Prolog. Реализация на ПЭВМ

1. Интегрировання Среда языка Turbo Prolog.

2. Структура программы

3. Стандартные типы доменов

4. Прототипы предиката

5. Утверждения и цели

6. Арифметические выражения.

7. Встроенные прдикаты языка

1. Интегрированная среда языка Turbo Prolog.

Функционирование Т.Р. требует наличие следующих стандартных каталогов:

корневой Prolog, в котором должны находится следующие файлы:

prolog.exe

prolog.ovl для создания exe файла

prolog.r тексты сообщения об ошибках

prolog.hlp файл помощи

prolog.sys конфигурация среды

prolog.lib библиотеки

prolog.obj вспомагательный файл для создания пользов-их exe файлов

подкаталог PRO для пользовательских исходных файлов (расширение .pro)

подкаталог OBJ для пользовательских обьктных и prg файлов

подкаталог EXE для хранения пользовательских exe файлов

подкаталог DOS для команд ОС в том случае, если предполагается их использование из пользовательских программ. (min command.com)

2 Структура программы на TURBO PROLOG

1 Для определения типов доменов или данных, используемых в программе

2 описание прототипов пользовательских предикатов

3 “утверждения” включает описание фактов в виде предикатов и правил, т.е. декларативных и процедурных знаний

4 содержит цель решения задач, при его отсутствии система запрашивает цель решения задачи в окне диалога и в этом-же окне получаем ответ, при его присутствии в нем помещаем пользовательский интерфейс.

Место для печатания

-35--36--37-

readint (<целое>)

(integer) : (0) - читает целое число, чтение заканчивается нажатием <Enter>

readreal (<вещественное>)

(real) : (0) - вещ.

readchar(<знак>)

(char) : (0) - читает единичный символ

readln (<строка>) (string) : (0) - читает строку символов

inkey (<знак>) (char) : (0) - заканчивается истиной, если после предыдущей операции была нажата клавиша, возвращается её код. Если не была нажата, то предикат оканчивается неудачей

nl - код двух клавиш - переход на новую строку

write (x₁, x₂, ...)

(переменные и константы) : (i, i, ...) - выдает на текущее устройство записи констант и содержание переменных

writef (<формат>, x₁, x₂, ...)

(string, <переменные и константы>) : (i, i, ...)

Структура формата:

“ % - m.pw “, где % - признак форматного вывода

если задан “-”, то знаки должны выравниваться по левому краю, если не задан - по правому

m - длина поля вывода

p - кол-во цифр после точки

w - тип числа, вместо w записывается f, если выводится число в десятичном виде, e - в экспотенциальной форме, q - в самом коротком формате.

Предикаты работы с символьными данными.

str_lon (<строка>, <длина>)

(string, integer) : (i, i) (i, 0)

если задано (i, i), проверяется длина строки, если (i, 0) - возвращается длина строки

Преобразование типов

Все предикатные преобразования действуют в обе стороны. Случай (i, i) проверяет истинность для всех типов, кроме real. Преобразование между типами string, symbol и real, integer пр-ся (?) автоматически.

char_int (<знак>, <целое>)

(сhar, integer) : (i, 0) (0, i) (i, i)

str_char (<знак как строка>, <знак>)

(string, сhar) : (i, 0) (0, i) (i, i)

str_int (<строка>, <вещ.>)

(string, real) : (i, 0) (0, i)

и т. д.

Работа с командами операционной системы

Необходимым условием для работы с предикатами этой группы есть наличие подкаталога DOS, в котором бы был записан минимум command.com

system (<команда OS>)

(string) : (i) - передает команду OS

date (<год>, <месяц>, <день>)

(integer, integer, integer) : (i, i, i) (0, 0, 0) - устанавливает, если (i, i, i), или возвращает, если (0, 0, 0) системную дату

time ... - то же

dir (<маршрут>, <спецификатор файла>, <имя файла>)

(string, string, string) : (i, i, 0) - выдаются на экран специфицированные файлы из каталога по маршруту. Возможно выбрать из каталога имя одного файла с помощью стрелок управления курсором, при нажатии <Enter> имя этого файла присваивается третьему аргументу предиката

Специальные предикаты языка Turbo Prolog

bouncl (<переменная>) - “истина, если переменная является конкретизированной

free (<переменная>) - “истина, если переменная не является конкретизированной

fail - всегда ложн. вызывает возврат для проверки базы в правилах

! - (cat) - предикат отсечения, ограничивает возврат

exit - останавливает выполнение пользовательской программы и передает управление меню Turbo Prolog

trace - общее включение режима отладки. Указывается в начале исходной программы

trace (<статус>)

(symbol) : (i) (0) - устанавливает, если i, или возвращает, если 0, текущий режим отладки. В качестве статуса можно использовать on/off. Использование этого предиката предполагает наличие trace в начале программы

diagnostics - позволяет выдать анализ программы в процессе компиляции. Анализ включает имена используемых предикатов. Для каждого имени определяется, являются ли аргументы конкретного предиката фактами или указывается конкретность предиката.

nowarnings - отключает предупреждения в процессе компиляции

project “имя файла” - данная программа является частью проекта

include “имя файла” - в компиляцию включается файл с указанным именем

Управление ходом выполнения программ на языке ТР.

1. Рекурсия.

В механизм обработки программ на языке ТР заложена рекурсия, то есть вычисление значения функции с помощью той же функции, но с измененными параметрами. Рекурсия в ТР реализуется в 2 этапа:

1) исходная задача разбивается на более мелкие частные задачи и формируются частные решения и на основе которых затем будет получено общее решение задачи.

Процесс разбиения задачи на подзадачи наз-ся редукцией. Редукция завершается в том случае, если сформирована подзадача, которая может быть решена непосредственно.

2) сборка решения, начиная от самого (?) последнего к самому общему. Для использования рекурсии в программах необходимо использовать следующий формат правила рекурсии:

<имя правила рекурсии с аргументами или без них> if

<список предикатов> (1)

<предикат условия выхода из рекурсии> (2)

<список предикатов> (3)

<имя правила рекурсии с аргументами или без них > (4)

<список предикатов> (5)

В структуре правила компоненты (1), (3), (5) могут присутствовать или отсутствовать с учетом специфики решаемой задачи. Компоненты (2), (4) обязательны, так как они организуют аппарат активизации правила рекурсии. Обычно компонента (1) - это предикаты, которые не влияют на рекурсию. Компонента (3) содержит предикаты, с помощью которых формируются новые значения аргументов, участвующих в рекурсии, а (5) включает предикаты, которые формируют с помощью аппарата рекурсии искомые значения. (5) - сборка решения. (2) - используется для останова рекурсии, а (4) - реализует повторный вызов рекурсивного правила для новых значений аргумента. В зависимости от заданных граничных условий различают нисходящую и восходящую рекурсию.

Пример.

Определение n-го терма последовательности 1, 1, 2, 6, 24, ...

N 0 1 2 3 4 ...

0 терм=1 3 терм=2*3

1 терм=1*1 4 терм=6*4

2 терм=1*2 5 терм=24*5

Для обозначения того факта, что n-й член последовательности равен V, вводится предикат следующего вида: posl (N, V)

Фрагмент программы:

domains

N, V = integer

predicates

posl = (N, V)

clauses

posl (0, 1)

posl (N, V) if

1) N>0

2) M=N-1

3) posl (M, U)

4) V=U*N

goal

posl (3, x)

Решение задачи производится в 2 этапа:

I этап.

1. Производится попытка удовлетворить запрос пользователя, используя первое утверждение в разделе clauses (posl (3,x) сопоставляется с posl (0, 1)). Так как 0 не сопоставляется с 3, то попытка завершается неудачей. После этого posl (3, x) сопоставляется с заголовком 2-го утверждения posl (N, V). Отсюда N получает значение 3, а V связывается с х и система переходит к доказательству подцели в теле правила:

1) N>0 согласуется при N₁=3

2) M₁=N₁-3 согласуется при N₁=3 и M₁=2

3) posl (2, U₁) приводит ко второму рекурсивному обращению и так как это обращение не согласовано с первым, то последнее утверждение (V=U*N) откладывается.

2. Согласование posl (2, U₁) с posl (0, 1) приводит к неудаче. Происходит сопоставление с заголовком 2-го утверждения, что заканчивается удачей, при этом N₂=2 и V=U₁ . происходит доказательство по цели этого утверждения:

1) согласуется при N₂=2

2) согласуется при N₂=2 и М₂=1

3) posl (1, U₂) приводит к повторному рекурсивному обращению

4) откладывается

3. Согласование posl (1, U₂) с posl (0, 1) приводит к неудаче. Сопоставление с заголовком 2-го утверждения заканчивается неудачей, при N₃=1 и V=U₂ . Происходит доказательство по цели этого утверждения:

1) согласуется при N₃=1

2) согласуется при N₃=1 и М₃=0

3) posl (0, N₃) приводит к повторному рекурсивному обращению.

Полученное целевое утверждение сопоставляется с первым целевым утверждением posl (0, 1), при этом U₃ получает заначение 1.

На этом этап разбиения заканчивается.

II. Этап сборки решения.

Производится попытка согласования самого последнего из отложенных целевых утверждений, если это удается, то производится согласование предпоследнего целевого утверждения, и так до самого первого из отложенных, то есть запроса.

1) U₂=U₃*1 , так как U₃=1 то U₂=1

2) U₁=U₂*2 U₁=2

3) X=U₁*3 X=6

2. Возврат и отсечение.

В процессе реализации запроса интерпретатору языка необходимо анализировать множество фактов и правил, к-рые извлекаются в процессе нескольких просмотров соответственных баз фактов. При этом в процессе одного просмотра формируется частичное решение. Процесс в PROLOGе выполняется автоматически путем пометки или заполнения тех модулей, к-рые анализировались перед текущей целью, с тем, чтобы исключить полученное частное решение из дальнейнего рассмотрения. Этот механизм в PROLOGе наз-ся возвратом и реализуется через использование стандартного предиката fail, к-рый всегда имеет значение “ложь”. Этот предикат заставляет интерпретатор проанализировать ещё раз базу фактов, чтобы выполнить более целевое утверждение для других значений переменных. Он позволяет получить в базе все возможные решения.

ПРИМЕР:

domains

p,T=symbo L

predicat s

like (P,T)

poleg (T)

dauses

like (“Иванов”,” пиво”).

like (“Иванов”,” сок”).

poleg(“cok”)...

otv if

like (P,T) and

poleg (T),nl,

write (P),

fail.

goal

otv.

Для управления процессом выполнения программ в PROLOG имеется встроенный предикей cut, кот. кодируется в turbo-PROLOG как !. Основное назначение — остановка процесса возврата, т.е. приостановка выработки дальнейших решений.

Этот процесс в Прологе наз. ОТСЕЧЕНИЕМ. Чаще всего предикей cut используется совместно с fail.

ПРИМЕР

.

.

.

goal

like (P,T)

T= “кефир”,

nl,

write ( “любитель кефира найден”)

!.

fail

Отсечение используется для устранения бесконечных циклов (см. пред. пример):

clauses

posl (0,1) if !

posl(N,V) if

M=N-1

posl (M,U)

V=U*N

Отсечение также используется для устр. взаимоисключающих утверждений.

ПРИМЕР

ball (M,’A”) if M> so,!

ball(M, “B”) if M< so an M>60,!.