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PPCA-AIPacMan-2024/logic
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coming soon

介绍

在这个项目中,你将编写简单的 Python 函数,生成描述 Pacman 物理状态(记为 pacphysics)的逻辑句子。然后,你将使用 SAT 求解器 pycosat解决与 规划(生成动作序列以到达目标位置并吃掉所有点)、定位(根据本地传感器模型在地图中找到自己)、建图(从零开始构建地图)以及 SLAM同时定位与建图相关的逻辑推理任务。

你需要补全的代码文件有:

  • logicPlan.py

你可以阅读并参考来帮助你实现代码的文件有:

  • logic.py
  • logicAgents.py以逻辑规划形式定义了Pacman在本项目中将遇到的两个具体问题。
  • game.pyPacman世界的内部模拟器代码。你可能需要查看的是其中的Grid类。

你可以忽略其他支持文件。

The Expr Class

在本项目的第一部分,你将使用 logic.py 中定义的 Expr 类来构建命题逻辑句子。一个 Expr 对象被实现为一棵树,每个节点是逻辑运算符 (\vee, \wedge, \neg, \to, \leftrightarrow ) 叶子节点是文字A, B, C, D。以下是一个句子及其表示的示例


(A \wedge B) \leftrightarrow (\neg C \vee D)

要实例化名为 'A' 的符号,请像这样调用构造函数:

A = Expr('A')

Expr 类允许你使用 Python 运算符来构建这些表达式。以下是可用的 Python 运算符及其含义:

  • ~A: \neg A
  • A & B: A \wedge B
  • A | B: A \vee B
  • A >> B: A \to B
  • A % B: A \leftrightarrow B

因此要构建表达式 $A \wedge B$,你可以这样做:

A = Expr('A')
B = Expr('B')
A_and_B = A & B

(请注意,该示例中赋值运算符左边 A 只是一个 Python 变量名,即 symbol1 = Expr('A') 也可以正常工作。)

关于 conjoin 和 disjoin

在可能的情况下,必须使用 conjoindisjoin 操作符。conjoin 创建一个链式的 &(逻辑与)表达式,disjoin 创建一个链式的 |(逻辑或)表达式。假设你想检查条件 A、B、C、D 和 E 是否全部为真。简单的实现方法是写 condition = A & B & C & D & E,但这实际上会转换为 ((((A & B) & C) & D) & E),这会创建一个非常嵌套的逻辑树(见下图中的(1)),调试起来非常困难。相反,conjoin 可以创建一个扁平的树(见下图中的(2))。

命题符号命名(重要!)

在项目的后续部分,请使用以下变量命名规则:

  • 引入变量时,必须以大写字母开头(包括 Expr)。
  • 变量名中只能出现以下字符:A-Za-z0-9_^[]
  • 逻辑连接字符 (&, |) 不得出现在变量名中。例如,Expr('A & B') 是非法的,因为它试图创建一个名为 'A & B' 的常量符号。应使用 Expr('A') & Expr('B') 来创建逻辑表达式。

Pacphysics 符号

  • PropSymbolExpr(pacman_str, x, y, time=t):表示 Pacman 是否在时间 t 处于 (x,y),写作 P[x,y]_t
  • PropSymbolExpr(wall_str, x, y):表示 (x,y) 处是否有墙,写作 WALL[x,y]
  • PropSymbolExpr(action, time=t):表示 Pacman 是否在时间 t 采取 action 动作,其中 actionDIRECTIONS 的元素,例如 North_t`。
  • 一般情况下,PropSymbolExpr(str, a1, a2, a3, a4, time=a5) 创建表达式 str[a1,a2,a3,a4]_a5,其中 str 是一个字符串。

logic.py 文件中有关于 Expr 类的更多详细文档。

SAT 求解器

一个SAT可满足性求解器接受编码世界规则的逻辑表达式并返回一个满足该表达式的模型逻辑符号的真值分配如果存在这样的模型。为了高效地从表达式中找到可能的模型我们利用 pycosat 模块,这是 picoSAT 库的Python包装器。

运行conda install pycosat 安装。

测试pycosat安装

logic 目录下运行:

python pycosat_test.py

这应该输出:

[1, -2, -3, -4, 5]

如果你在设置过程中遇到问题,请告知我们。这对于完成项目至关重要,我们不希望你在安装过程中浪费时间。

Q1: Logic Warm-up