力，然而，在6.0版本中已经允许规则与对象的匹配，与规则与事实匹配一样。同时，通过发送消息来应用对象不必需要规则了，如果你仅仅只是用对象，那么推理机都可以不需要。在第一章到第七章中，我们将讨论CLIPS的事实和规则，八到十二章中包含了CLIPS的对象特点。开始和结束你可以在你的系统中输入相应的运行代码来启动CLIPS，你将看到CLIPS的提示如下所示：CLIPS此时，你可以开始在CLIPS中直接输入命令，这种直接输入命令的方式被称之为最高阶层。如果你拥有CLIPS的图形界面版本（GUI），你也可以用鼠标选择相应的菜单来代替输入命令行。请参考CLIPSGUI版本的CLIPS界面向导，探讨一下其里面的命令支持。在本书中，为了简约和一致性，我们假设所有的命令均为输入方式。离开CLIPS的一般方式是输入exit命令，如下：（exit）按照CLIPS提示点击返回键。建表与其他编程语言一样，CLIPS也有关键字。举个例子，如果你想在事实表中输入数据，你可以使用assert命令。作为一个assert实例，在CLIPS提示后面正确输入下面的命令：CLIPS(assert(duck))这里，assert命令以(duck)作为其参数。记住点击回车键将命令行发送到CLIPS。你将看到如下响应：Fact-1这表示CLIPS已经存储了duck的事实，并将其标识为1。在CLIPS中，尖括弧被用来作为条目的分隔符。CLIPS会自动的增加事实的编号，随着一个或更多的事实被添加，从最高事实-索引进行列表。注意(assert)和它的参数(duck)均用圆括弧括住，像其他一些专家系统语言一样，CLIPS采用LISP式样语法，用圆括弧作为分隔符。虽然CLIPS并不是采用LISP语言编写，但是LISP影响了CLIPS的发展。检查两遍假设你想查看一下事实表中的内容，如果你的CLIPS支持GUI，你便可以在菜单中选择相应的命令，或者，你还可以通过键盘键入相应的命令行。接下来，我们将来描述一下键盘命令。查看事实库的键盘命令是facts命令。在CLIPS提示后输入(facts)，CLIPS响应后会将事实表列出。一定记得将命令用圆括弧括住，否则CLIPS会不识别。在该实例中，(facts)命令的句法如下：CLIPS(facts)f-0(initial-fact)f-1(duck)Foratotalof2facts.CLIPSf-0和f-1为CLIPS对事实分配的事实标识。每个事实被添加进CLIPS，被分配唯一的事实标识，以“f”开头，后面的数字为事实索引。当启动CLIPS，输入如clear或reset（随后有详细的探讨）后，事实索引将会被归零，然后随着每个事实的添加（assert）逐步加一。（clear）和(reset)命令同时增加一个(initial-fact)事实，编号为f-0。在CLIPS的早期版本中，该事实被CLIPS隐式用来初始化一些规则和被用户显式调用来使事实库初始化，但是现在，该事实仅被用来提供向后兼容性。如果你将duck在事实表中输入两次，将会出现什么结果呢？让我们试试看，增加一个新事实（duck），然后调用（facts）命令如下所示：CLIPS(assert(duck))FALSECLIPS(facts)f-0(initial-fact)f-1(duck)Foratotalof2facts.CLIPSCLIPS返回FALSE消息，表示不可能执行该条命令，且你将只能见到原始的事实：“f-1(duck)”。这说明CLIPS不能接受事实的复制输入。然而，CLIPS中还有一个超越命令：set-fact-duplication，该命令允许事实的重复输入。当然，你可以输入其他不同的事实。举个例子，增加一个(quack)事实，然后运行(facts)命令，如下：CLIPS(assert(quack))fact-2CLIPS(facts)f-0(initial-fact)f-1(duck)f-2(quack)Foratotalof3facts.CLIPS注意，（quack）事实已经被添加到事实表中了。事实也会被移出和撤销。当一个事实被撤销，其他的事实索引不会改变，因此会出现事实索引的“丢失”。类似于一个足球运动员离开球队如果没有被补充，其他队员的号码不会因为缺失号码而发生调整（除非他们非常讨厌这个离队的家伙，想要忘掉他曾在队中效力过）。清除所有事实Clear命令将所有的事实从内存中移出，代码如下所示：CLIPS(facts)f-0(initial-fact)f-1(duck)f-2(quack)Foratotalof3facts.CLIPS(clear)CLIPS事实表中的所有事实被清除。（clear）命令实质上将CLIPS恢复到起始启动状态，它清除了CLIPS的内存空间，重置事实标识为0和增加了一个(initial-fact)事实。增加(animal-isduck)事实，然后查看事实表，会发现(animal-isduck)的事实标识为f-1，这是因为(clear)命令重置了事实表的标识。该命令事实上并不只是起清除所有事实的作用，除此之外，它还清除所有的规则，在下一章中你就会看到。下面的实例显示了怎样将三个事实加入到事实表，并用(facts)命令查看，然后(clear)命令将这三个事实从内存中清除并重置事实标识为f-0。CLIPS(clear)CLIPS(assert(a)(b)(c))Facts-3CLIPS(facts)f-0(initial-fact)f-1(a)f-2(b)f-3(c)Foratotalof4facts.CLIPS(facts0)f-0(initial-fact)f-1(a)f-2(b)f-3(c)Foratotalof4facts.CLIPS(facts1)f-1(a)f-2(b)f-3(c)Foratotalof3facts.CLIPS(facts2)f-2(b)f-3(c)Foratotalof2facts.CLIPS(facts1