Раздел описания предложений

Этот раздел можно считать основным разделом программы, потому что именно в нем содержатся факты и правила, реализующие пользовательские предикаты. Все предикаты, которые применяются в этом разделе и не являются стандартными предикатами, должны быть описаны в разделе описания предикатов или в разделе описания предикатов базы данных. Начинается этот раздел со служебного слова CLAUSES.

Напомним, что предложения, у которых в заголовке указан один и тот же предикат, должны идти друг за другом. Такой набор предложений называется процедурой. Предложения довольно подробно обсуждались в третьей лекции, поэтому сейчас мы не будем подробно останавливаться на этом. Заметим только, что программу на Прологе принято оформлять по следующим правилам:

• между процедурами пропускается пустая строка;
• тело правила записывается со следующей строки, после строки, в которой был заголовок, с отступом;
• каждую подцель записывают на отдельной строке, одну под другой.

Эти правила не являются обязательными, но они делают программу более "читабельной".

Раздел описания внутренней цели

С зарезервированного слова GOAL начинается раздел описания внутренней цели программы. Если этот раздел отсутствует, то после запуска программы Пролог-система выдает приглашение вводить вопросы в диалоговом режиме (внешняя цель). При выполнении внешней цели Пролог-система ищет все решения, выводя все возможные значения для переменных, участвующих в вопросе. Если же выполняется внутренняя цель, то осуществляется поиск только первого решения, а для получения всех решений нужно предпринимать дополнительные действия.

Программа, компилируемая в исполняемый файл, который можно запускать независимо от среды разработки, обязательно должна иметь внутреннюю цель. Внешнюю цель обычно применяют на этапе отладки программы.

Внешние и внутренние цели уже обсуждались в третьей лекции, они еще будут рассматриваться в следующей лекции, поэтому сейчас мы не будем останавливаться на этом вопросе более подробно.

Пример. Запишем полностью реализацию на Турбо Прологе той базы знаний про мам и бабушек, которую мы рассматривали в качестве примера в третьей лекции. Нажимаем комбинацию клавиш Alt+E (от Editor), попадаем в редактор. Набираем код, приведенный ниже.

DOMAINS /* раздел описания доменов */
s=string /* вводим синоним для строкового типа данных */
PREDICATES /* раздел описания предикатов */
mother(s,s) /* предикат мама будет иметь два аргумента 
               строкового типа */
grandmother(s,s) /* то же имеет место и для предиката 
                    бабушка */
CLAUSES /* раздел описания предложений */
mother("Наташа","Даша"). /* "Наташа" и "Даша" связаны 
                            отношением мама */
mother("Даша","Маша"). /* "Даша" и "Маша" также 
                           принадлежат отношению мама */
grandmother(X,Y):- /* X является бабушкой Y, если 
                      найдется такой Z, что */
   mother(X,Z), /* X является мамой Z, а */
   mother(Z,Y). /* Z является мамой Y */

Для запуска программы нажимаем Alt+R (Run). Так как раздела описания внутренней цели в нашей программе не было, Пролог система выведет приглашение на ввод внешней цели ("GOAL:"). Вводим вопросы, наблюдаем результаты. Повтор предыдущей цели F8.

Теперь давайте рассмотрим некоторые наиболее употребляемые стандартные предикаты. Начнем с предикатов, предназначенных для вывода и ввода.

Предикаты ввода-вывода

Турбо Пролог имеет отдельные предикаты для чтения с клавиатуры или из файла данных целого, вещественного, символьного и строкового типа. Работе с файлами будет посвящена лекция 12, а сейчас мы рассмотрим чтение из стандартного устройства ввода информации (клавиатуры) и, соответственно, запись на стандартное устройство вывода информации (монитор).

Предикат readln считывает строку с текущего устройства ввода и связывает ее со своим единственным выходным параметром.

Предикат readint читает с текущего устройства целое число и связывает его со своим единственным выходным параметром.

Предикат readreal отличается от предиката readint тем, что он считывает не целое, а вещественное число.

Для чтения символа с текущего устройства ввода используется предикат readchar. Есть еще предикат inkey, который так же, как и readchar, читает символ со стандартного устройства ввода. Разница между ними в том, что предикат readchar приостанавливает работу программы до тех пор, пока не будет введен символ, а предикат inkey не прерывает выполнение программы. Если нужно просто проверить, нажата ли клавиша, можно воспользоваться предикатом keypressed, не имеющим аргументов.

Предикат readterm предназначен для чтения сложных термов. У него два параметра: первый входной указывает имя домена, второй параметр конкретизируется термом домена, записанного в первом параметре. Если считанная этим предикатом строка не соответствует домену, указанному в его первом параметре, предикат выдаст сообщение об ошибке.

Для записи данных в текущее устройство записи служит предикат write. Он может иметь произвольное количество параметров. Кроме того, в Турбо Прологе есть еще и предикат writef, который служит для форматного вывода данных.

Для осуществления перехода на следующую строку (возврат каретки и перевод строки) применяется предикат nl, не имеющий параметров.

Описанная ниже группа предикатов служит для преобразования типов.

Предикат upper_lower имеет два аргумента и три варианта использования. Если в качестве первого аргумента указана строка (или символ), а второй аргумент свободен, то второй аргумент будет означен строкой (символом), полученной из первого аргумента преобразованием к нижнему регистру. Если в исходной строке были прописные английские буквы, то они будут заменены строчными. Если же, наоборот, первый аргумент свободен, а второй аргумент - это строка (или символ), то первый аргумент получит значение, равное строке (символу), полученной из второго аргумента преобразованием к верхнему регистру. Если в строке, находящейся во втором аргументе, были строчные английские буквы, то они будут заменены прописными. И, наконец, имеется третий вариант использования. Если и первый, и второй аргументы связаны, то предикат будет истинным только в том случае, если во втором аргументе находится строка (символ), которая получается из строки, находящейся в первом аргументе, путем замены всех прописных английских букв на строчные. В противном случае предикат будет ложным.

Также имеют два параметра и три варианта использования предикаты str_int, str_real. Первый преобразует строку в целое число и наоборот. Второй служит для превращения строки в вещественное число или вещественного числа в строку.

Предикат str_char имеет те же параметры использования и применяется для преобразования односимвольной строки в один символ и наоборот.

Немного по-другому работает предикат char_int. Он позволяет переходить от символа к его ASCII-коду и обратно.

Хотя Пролог - не самый лучший инструмент для выполнения большого объема вычислений, в нем имеются стандартные средства для реализации обычных вычислений. При этом можно использовать четыре арифметических операции (сложение (+), вычитание (-), умножение (*) и деление (/)), а также целочисленное деление (div) и взятие остатка от деления одного целого числа на другое (mod). Для сравнения чисел можно воспользоваться операциями равно (=), не равно (<>), больше (>), больше или равно (>=), меньше (<), меньше или равно (<=).

Кроме того, можно использовать обычные математические функции, такие как: логарифмы натуральный (ln) и десятичный (log), квадратный корень (sqrt), модуль (abs), экспонента (exp). Тригонометрические функции: синус (sin), косинус (cos), тангенс (tan), арктангенс (arctan). Величины углов указываются в радианах.

Функция trunc отбрасывает дробную часть своего параметра, а функция round округляет вещественное число до ближайшего целого.

Для вычисления псевдослучайных чисел имеется два варианта предиката random. Первый вариант имеет один выходной параметр, в который помещается сгенерированное вещественное число, лежащее в промежутке межу нулем и единицей. Второй вариант этого предиката - двухаргументный. В качестве первого входного аргумента указывается целое число. Второй аргумент означивается целым числом, лежащим между нулем и первым аргументом.

Нуль-местный предикат true всегда истинен, а нуль-местный предикат fail всегда ложен. Предикат fail часто используется для организации поиска с возвратом. Причем размещение какой-либо подцели в теле правила после предиката fail бессмысленно, поскольку в связи с тем, что этот предикат всегда терпит неудачу, цель никогда не будет достигнута.

Одноместный предикат free истинен, если его аргументом является свободная переменная, и ложен в противном случае. Предикат bound, наоборот, истинен, если его аргумент - это связанная переменная, и ложен, если его аргумент свободен.

В Турбо Прологе любой текст, находящийся между символами /* и */, рассматривается как комментарий. Кроме того, любой текст между символом % и концом строки также воспринимается как комментарий. Комментарий отличается от остального текста тем, что он игнорируется компилятором Турбо Пролога. Соответственно, комментарии пишутся не для компилятора, а для человека; для того, чтобы сделать программу более легкой для понимания.