8387

3.2.Основные разделы программы.

Описание данных присутствует в двух основных разделах Пролог-программы, один из которых называется predicates (отношения), а другой – clauses (утверждения). В разделе predicates описываются предикаты, используемые в БД, с описанием их типа. Для определения основной цели программы служит ключевое слово goal. В раздел clauses заносятся факты и правила, известные априорно. О содержимом этого раздела можно говорить как о данных, необходимых для работы программы.

Пример. predicates

dog (symbol) a toy (symbol)

goal

some (goals). clauses

dog (2).

a toy (bunny).

Заполнение разделов программы.

Такие разделы Пролог-программы как trace, project (название проекта) и include (внешний исходный файл) заполняется по желанию.

Раздел domains, объявляющий новые типы области данных, может быть заполнен по желанию или необходимости.

Пример. domains

dog = symbol a toy = symbol

Раздел database объявляет предикаты, которые по желанию можно добавлять или удалять.

Пример. database

work (dog, a toy)

Раздел global predicates или predicates объявляет области определения каждого предиката или глобального предиката в обязательном порядке.

Логические термы.

Совокупность синтаксических структур в Пролог-программе называется логическими термами. Термы могут иметь простую или сложную структуры.

Константы в Пролог-программе могут быть числом или атомом. Атом представляет собой последовательность строчных и прописных символов, цифр и специальных знаков, которая обязательно начинается со строчной буквы. Если атом в программе начинается с прописной буквы, то его заключают в апострофы (двойные кавычки).

Пример.

name (dog, «Рекс")

Основными называются термы, не содержащие переменных, т.е. факты. Термы, содержащие переменные называются неосновными.

Сложный терм является в Пролог-программе или функтором, или оператором. Определение сложного терма в программе содержит имя, представляющее собой атом, и совокупность аргументов, которые в свою очередь также могут быть простыми и сложными термами.

Переменные в Пролог-программе.

Переменные в Пролог-программе являются не местом в памяти, а реальным объектом. Место действия одной переменной – одна резольвента. При осуществлении механизма возврата значения всех переменных в резольвенте, через которые осуществляется возврат, очищаются.

Переменная в Пролог-программе представляет собой последовательность знаков подчеркивания, строчных и прописных букв, которая всегда начинается с прописной буквы или со знака подчеркивания.

Наличие символа «__» означает использование фиктивной переменной. В рассмотренном примере с ее помощью реализован квантор общности.

В разделе данных domains объявлены типы данных пользователя («тип фигуры» и «выражение для площади»), а также указано, что «тип фигуры» эквивалентен стандартному символьному типу (symbol), а тип «выражение для площади» – стандартному строковому типу (string).

Пример. Возведение в степень x^n class predicates

power: (real, integer, real) procedure(i,i,o). clauses

power (_,0,1):-!

power (X,N,R):-M=N-1, power (X,M,R1), R=R1*N. run():-console::init(), power(srdio::read(),stdio::read(),R),stdio::write(R).

3.4. Процесс реализации вывода.

Абстрактный интерпретатор Пролог выполняет вычисления, получая вопрос Р и последовательность резольвент Q. Если Р выводится из Q, то результат «yes», если не выводится, то − «no». Возможен также и третий вариант, когда результат непредсказуем.

В процессе реализации логического вывода в Пролог-программе используются следующие механизмы:

•унификации;

•сопоставления (согласования, совпадения);

•прямой трассировки;

•возврата.

Сопоставление – это процесс проверки двух термов на их соответствие друг другу. Термы сопоставимы в двух случаях: если они идентичны, либо, если они становятся идентичными при конкретизации своих переменных.

Если термы тождественны (идентичны), то процесс терпит успех, и неуспех – в противном случае.

Механизм возврата.

Процесс согласования конъюнкций подцелевых утверждений в теле резольвенты осуществляется слева направо:

(голова) цель :– (тело) подцель_1, подцель_2, ... , подцель_N.

Каждая подцель согласуется с фактом, хранящимся в БД, или уже доказанным утверждением. Однако может возникнуть ситуация, когда одна из подцелей не может быть согласована. При этом осуществляется сдвиг влево на одну подцель предшествующую и выполняется её сопоставление с новыми значениями из БД, и так до тех пор, пока не будет найдена сопоставимая подцель. Если она найдена, то процесс продолжается дальше слева направо до тех пор, пока не будет доказано целевое утверждение.

Если подцелей больше нет и факты в БД исчерпаны, то доказательства заканчиваются неудачей. При осуществлении механизма возврата значения всех переменных очищаются.

Пример механизма возврата.

predicates

short (symbol) middle (symbol) long (symbol) strong (symbol) powerful (symbol)

goal

powerful human.

clauses

short (Dima). short (Maksim). middle (Nadya). middle (Sasha). big (Kostya). big (Lesha). strong (Denis).

powerful (human):- middle (human), strong (human). powerful (human):- big (human).

Шаги выполнения программы на языке Пролог.

Итак, рассмотрим самый общий алгоритм работы Пролог-программы.

1.Нахождение подходящего правила для текущей цели (или подцели).

2.Передача и согласование параметров цели и правила.

3.Определение в зависимости от исхода шага 2 текущей (новой) цели или возврат к предыдущей цели с отменой значений для переменных, полученных в результате выполнения шага 2 для последней цели.

4.Создание точек ветвления программы с помощью предикатов repeat, fail и «!».

5.Инициализация переменных процедуры и восстановление их значений при возврате.