Масленникова О.Е., Попова И.В. Основы искусственного интеллекта
Подождите немного. Документ загружается.
- 151 -
4.4. Основные приёмы программирования в Прологе
Каждый из представленных в предыдущем разделе смыслов
программы на прологе задаѐтся в определѐнном разделе Пролог-программы.
Рассмотрим более подробно сами разделы, их назначение и синтаксис на
примере Visual Prolog.
Разделы программы на языке Пролог
Пролог-программа включает в себя следующие разделы:
1) domains — имена и структуры объектов, используемых в задаче
(используется: 1) для определения доменам осмысленных имѐн, причем даже
в том случае, если внутренне они совпадают с именами уже существующих
доменов; 2) для объявления специальных доменов, которые используются
для объявления структур данных, и стандартными доменами не
определяются);
2) predicates — названия отношений между объектами (объявление
собственных предикатов);
3) clauses — факты и правила, описывающие эти отношения (все
предложения для одного предиката должны быть сгруппированы; каждое
предложение заканчивается точкой);
4) goal — описание цели решения.
Задаваемые в этом разделе цели называются ВНУТРЕННИМИ
ЦЕЛЯМИ, поскольку они являются частью исходного текста программы и
компилируются наряду со всеми другими ее частями.
Важно отметить то, что содержание раздела goal аналогично правилу.
Это попросту список подцелей. Но между разделом goal и правилом есть два
отличия:
− после ключевого слова goal не следует знак :- (если);
− при запуске программы на выполнение Пролог отрабатывает цель
автоматически.
Если достигаются все подцели раздела goal, то программа успешно
завершается. Если же в процессе выполнения программы какая-либо подцель
не достигается, то, и программа заканчивает работу неудачно.
Не все эти разделы являются обязательными. Разделы clauses и goal
могут быть переставлены. Если цель является внешней, т.е. задается при
вызове программы, то раздел goal в программе отсутствует.
Раздел database
Программа на Прологе представляет собой совокупность фактов и
правил. Иногда в процессе выполнения программы может возникнуть
потребность видоизменения (модификации, удаления или добавления)
некоторых фактов, с которыми работает программа. В таком случае факты
образуют ДИНАМИЧЕСКУЮ или ВНУТРЕННЮЮ базу данных; она может
изменяться в процессе выполнения программы.
- 152 -
В Прологе для объявления в программе фактов, которые должны стать
частью динамической (или изменяющейся) базы данных, предусмотрен
специальный раздел – database.
Такой раздел базы данных объявляется с помощью ключевого слова
database, куда включаются объявления фактов, предназначенных для
организации динамической базы данных (БД). В Прологе имеется несколько
встроенных предикатов, существенно облегчающих использование
динамической БД (consult, save, assert, retract).
Сonstants
В программе на Прологе можно объявить и использовать символьные
константы. Раздел объявления констант начинается ключевым словом
constants, после которого следуют сами объявления с соблюдением
следующего синтаксиса: <Идентификатор> = <Макроопределение>.
<Идентификатор> – это имя константы, а <Макроопределение> – это
то, что этому имени соответствует. Каждое <Макроопределение>
заканчивается символом «конец строки», так что в одной строке может
размещаться только одна константа. На объявленные таким образом
константы можно затем ссылаться в программе.
Пример
constants
нуль = 0
один = 1
два = 2
сотня = (10*(10-1 )+10)
пи = 3.141592653
еда = мясо
Перед компиляцией программы Пролог заменит каждую константу
действительной строкой, которую она представляет. При этом на
использование констант накладываются следующие ограничения:
− определение константы не может ссылаться само на себя;
− в программе может быть несколько разделов constants, но
константы должны объявляться до их использования;
− идентификаторы констант являются глобальными и могут
объявляться только один раз. Несколько объявлений одного
итого же идентификатора приведут к выдаче сообщения Constant
identifier can only be declared once (Идентификатор константы
может быть объявлен только один раз).
Разделы global
Пролог позволяет объявить в программе некоторые домены, предикаты
и выражения ГЛОБАЛЬНЫМИ (в отличие от ЛОКАЛЬНЫХ). Это можно
- 153 -
сделать, сформировав в самом начале программы отдельные разделы global
domains, global predicates и global database.
Комментарии
Комментарии обрамляются комбинациями /*...*/. Пропуск
закрывающей */ обращает в комментарий весь текст программы до конца
текущего раздела.
Другой пример комментария: %установка знака процента – он будет
однострочным.
Пример
PREDICATES
bird (symbol)
parent (symbol, symbol)
CLAUSES
bird (sparrow). % Воробей – это птица.
bird (X):- parent (Y, X), bird (Y). % X – это птица, если у него есть
% родитель, который является
% птицей.
parent (sparrow, nestling). % Воробей – родитель птенца
Пример
DOMAINS
name = symbol
gpa = real
predicates
honor_student(name) - nondeterm (o)
student(name,gpa) - nondeterm (o,o)
probation(name) - nondeterm (i)
CLAUSES
honor_student(Name):-
student(Name,GPA),
GPA>=3.5,
not(probation(Name)).
student("Betty Blue",3.5).
student("David Smith",2.0).
student("John Johnson",3.7).
probation("Betty Blue").
probation("David Smith").
GOAL
honor_student(X).
- 154 -
4.5. Среда Visual Prolog
Элементы главного меню и их функции
Visual Prolog автоматизирует построение сложных процедур и
освобождает программиста от выполнения тривиальных операций. С
помощью Visual Prolog проектирование пользовательского интерфейса и
связанных- с ним окон, диалогов, меню, линии уведомлений о состояниях и
т.д. производится в графической среде. Среда разработки приложений
системы Visual Prolog включает текстовый редактор, различные редакторы
ресурсов, средства разработки Help систем в гипертекстовом представлении,
систему отслеживания изменений, которая обеспечивает перекомпиляцию и
перегенерацию только измененных ресурсов и модулей, ряд экспертов Кода,
оптимизирующий компилятор и набор средств просмотра различных типов
информации о проекте.
Рис. 62. Создание нового проекта test
Рис. 63. Название проекта test
- 155 -
Для компиляции программы используется команда Build| Build, для
запуска – Build|Execute.
Рис. 64. Дерево проекта test
Для управления пакетов и форм существует четыре режима:
добавление пакета в дерево проекта;
создание формы;
активизация пунктов меню;
добавление программы в проект с спомощью CodeExpert.
Перед созданием формы проекта необходимо создать для неѐ папку
с помощью команды File|New.
Для создания формы также используется команда File|New. Только в
появившемся окне на левой панели выбирается пункт Form, при этом в поле
Existing Package отображается название созданного ранее (открытого) пакета.
После закрытия окна настроек среда откроет окно прототипа формы.
При запуске пустого приложения пункт File|New неактивен. Для его
активизации необходимо дважды щелкнуть по ветке TaskMenu.mnu в окне
дерева проекта, затем в нижней части окна открыть ветвь &File, щелкнуть по
пункту &New|tF7 и убрать галочку в пункте Disabled.
Рисунок 65. Окно сообщений о ходе выполнения/компиляции
проекта
Для добавления обработчика пункта File|New с помощью CodeExpert
необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши по ветке TaskWindow.win и в
появившемся меню выбрать команду Code Expert.
- 156 -
Рис. 66. Добавление пакета в проект(File|New in Existing Package)
Рис. 67. Добавление формы в проект
- 157 -
Рис. 68. Окно прототипа формы (открывается в результате еѐ
добавления в проект)
Рис. 69. Активизация пунктов меню
Затем в окне Dialog and Window Expert выполнить команду
Menu|TaskMenu|id_file|id_file_open. В нижней части нажать кнопку Add и
дважды щелкнуть по ветке id_fike_open->onFileNew. clauses
- 158 -
Рис. 70. Окно Task Menu
Рис. 71. Окно Dialog and Window Expert
- 159 -
Рис. 72. Окно Code Expert
Домены и арифметические действия в Visual Prolog
Типы данных в Прологе называют доменами. Домен характеризует
множество значений, которые может принимать переменная предиката в
ходе выполнения программы. В разделе domains объявляются также
нестандартные типы данных для переменных, применяемых в качестве
аргументов предикатов. Связывание домена с конкретным аргументом
(местом) предиката осуществляется в секции predicates. Сами переменные в
объявлении не нуждаются.
Домены подразделяются на простые и структурированные,
стандартные и нестандартные. К стандартным относятся:
− symbol — символьная константа (имя), имеет две формы записи:
− последовательность букв, цифр и знаков подчеркивания, которая
начинается со строчной буквы;
− последовательность символов, заключенная в двойные кавычки
(Примеры: "аррlе", "person", "Студент Пек С.В.");
− string —строка символов (любая последовательность символов,
заключенная в двойные кавычки);
− char — отдельный символ между двумя апострофами;
− integer — целое число (в диапазоне от -32768 до +32767);
− real — действительное число в обычной или экспоненциальной
форме записи, причем значение степени должно быть в стандартном
- 160 -
для ПЭВМ диапазоне степеней 10: от -307 до +308. Примеры: -34.567,
0.654, 9.76е+3.
− string – последовательность символов, например, " hello world \ n ".
− file – описание файлов, файлы могут быть стандартные (они не опи-
сываются), например:
Объявление новых доменов с использованием стандартных имеет вид:
<имя>=<имя_стандартного_домена>
Пример
a = integer
Арифметические действия
Пролог рассчитан главным образом на обработку символьной
информации, при которой потребность в арифметических вычислениях
относительно мала. Поэтому и средства для таких вычислений довольно
просты. Для осуществления основных арифметических действий можно
воспользоваться следующими предикатами.
1. Abs : (realArg) -> Возвращает модуль числа.
2. Arccos: (inCircle Arg) -> real Возвращает арккосинус в радианах
числа Arg1.34 10. Представление в Visual Prolog основных данных и
моделей знаний Arcsin : (inCircle Arg) -> real Возвращает арксинус в
радианах числа.
3. Arctan : (real Arg) -> real Возвращает арктангенс в радианах числа
Arg. Ceil: (real Value) -> integer Округление к большему целому.
4. Cos: (real Value) -> inCircle Возвращает косинус числа.
5. Value. Exp: (real Power) -> uReal. Возвращает экспоненту
числаРоwег.
6. Floor : (real Value) -> integer Округление к меньшему целому.
7. In : (uReal X) -> real. Возвращает натуральный (по основанию е)
логарифм числа X.
8. Log : (uReal X) -> real Возвращает десятичный логарифм числа X.
9. Power : (uReal Value, real Power) -> uReal Возведение числа Value в
степень Power.
10. Round : (real Value) -> integer Округление к ближайшему целому Sin
: (real Value) ;-> inCircle Возвращает синус числа Value. Sqr : (real Value) ->
uReal Возвращает квадрат числа Value.
11. Sqrt : (uReal Value) -> uReal Возвращает арифметический
квадратный корень из числа Value.
12. Tan : (real Angle) -> real Возвращает тангенс действительного числа
Angle.