father(person, person)% первый person является отцом другого

clauses

father (Man) :-father(Man, _) .

father(adam,seth).

father(abraham,isaac).

1. Синтаксис правил

Правила используются в Прологе в случае, когда какой-либо факт зависит от истинности другого факта или группы фактов. Как мы объясняли ранее в этой главе, в правиле Пролога есть две части: заголовок и тело. Ниже представлен обобщенный синтаксис правила в Visual Prolog:

HEAD: - , , ..., .

Заголовок: — , , ... , .

Тело правила состоит из одной или более подцелей. Подцели разделяются запятыми, определяя конъюнкцию, а за последней подцелью правила следует точка.

Каждая подцель выполняет вызов другого предиката Пролога, который может быть истинным или ложным. После того, как программа осуществила этот вызов, Visual Prolog проверяет истинность вызванного предиката, и если это так, то работа продолжается, но уже со следующей подцелью. Если же в процессе такой работы была достигнута точка, то все правило считается истинным; если хоть одна из подцелей ложна, то все правило ложно.

Для успешного разрешения правила Пролог должен разрешить все его подцели и создать последовательный список переменных, должным образом связав их. Если же одна из подцелей ложна, Пролог вернется назад для поиска альтернативы предыдущей подцели, а затем вновь двинется вперед, но уже с другими значениями переменных. Этот процесс называется поиск с возвратом.

Как упоминалось выше, в качестве разделителя заголовка и тела правила Пролог использует знак:-, который читается как "если" (if). Однако if Пролога отличается от if, написанного в других языках, например в Pascal, где условие, содержащееся в операторе if, должно быть указано перед телом оператора, который может быть выполнен. Другими словами:

если ЗАГОЛОВОК истинен, тогда ТЕЛО истинно (или: тогда выполнить ТЕЛО

Данный тип оператора известен как условный оператор если/тогда (if/then). Пролог же использует другую форму логики в таких правилах. Вывод об истинности заголовка правила Пролога делается, если (после того, как) тело этого правила истинно, например, так:

ЗАГОЛОВОК истинен, если ТЕЛО — истинно (или: если ТЕЛО может Сыть выполнено).

Учитывая вышесказанное, правило Пролога соответствует условной форме тогда/если (then/if).

1. Автоматическое преобразование типов

Совсем не обязательно, чтобы при сопоставлении двух Visual Prolog-переменных они принадлежали одному и тому же домену. Переменные могут быть связаны с константами из различных доменов. Такое (избирательное) смешение допускается, т. к. Visual Prolog автоматически выполняет преобразование типов (из одного домена в другой), но только в следующих случаях:

• между строками (string) и идентификаторами (symbol);

• между целыми, действительными и символами (char). При преобразовании символа в числовое значение этим значением является величина символа в коде ASCII.

Аргумент из домена my_dom, который объявлен следующим образом:

domains

my_dom = % — это стандартный домен

может свободно смешиваться с аргументами из этого основного домена и с аргументами всех совместимых с ним стандартных доменов. Если основной домен — string, то с ним совместимы аргументы из домена symbol; если же основной домен integer, то с ним совместимы домены real, char, word и др. Такое преобразование типов означает, например, что вы можете:

• вызвать предикат с аргументами типа string, задавая ему аргументы типа symbol, и наоборот;

• передавать предикату с аргументами типа real параметры типа integer;

• передавать предикату с аргументами типа char параметры типа integer;

• использовать в выражениях и сравнениях символы без необходимости получения их кодов в ASCII.

Существует набор правил, определяющих, к какому домену принадлежит результат смешивания разных доменов. Эти правила будут детально рассмотрены далее.

1. 15. Другие разделы программ

Теперь, когда вы ознакомились с такими разделами программ Visual Prolog, как clauses, predicates, domains и goal, поговорим о некоторых других, часто используемых разделах программ: facts, constants и различных глобальных (global) разделах.

1. Раздел фактов

Программа на Visual Prolog представляет собой набор фактов и правил. Иногда в процессе работы программы бывает необходимо модифицировать (изменить, удалить или добавить) некоторые из фактов, с которыми она работает. В этом случае факты рассматриваются как динамическая или внутренняя база данных, которая при выполнении программы может изменяться. Для объявления фактов программы, рассматривающихся как части динамической (или изменяющейся) базы данных, Visual Prolog включает специальный раздел — facts.

Ключевое слово facts объявляет раздел фактов. Именно в этой секции вы объявляете факты, включаемые в динамическую базу данных. Отметим, что в ранних версиях Visual Prolog для объявления раздела фактов использовалось ключевое слово database, т. е. ключевое слово facts — синоним устаревшего ключевого слова database. В Visual Prolog есть несколько встроенных предикатов, облегчающих использование динамических фактов.

1. Раздел констант

В своих программах на Visual Prolog вы можете объявлять и использовать символические константы. Раздел для объявления констант обозначается ключевым словом constants, за которым следуют сами объявления, использующие следующий синтаксис:

=

— имя символической константы, а — это то, что вы присваиваете этой константе. Каждое завершается символом новой строки и, следовательно, на одной строке может быть только одно описание константы. Объявленные таким образом константы могут позже использоваться в программах.

Рассмотрим следующий фрагмент программы:

constants

zеrо = О

one = 1

two = 2

hundred = (10*(10-1)+10)

pi = 3.141592653

ega = 3

slash_fill = 4

red = 4

Перед компиляцией программы Visual Prolog заменит каждую константу на соответствующую ей строку.

На использование символических констант накладываются следующие ограничения:

• описание константы не может ссылаться само на себя:

my_number = 2*my_number/2 % не допускается

• это приведет к сообщению об ошибке "Recursion in constant definition" (Рекурсия в описании константы);

• в описаниях констант система не различает верхний и нижний регистры. Следовательно, при использовании в разделе программы clauses идентификатора типа constants, его первая буква должна быть строчной для того, чтобы избежать путаницы между константами и переменными.

• в программе может быть несколько разделов constants, однако объявление константы должно производиться перед ее использованием;

• идентификаторы констант являются глобальными и могут объявляться только один раз. Множественное объявление одного и того же идентификатора приведи к сообщению об ошибке "Constant identifier can only be declared once" (Идентификатор константы может объявляться только один раз).

1. Директивы компилятора

Visual Prolog поддерживает несколько директив компилятора, которые можно добавлять в программу для сообщения компилятору специальных инструкций по обработке вашей программы при ее компиляции. Кроме этого, вы можете устанавливать большинство директив компилятора с помощью команды меню среды визуальной разработки Visual Prolog Options/Project/Compiler Options.

Директива include

Для того чтобы избежать многократного набора повторяющихся процедур, вы можете использовать директиву include.

Ниже приведен пример того, как это делается.

1. Создаете файл (например, MYSTUFF.PRO), в котором объявляете свои наиболее I часто используемые предикаты (с помощью разделов domains и predicates) и даете их описание в разделе clauses.

2. Пишете исходный текст программы, которая будет использовать эти процедуры.

3. В "допустимых областях" исходного текста программы размещаете строку:include "mystuff.pro"

"Допустимые области" — это любое место программы, в котором вы можете расположить декларацию разделов domains, facts, predicates, clauses или goal.

При компиляции исходных текстов программы Visual Prolog вставит содержание файла MYSTUFF.PRO прямо в окончательный текст файла для компиляции.

Директиву include можно использовать для включения в исходный текст (практически любого) часто используемого фрагмента. Кроме того, любой включаемый в программу файл может, в свою очередь, включать другой файл (однако каждый файл может быть включен в вашу программу только один раз).

II. Унификация и поиск с возвратом

1. 1. Сопоставление и унификация

Рассмотрим программу ch04e01.pro (рис.1) с точки зрения того, как утилита Test Goal будет отыскивать все решения следующей цели written_by(X, Y).

domains

title, author = symbol

pages= unsigned

predicates

book(title, pages)

written_by(author, title)

long_novel (title)

clauses

written_by(fleming, "DR NO").

written_by(melville, "MOBY DICK").

book("MOBY DICK", 250).

book("DR NO", 310).

long_novel (Title) :-

written_by(_, Title),

book(Title, Length),

Length > 300.

1. Листинг программы ch04e01.pro

Пытаясь выполнить целевое утверждение written_by(X, Y), Visual Prolog должен проверить каждое предложение written_by(X, Y) в программе. Сопоставляя аргументы X и Y с аргументами каждого предложения written_by, Visual Prolog выполняет поиск от начала программы до ее конца. Обнаружив предложение, соответствующее целевому утверждению, Visual Prolog присваивает значения свободным переменным таким образом, что целевое утверждение и предложение становятся идентичными. Говорят, что целевое утверждение унифицируется с предложением. Такая операция сопоставления называется унификацией.

Поскольку X и Y являются свободными переменными в целевом утверждении, а свободная переменная может быть унифицирована с любым другим аргументом (и даже с другой свободной переменной), то целевое утверждение может быть унифицировано с первым предложением written_by в программе, как показано ниже:

written_by (X,Y).

written_by(fleming,"DR NO").

Visual Prolog устанавливает соответствие, X становится связанным с fleming, a Y – “dr no”. В этот момент Visual Prolog напечатает:

X=fleming, Y="DR NO"

Поскольку Test Goal ищет все решения для заданной цели, целевое утверждение также будет унифицировано и со вторым предложением written_by:

written_by(melville, "MOBY DICK").

Test Goal печатает второе решение:

X=melville, Y="MOBY DICK"

2 Solutions

Рассмотрим, как Visual Prolog выполнит следующее целевое утверждение:

long_novel(X).

Когда Visual Prolog пытается выполнить целевое утверждение, он проверяет, действительно ли обращение может соответствовать факту или заголовку правила. В нашем случае устанавливается соответствие с

long_novel(Title)

Visual Prolog проверяет предложение для long_novel, пытаясь завершить сопоставление унификацией аргументов. Поскольку в целевом утверждении X - свободная переменная, то она может быть унифицирована с любым другим аргументом. Title также не является связанным в заголовке предложения long_novel. Целевое утверждение соответствует заголовку правила, и унификация выполняется. Впоследствии Visual Prolog будет пытаться согласовывать подцели с правилом

long_novel(Title) :-

written_by(_, Title), book(Title, Length), Length>300.

Пытаясь выполнить согласование тела правила, Visual Prolog обратится к первой подцели в теле правила — written_by(_, Title). Поскольку авторство книги является несущественным, на месте аргумента author появляется анонимная переменная (_). Обращение written_by (_, Title) становится текущей подцелью, и Пролог ищет решение для этого обращения.

Пролог ищет соответствие с данной подцелью от вершины и до конца программы. В результате достигается унификация с первым фактом для written_by, а именно:

written_by(_, Title),

written_by (fleming, "DR NO").

Переменная Title связывается с "dr no", и к следующей подцели book (Title, Length) обращение выполняется уже с этим значением переменной. Далее Visual Prolog начинает очередной процесс поиска, пытаясь найти соответствие с обращением к book. Так как Title связан с "dr no", фактическое обращение выглядит как book("DR NO", Length). Процесс поиска опять начинается с вершины программы. Заметим, что первая попытка сопоставления с предложением book(“MOBY DICK", 250) завершится неудачно, и Visual Prolog перейдет ко второму предложению book в поиске соответствия. Здесь заголовок книги соответствует подцели, и Visual Prolog связывает переменную Length с величиной 310.

Теперь третье предложение в теле long_novel становится текущей подцелью:

length > 300.

Visual Prolog выполняет сравнение, завершающееся успешно: 310 больше, чем 300. В этот момент все подцели в теле правила выполнены, и, следовательно, обращение long_novel(X) успешно. Так как X в обращении был унифицирован с переменной Title в правиле, то значение, с которым связывается Title при подтверждении правила, возвращается и унифицируется с переменной X. Переменная Title в случае подтверждения правила имеет значение "dr no", поэтому Visual Prolog выведет:

X="DR NO"

1 Solution.

1. 2. Поиск с возвратом

Часто при решении реальной задачи мы придерживаемся определенного пути для ее логического завершения. Если полученный результат не дает искомого ответа, мы должны выбрать другой путь.

Так, вам, возможно, приходилось играть в лабиринт. Один из верных способов найти конец лабиринта — это поворачивать налево на каждой развилке лабиринта до тех пор, пока вы не попадете в тупик. Тогда следует вернуться к последней развилке и попробовать свернуть вправо, после чего опять поворачивать налево на каждом встречающемся распутье. Путем методичного перебора всех возможных путей вы, в конце концов, найдете выход.