У Клоксин - ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ ПРОЛОГ

• Название: ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ ПРОЛОГ
• Автор: У Клоксин
• Жанр: Программирование

Книга английских специалистов, содержащая описание основ логического программирования и особенностей языка Пролог – базового языка ЭВМ пятого поколения. Области применения этого языка связаны с разработкой экспертных систем, интеллектуальных баз данных, обработкой естественного языка, разработкой компиляторов ЭВМ. Книга полезна для первого ознакомления с языком Пролог.

---

Обращение к Прологу с вопросом инициирует процедуру поиска в базе данных, ранее введенной в систему. Пролог ищет факты, сопоставимые с фактом о вопросе. Два факта сопоставимы (или соответствуют один другому), если их предикаты одинаковы (побуквенное совпадение) и их соответствующие аргументы попарно совпадают. Если Пролог находит факт, сопоставимый с вопросом, то он отвечает да[3]. Если в базе данных такого факта не существует, то Пролог отвечает нет. Ответ, выдаваемый Прологом, выводится на дисплей терминала непосредственно под запросом. Пусть имеется следующая база данных:

нравится(джо,рыба).

нравится(джо,мэри).

нравится(мэри,книга).

нравится(джо,книга).

Если все эти факты введены в Пролог-систему, то можно было бы делать следующие вопросы, ответы на которые Пролог написал бы непосредственно под текстом вопроса:

?- нравится(джо,деньги).

нет

?- нравится(мэри,джо).

нет

?- нравится(мэри,книга).

да

?- король(джон,франция).

нет

Ответы на три первых вопроса должны быть понятны. Кроме этого, Пролог отвечает нет на вопрос о том, является ли Джон королем Франции. Система выдает такой ответ, так как среди фактов в базе данных, представленной приведенными выше четырьмя отношениями нравится, нет отношений, указывающих на королевские звания. В Прологе ответ нет используется в смысле ничто в базе данных не согласуется с вопросом. Важно помнить, что ответ нет вовсе не эквивалентен ответу является ложным. Предположим, например, что база данных содержит три факта об известных мыслителях Греции:

человек(сократ).

человек(аристотель).

афинянин(сократ).

Можно было бы сделать несколько вопросов:

?- афинянин(сократ).

да

?- афинянин(аристотель).

нет

?- грек(сократ).

нет

Хотя тот факт, что Аристотель жил когда-то в Афинах, может быть исторически верным, мы просто не можем доказать его на основе фактов, представленных в базе данных. Более того, хотя в базе данных содержится факт о том, что Сократ жил в Афинах, это не доказывает того, что он был греком, если только в базе данных нет дополнительной информации. Таким образом, когда Пролог на вопрос отвечает нет, это значит не доказуемо, не согласуется с базой данных.

В приведенном ранее примере Джону и Мэри нравится один и тот же объект. Мы знаем, что им нравится один и тот же объект, так как одно и то же имя книга появляется в обоих фактах.

Обсуждавшиеся до сих пор факты и вопросы не представляют большого интереса. Все что мы можем сделать – это получить обратно ту же самую информацию, которую мы ввели в систему. Более полезны были бы вопросы вида: «Какие объекты нравятся Мэри?». Именно для реализации такой возможности предназначены переменные.

1.3. Переменные

Если вы хотите узнать, что нравится Джону, то было бы утомительно спрашивать «Нравятся ли Джону книги?», «Нравится ли Джону Мэри?» и так далее, получая каждый раз ответ да или нет. Более разумно обратиться к Пролог-системе с просьбой назвать что-нибудь, что нравится Джону. Такой вопрос можно сформулировать следующим образом««Нравится ли Джону X?». Задавая вопрос, мы не знаем, для обозначения какого объекта использована литера X. Нам хотелось бы, чтобы Пролог перечислил все имеющиеся возможности для обозначения какого объекта использована литера X. В Прологе можно не только присваивать имена конкретным объектам, но и использовать имена, подобные X, для обозначения объектов, которые должны быть определены Пролог-системой. Имена такого типа называются переменными. Переменная в Прологе может иметь либо не иметь конкретное значение. Переменная конкретизирована, если имеется объект, который обозначает эта переменная. Переменная не конкретизирована, если еще не известно, что именно она обозначает. В Прологе используется соглашение, позволяющее отличать переменные от имен конкретных объектов – каждое имя, начинающееся с прописной буквы, рассматривается как переменная.

При поиске ответа на вопрос Пролог организует просмотр всех фактов в базе данных, чтобы обнаружить объект, который эта переменная могла бы обозначать. Так, когда мы спрашиваем «Нравится ли Джону X?», Пролог просматривает все известные ему факты для обнаружения тех вещей, которые нравятся Джону.

Такая переменная, как X, сама по себе не является именем какого-то конкретного объекта, но она может быть использована для обозначения объектов, которым мы не можем дать имя. Например, мы не можем чему-то, что нравится Джону, дать имя как объекту, поэтому для выражения подобных вопросов вместо вопросов вида

?- нравится(джон, Что-то, что любит Джон).

Пролог позволяет использовать переменные и задавать вопросы в виде

?- нравится(джон,Х).

При желании можно давать переменным более длинные имена. Следующий вопрос вполне приемлем в Прологе:

?- нравится(джон, Что-точтонравитсяджону).

Почему? Потому что переменной может быть любое имя, начинающееся с прописной буквы. Рассмотрим следующую базу данных и запрос к Прологу:

нравится (джон,цветы).

нравится (джон,мэри).

нравится(поль,мэри).

?- нравится(джон,Х).

В вопросе спрашивается: Существует ли что-нибудь, что нравится Джону? В ответ Пролог напечатает:

Х=цветы

а затем будет ждать дальнейших приказов; это мы вкратце обсудим далее. Как это произойдет? При поступлении такого вопроса в Пролог-систему переменная, входящая в вопрос, изначально является неконкретизированной. Пролог просматривает базу данных в поисках факта, сопоставимого с вопросом. Если неконкретизированная переменная появляется в качестве аргумента, то Пролог считает, что такой аргумент сопоставим с любым другим аргументом, находящимся в той же самой позиции факта. В нашем примере Пролог ищет любой факт с предикатом нравится и первым аргументом джон. Второй аргумент в этом случае может быть каким угодно, так как в вопросе вторым аргументом является неконкретизированная переменная. При обнаружении такого факта переменная X становится конкретизированной, обозначая объект, являющийся вторым аргументом найденного факта, каким бы этот аргумент ни был. Пролог просматривает факты базы данных в том порядке, в каком они вводились (на печатной странице это соответствует просмотру сверху вниз), поэтому факт нравится(джон, цветы) найден первым. С этого момента переменная X обозначает объект цветы или, говоря другими словами, переменная X конкретизируется значением цветы. Пролог с помощью специального маркера отмечает место в базе данных, в котором произошло сопоставление. Обсудим кратко причины, по которым оказалось необходимым использование такого маркера.

Обнаружив факт, соответствующий вопросу, Пролог печатает имена объектов, которые теперь обозначают переменные. В нашем примере есть только одна переменная X, которой соответствует объект цветы. Затем Пролог ждет дальнейших указаний, как об этом говорилось выше. Если в этой ситуации нажать на терминале клавишу RETURN, указывая тем самым, что вы удовлетворены полученным ответом, то Пролог прекратит дальнейший поиск в базе данных. Если вместо этого нажать клавишу ; (и вслед за ней клавишу RETURN), то Пролог продолжит поиск в базе данных, начиная с места, отмеченного маркером. В такой ситуации, когда Пролог начинает поиск не с начала базы данных, а с места, отмеченного маркером, мы говорим, что Пролог пытается заново согласовать вопрос.

Предположим, что в ответ на первое найденное Прологом соответствие (Х=цветы) мы предлагаем системе продолжить поиск (введя ;). Это значит, что мы хотим согласовать вопрос иначе; мы хотим найти другой объект, который могла бы обозначать переменная X. Это также значит, что Пролог должен «забыть» о том, что переменная X обозначает цветы, и снова продолжить поиск с неконкретизированной переменной X. Так как мы ищем альтернативное решение, то поиск продолжается с места, отмеченного маркером. Следующий найденный системой факт, соответствующий вопросу, есть нравится(джон,мэри). Переменная X вновь становится конкретизированной, обозначая мэри, а Пролог отмечает маркером факт нравится(джон,мэри). Пролог напечатает Х=мэри и будет ожидать дальнейших команд. Если мы вновь введем точку с запятой, то Пролог продолжит поиск. В нашем примере нет больше ничего, что нравится Джону. Поэтому Пролог завершит поиск и предоставит нам возможность сделать новые запросы или ввести новые факты.