Руководство к пользованию TURBO PROLOG

это удовлетворяет и третьей подцели и, таким образом, вся

цель достигнута.

При поиске последнего решения в качестве Person1 u

Person2 рассматривается ученик susan. Поскольку это не удов-

летворяет последней подцели, Турбо Пролог должен вернуться ко

второй подцели, но новых возможностей здесь уже нет. Поэтому

Турбо Пролог возвращается к первой подцели. Но возможности

для переменной Person1 также уже исчерпаны, и выполнение за-

вершается.

Введите рассмотренную выше составную цель для программы3,

и убедитесь,что Турбо Пролог ответит вам следующим образом:

Person1=peter, Person2=chris

Person1=peter, Person2=susan

Person1=chris, Person2=peter

Person1=chris, Person2=susan

Person1=susan, Person2=peter

Person1=susan, Person2=chris

Goal:_

На рис.3-1 показано, каким образом Турбо Пролог осущест-

вляет возвраты, чтобы удовлетворить заданной цели.

Упражнение. Определите, что ответит Турбо Пролог при обра-

ботке цели

pupil(Person,g) and pupil(Person2,10).

и проверьте себя, введя эту цель в систему.

**

┌──────────────────────────────────────────────────────────────┐

│ pupil(Person1,g) and pupil(Person2,g) and Person1<>Person2 │

│ | | | | │

│ peter peter peter peter │

│ неудача │

│ pupil(peter,9) pupil(peter,9) │

│ pupil(paul,10) pupil(paul,10) │

│ pupil(chris,9) pupil(chris,9) │

│ pupil(susan,9) pupil(susan,9) │

│ Возможностей выбора │

│ больше нет, поэтому │

│ возврат │

│ pupil(Person1,9) and pupil(Person2,4) and Person1<>Person2 │

│ | | | | │

│ peter peter peter peter │

│ │

│ успех │

│ pupil(peter,9) pupil(peter,9) │

│ pupil(paul,10) pupil(paul,10) │

│ pupil(chris,9) pupil(chris,9) │

│ pupil(susan,9) pupil(susan,9) │

│ Возможностей выбора боль-│

│ ше нет, поэтому возврат │

│ pupil(Person1,9) and pupil(Person2,9) and Person1<>Person2│

│ | | | | │

│ peter peter peter peter │

│ успех │

│ pupil(peter,9) pupil(peter,9) │

│ pupil(paul,10) pupil(paul,10) │

│ pupil(chris,9) pupil(chris,9) │

│ pupil(susan,9) pupil(susan,9) │

│ Возможностей выбора боль-│

│ ше нет,поэтому возврат │

│ Возможностей выбора больше нет, │

│ поэтому возврат │

│ pupil(Person1,9) and pupil(Person2,9) and Person1<>Person2│

│ | | | | │

│ chris peter chris peter │

│ успех │

│ pupil(peter,9) pupil(peter,9) │

│ pupil(paul,10) pupil(paul,10) │

│ pupil(chris,9) pupil(chris,9) │

│ pupil(susan,9) pupil(susan,9) │

│ Возможностей выбора боль-│

│ ше нет, поэтому возврат │

└──────────────────────────────────────────────────────────────┘

Рис.3-1 Реализация возвратов

**

Турбо Пролог в роли свахи: использование отрицания

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Предположим, что нам хочется написать небольшую машинную

программу устройства свиданий, включающую в себя список уч-

тенных мужчин, список тех, кто курит, и правило, говорящее о

том, что Софи ищет мужчину, который или не курит, или вегета-

рианец. Появление слова или в правиле выбора для Софи показы-

вает, что для представления его на Турбо Прологе нам следует

воспользоваться более, чем одним правилом:

sophle could date(X) if male(X) and not(smoker(X)).

sophle could date(X) if male(X) and vegetarian(X).

Эти правила используются в программе 4, и теперь вам следует

ввести ее в вашу ЭВМ.

/* Программа 4*/

domains

repson = symbol

predicates

male(person)

smoker(person)

vegetarian(person)

sophie_could_date(person)

goal

sophie_could_date(X) and

write("a possible date for sophie is ",X) and nl.

clauses

male(joshua),

male(bill),

male(tom),

smoker(juiseppe),

smoker(tom),

vegetarian(joshua),

vegetarian(tom),

sophie_could_date(X) if male(X) and not(smoker(X)),

sophie_could_date(X) if male(X) and vegetarian(X).

Помимо использования двух правил (Турбо Пролог позволяет

использовать столько правил, сколько вам захочется), в этом

примере отражено несколько других новых особенностей. Во-пер-

вых, обратите внимание на использование слова not (отрица-

ние), например:

not(smoker(X))

Турбо Пролог будет считать это истиной, если невозможно дока-

зать, что smoker(X) является истиной (т.е.то, что Х-куриль-

щик). Использование отрицания в этом контексте вполне естест-

венно, но необходимо запомнить, что Турбо Пролог не может ав-

томатически считать, что кто-то, например, либо курильщик,

либо не курильщик. Такого рода информация должна явно присут-

ствовать в наших фактах и правилах. Так, в первом правиле для

переменной sophie_could_dote (Софи_могла_бы_встретиться) в

программе 4 предполагается, что всякий мужчина, о котором не-

известно, что он курильщик, не курит.

**

Во-вторых, обратите внимание на присутствие цели внутри

программы. Всякий раз, когда мы выполняем на мини-ЭВМ нашу

программу устройства свиданий, мы преследуем одну и ту же

цель - найти список возможных кандидатур на свидание с Софи.

Поэтому Турбо Пролог разрешает нам включить такую цель в саму

программу. Однако в этом случае мы должны воспользоваться

стандартным предикатом

write(.............)

чтобы значения переменной Х (если они существуют), удовлетво-

ряющие цели, были выведены на экран. Кроме того, мы должны

включить стандартный предикат

nl

который просто приводит к печати на новой строке.

Стандартные предикаты - это предикаты, которые встроены в

систему Турбо Пролог. В общем случае они позволяют осуществ-

лять функции, выполнение которых с помощью обычных предложе-

ний Турбо Пролога было бы невозможно, и часто используются не

ради их значений истинности, а из-за свойственного им побоч-

ного эффекта (например, чтение входных данных с клавишной па-

нели или вывод на экран).

Выполните программу 4 и убедитесь, что Турбо Пролог выве-

дет на экран

a possible date for sophie is joshua

(возможный кандидат на свидание с Софи - Джошуа). Это удиви-

тельно, так как tom (Том), будучи мужчиной и вегетарианцем,

вполне достоин свидания. Но если мы включили цель в нашу

программу, то будет найдено лишь первое решение. Чтобы отыс-

кать все решения, удалите заданную цель из программы и введи-

те ее в ответ на подсказку, которую делает Турбо Пролог во

время выполнения (т.е. так, как мы делали это раньше). В этом

случае на экране появятся все возможные кандидаты на свида-

ние. Но, как указано в главе 5, если даже цель является внут-

ренней (т.е. записана прямо в программе), можно добиться то-

го, чтобы на экран были выведены все решения.

Комментарии

~~~~~~~~~~~

Включение комментариев, которые поясняют те или иные ас-

пекты вашей программы, является хорошим стилем программирова-

ния. Это делает программу легко понятной как для вас, так и

для остальных. Если вам удается выбрать удачные имена для пе-

ременных, предикатов и доменов, то вы можете обойтись меньшим

числом комментариев, так как ваша программа в этом случае бу-

дет пояснять саму себя в большей степени.

Комментарии в Турбо Прологе должны начинаться с символов

/*(косая черта и звездочка) и заканчиваться символами */. То,

что написано между этими двумя парами символов, компилятором

Турбо Пролога игнорируется. Если вы забудете закрыть коммен-

тарий символами */, то раздел вашей программы будет непредна-

меренно рассмотрен как комментарий. Если вы забыли закрыть

комментарий, система Турбо Пролог выдаст вам сообщение об

ошибке.

/* Это - пример комментария */

/****************************/

/* также три этих строки */

/**************************/

**

Пример более существенной программы

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

Программа 5 представляет собой базу данных о семейных от-

ношениях, обильно снабженную комментариями.

/* Программа 5*/

domains

person=symbol

predicates

male(person)

female(person)

father(person,person)

mother(person,person)

parent(person,person)

sister(person,person)

brother(person,person)

uncle(person,person)

grandfather(person,person)

clauses

male(alan).

male(charles).

male(bob).

male(ivan).

female(bevery).

female(fay).

female(marilyn).

female(sally).

mother(marilyn,bevery).

mother(alan,sally).

father(alan,bob).

father(bevery,charles).

father(fay,bob).

father(marilyn,alan).

parent(X,Y) if mother(X,Y).

parent(X,Y) if father(X,Y).

brother(X,Y) if /* Брат Х есть , если У - мужчина и */

male(Y) and /* родитель Х есть Р и родитель У есть Р*/

parent(X,P) and /* и Х и У - не одно и то же */

parent(Y,P) and

X <> Y.

sister(X,Y) if /* Сестра Х есть У, если У - женщина и */

female(Y) and /* родитель Х есть Р и родитель У есть Р*/

parent(X,P) and /* и Х и У - не одно и то же */

parent(Y,P) and

X<>Y.

uncle(X,U) if /* Дядя Х есть U, если мать Х есть Р и */

mother(Y,P) and /* брат Р есть U */

brother(P,U).

uncle(X,U) if /* Дядя Х есть U, если отец Х есть Р и */

father(X,P) and /* брат Р есть U */

brother(P,U).

grandfather(X,G) if/* Дедушка Х есть G, если отец Р есть G*/

father(P,G) and /* и мать Х есть Р */

mother(X,P).

grandfather(X,G) if/* Дедушка Х есть G, если отец Х есть Р*/

father(X,P) and /* и отец Р есть G */

father(P,G).

**

Набейте и выполните эту программу и, сформулировав соот-

ветствующие цели, воспользуйтесь Турбо Прологом, чтобы отве-

тить на следующие вопросы:

1. Является ли Алан (Alan) братом Ивана (ivan)?

2. Кто является дедушкой Мэрилен (marilyn)?

3. Кто является сестрой Фей (fay)?

4. В каком отношении (если оно есть) находятся Мэри-

лен(marilyn) и Беверли (beverly)?

Оба отношения uncle (дядя) и grandfather (дедушка) описы-

ваются с помощью двух предложений, хотя в обоих случаях можно

воспользоваться только одним. Попытайтесь переписать правила,

определяющие uncle и grandfather, употребив в каждом случае

только одно предложение.

Резюме

Программа на Турбо Прологе имеет следующую основную

структуру:

domains

/* ... утверждения о доменах ...*/

predicates

/* ... утверждения о предикатах...*/

goal

/* ... подцель_1, подцель_2 и т.д.*/

clauses

/* ... предложения (правила и факты)...*/

Если вы не включаете цель в вашу программу, Турбо Пролог

попросит вас ввести цель во время исполнения программы.

Факты записываются в такой основной форме:

~~~~~ отношение (обьект, обьект,..., обьект).

Правила имеют следующую основную форму:

~~~~~~~ отношение (обьект, обьект,..., обьект) if

отношение (обьект,..., обьект) and

.

отношение (обьект,..., обьект).

Чтобы добиться согласованности с другими версиями Проло-

га, вместо слова if (если) разрешается использовать символы

":-", а вместо слова and (и) - запятую.

Так, например, правило

is_order(Person1,Person2) if

age(Person1,Age1) and

age(Person2,Age2) and

Age1>Age2.

и правило

is_order(Person1,Person2):-

age(Person1,Age1),

age(Person2,Age2),

Age1>Age2.

полностью эквивалентны.

Предикат состоит из одного или нескольких предложений.

Предложения, относящиеся к одному и тому же предикату, должны

следовать друг за другом.

**

Упражнение. Воспользуйтесь Турбо Прологом для составления

небольшого словаря синонимов. Вам следует запомнить факты,

подобные

similar_meaning(big,gigantic)

similar_meaning(big,enormous)

similar_meaning(big,tall)

similar_meaning(big,huge)

similar_meaning(happy,cheerful)

similar_meaning(happy,gay)

similar_meaning(happy,contented)

чтобы цель, имеющая вид

similar_meaning(big,X)

приводила к выводу на экран списка слов, имеющих тот же

смысл, что и слово big (большой).

Упражнение. Сможете ли вы воспользоваться Турбо Прологом,

чтобы найти преступника, опираясь на следующие факты и прави-

ла, касающиеся тайны убийства?

person(allan,25,m,football_player).

person(allan,25,m,butcher).

person(barbara,22,f,hairdresser).

person(bert,55,m,carpenter).

person(john,25,m,pickpocket).

had_affair(barbara,john).

had_affair(barbara,bert).

had_affair(susan,john).

killed_with(susan,club).

motive(money).

motive(jealousy).

owns(bert,wooden_leg).

owns(john,pistol).

/* Вспомогательные знания */

operates_identically(wooden_leg,club).

operates_identically(bar,club).

operates_identically(pair_of_scissors,knife).

operates_identically(football_boot,club).

owns_probably(X,football_boot) if

person(X,_,_,football_player).

owns_probably(X,pair_of_scissors) if

person(X,_,_,_).

owns_probably(X,Object) if

owns(Object).

/* Подозреваются все те, кто имеет оружие, кото-

рым, возможно, была убита Сьюзен (susan)*/

suspect(X) if

killed_with(susan,Weapon) and

operates_identically(Object,Weapon) and

owns_probally(X,Object).

/* Подозреваются мужчины, которые имели любовную

связь с Сьюзен */

**

suspect(X) if

motive(jealousy) and

person(X,_,k,_) and

had_affair(susan,X).

/* Подозреваются женщины, имевшие любовную связь

с мужчиной, которого знала Сьюзен */

suspect(X) if

motive(jealousy) and

person(X,_,k,_) and

had_affair(X,Man) and

had_affair(susan,Man).

/* Подозреваются воры-карманники, для которых мо-

тивом могли бы быть деньги */

suspect(X) if

motive(money) and person(X,_,_,pickpocket).

4. ЗАНЯТИЕ 2:

ПОДРОБНОЕ ИЗУЧЕНИЕ ДОМЕНОВ, ОБЬЕКТОВ И СПИСКОВ

Эта глава познакомит вас со многими свойствами Турбо Про-

лога, которыми вы будете пользоваться в большинстве случаев.

Мы вводим понятия свободных и связанных переменных, стандарт-

ных типов доменов и составных обьектов. Вы научитесь, как ис-

пользовать в ваших программах рекурсию, и увидите, какие пре-

имущества дают имеющиеся в Турбо Прологе многочисленные сред-

ства обработки списков.

Если переменная в Турбо Прологе обладает известным значе-

нием, то мы говорим, что она связана с этим значением, а в

противном случае она свободна. Эта глава начинается с анализа

связывания переменных в процессе достижения цели.

Связанные переменные обладают значениями из домена, кото-

рый либо сам имеет стандартный тип, либо определен пользова-

телем и построен из одного или нескольких доменов такого ро-

да. Во второй части этой главы мы изучим некоторые детали,

касающиеся доменов, и научимся строить составные домены и в

том числе домены, позволяющие рассматривать списки обьектов

как единое целое.

Именно списки представляют собой одну из важнейших струк-

тур данных, имеющихся в Турбо Прологе, а наиболее важным при-

емом программирования, используемым в Прологе, является ре-

курсия. В частности, рекурсия позволяет нам обрабатывать эле-

менты, содержащиеся в списке. В завершающей части этой главы

приводятся некоторые примеры, иллюстрирующие использование

рекурсии.

Свободные и связанные переменные

~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

В Турбо Прологе различаются два типа переменнных:

- свободные переменные, о значениях которых Турбо Прологу

не известно;

- связанные переменные, обладающие известными значениями.

Посмотрите на программу 6 и проанализируйте, каким обра-

зом Турбо Пролог будет решать следующую составную цель:

likes(X,reading) and likes(X,swimming).

**

/* Программа 6 */

domains

person,hobby = symbol

predicates

likes(person,hobby)

clauses

likes(ellen,reading).

likes(john,computers).

likes(john,badminton).

likes(leonhard,badminton).

likes(eric,swimming).

likes(eric,reading).

Турбо Пролог проводит поиск слева направо. В первой под-

цели

likes(X,reading)

переменная Х является свободной (ее значение неизвестно до

тех пор , пока Турбо Пролог не попытается разрешить подцели,

но с другой стороны, второй аргумент reading (чтение) извес-

тен. Теперь Турбо Пролог будет искать факт, опираясь на кото-

рый можно выполнить требования, содержащиеся в подцели.

Уже первый факт

likes(ellen,reading).

приводит к соответствию, поэтому свободная переменная Х ока-

жется связанной с нужным значением, присутствующим в первом

факте, т.е. ellen. В то же самое время Турбо Пролог устанав-

ливает в базе данных указатель, который показывает, насколько

далеко продвинулась процедура поиска.

Теперь надо удовлетворить вторую подцель. Так как пере-

менная Х связана теперь со значением ellen, Турбо Пролог дол-

жен отыскать факт

likes(ellen,swimminmg).

Турбо Пролог проводит поиск с самого начала базы данных, но

напрасно. Таким образом, если Х - это ellen, то вторая под-

цель оказывается ложной.

Теперь Турбо Пролог пытается найти другое решение первой

подцели, причем переменная Х вновь считается свободной, Поиск

очередного факта, который приводит к выполнению первой подце-

ли, начинается с места, помеченного в последний раз (при ус-

ловии, что непроверенные возможности еще существуют).

Стандартные типы доменов в Турбо Прологе

Турбо Пролог может оперировать с шестью стандартными ти-

пами доменов, перечисленными в таблице 4-1.

Таблица 4-1

Стандартные типы доменов

------------------------------------------------------------

char (литерный) Литера, заключенная между двумя

апострофами (например, 'а ').

integer (целый) Целые числа в диапазоне от -32768

до 32767.

real (вещественный) Числа с произвольным знаком,за ко-

торым следует несколько цифр. За

ними (не обязательно) может стоять

десятичная точка (.), а за ней -

несколько цифр, обозначающих дроб-

ную часть. В конце может не обяза-

тельно) присутствовать часть, обо-

значающая десятичный порядок, на-

пример, буква "е", а за ней - про-

извольный знак и порядок.

**

Следующие записи представляют со-

бой примеры вещественных чисел:

42705

-9999

8672

-9111.929437

-521e238

64e-94

-7983e21

Допустимый диапазон для веществен-

ных чисел - от 1е-307 до 1е+308.

Целые числа при необходимости авто-

матически преобразуются в вещест-

венные.

string (строковый) Произвольная последовательность ли-

тер, заключенная между двойными ка-

вычками, например: "книга Джонатан

Марка".

symbol (символьный) Для символьных имен допускаются два

формата: (1) последовательность

букв, цифр и знаков подчеркивания,

начинающаяся с маленькой буквы, и

(2) последовательность литер,

заключенная между двойными кавыч-

ками (такое представление исполь-

зуется для символьных имен, со-

держащих пробелы, а также когда си-

мвольное имя не начинается с ма-

ленькой буквы). Ниже приведены при-

меры символьных имен:

номер_телефона

"железнодорожный_билет"

"Объединение_Дорида"

При использовании символьные имена

и строки могут быть взаимозаме-

няемы, но их внутренняя обработка

различна. Символьные имена хранят-

ся в таблице просмотра, которая

допускает очень быструю процедуру

сравнения, выполняемую во время

поиска. Недостаток заключается в

том, что таблица символьных имен

занимает много памяти, а вставка

в таблицу требует существенного

времени. Вы должны сами решить,

какой домен обеспечит вам лучшую

производительность применительно

к данной программе.

file (файловый) Файловый тип домена описывается

в главе 9.

-------------------------------------------------------------------

**

Рассмотрим еще несколько примеров объектов, принадлежащих

доменам стандартного типа.

Таблица 4-2

Простые объекты

____________________________________________________________

swift,abc,kenneth,"animal lover" (символьный)

-1,3,5,0 (целый)

3.45,0.01,=30,5,123.4e+5 (вещественный)

'a','b','c','/','&' (литерный)

"One two","name number 5","&&" (строковый)

____________________________________________________________

Объекты, принадлежащие литерным и строковым доменам, и

содержащие символ "\" (обратная косая черта), имеют специаль-

ный смысл:

\Число символ со значением "Число" в кодировке КОИ-8

\n символ новой строки

\t символ табулятора

Таким образом, три объекта, указанных ниже

("\13")

("\n")

обуславливают вывод на экран новой строки.

Сейчас мы рассмотрим несколько деклараций предикатов, ис-

пользующих перечисленные выше стандартные домены. Если в дек-

ларациях предикатов используются только стандартные домены,

то присутствие в программе раздела domains(домены) необяза-

тельно. Допустим, например, что нам хочется определить преди-

кат так, чтобы такая цель, как

alphabet_position(A_character,N)

была бы истинной, если переменная (символ А) -

это N-ая буква в алфавите. Предложения для такого предиката

могли бы выглядить, например, так:

alphabet_position('a',1).

alphabet_position('a',2).

alphabet_position('c',3).

alphabet_position(,0). /*другие символы дают 0*/

Декларацию указанного предиката можно было бы записать следу-

ющим образом:

predicates

alphabet_position(char,integer)

и теперь необходимость в разделе domains отпадает.

В качестве другого примера предположим, что нам хочется

ввести предикат, который можно было бы использовать в связи

со сложением. Иными словами, мы хотим получить такой преди-

кат, что при обработке следующей цели

add(X,Y,Z)

аргументы представляют собой два числа, которые участвуют в

сложении, а также число, выражающее результат, что соответст-

вует уравнению

X+Y=Z

Следовательно, декларация predicates (предикаты) должна обес-

печить, чтобы для предиката add (сложить) требовалось три

числовых аргумента, и там же должны быть описаны типы доме-

нов, которым эти аргументы принадлежат:

add(integer,integer,integer)

или

add(real,real,teal)

Если используются обе декларации предиката, то предикат add

можно употреблять как для целых чисел, так и для вещественных.

Это объясняется тем, что в Турбо Прологе допускаются множест-

венные декларации предикатов. В множественных декларациях од-

ного и того же предиката декларации должны обязательно следо-

вать друг за другом и все они должны содержать одно и то же

число аргументов.

Программа 7 - это полная программа на Турбо Прологе, ко-

торая действует как телефонный мини-справочник. В программе

используются стандартные предикаты readin (ввести) и write

(писать). Раздел domains в программе опущен, так как в ней

используются только стандартные домены. Программа запрашивает

имя, которое должно быть введено в ЭВМ. После этого в базе

данных отыскивается соответствующий номер телефона, который

выводится на экран.

/* Программа 7 *)

predicates

reference(symbol,symbol)

goal

write("Please type a name :"),

readln(The_name),

reference(The_name,Phone_No),

write("The phone number is ",Phone_No),nl.

clauses

reference("Albert","01-123456").

reference("Betty","01-569667").

reference("Carol","01-267400").

reference("Dorothy","01-191051").

Руководство к пользованию TURBO PROLOG

Подождите немного. Документ загружается.