Точно Не проект 2 / Не books / Источник_1

В данном определении Р – метаусловие. Подстановка вместо Р конкретного утверждения обеспечивает успех, если метаусловие Р не достижимо. Предикат not(P) реализует отрицание в соответствии с предположением замкнутости мира.

Введение метаусловий позволяет реализовать управляющую конструкцию if_then_else, характерную для традиционных языков программирования:

if(Если, То, Иначе): – Если, !, То; Иначе.

Здесь Если, То, Иначе – метаусловия. Предикат if удобно использовать при программировании взаимоисключающих версий. Например, переопределим предикат abs(X, Y):

abs(X, Y): – if(X>=0, Y is X, Y is -X).

В этом определении метаусловие Если задано отношением Х>=0. Если данное отношение справедливо, то выполняется условие Y is X, иначе условие Y is -X.

Подобным образом можно использовать предикат if при выборе максимального из двух чисел:

max(X, Y, Z): – if(X>=Y, Z is X, Z is Y).

Отметим, что Пролог содержит встроенный предикат call(P), который обеспечивает оценивание (доказательство) условия Р. Вызов предиката call(P) эквивалентен использованию метаусловия. Например, предикат not можно определить так:

not(P): – call(P), !, fail; true.

6.9. Организация циклов

При решении практических задач часто существует необходимость в повторении некоторых операций. В процедурных языках программирования для этого используются операторы циклов или рекурсия. Возможность организации циклических вычислений с помощью рекурсии рассматривалась выше. Здесь рассмотрим организацию циклов в Прологе с использование механизма возврата.

Вернемся к рассмотренному в § 6.2. примеру, где представлена база данных, состоящая из фактов:

отец(Отец, Ребенок).

Схема выполнения пролог-программы, основанная на создании искусственной неудачи, называется циклом с возвратом.

Рассмотренный предикат дети(Отец) можно обобщить. Определим предикат, который выполняет поиск всех решений некоторого известного метаусловия:

все_решения(Условие, Х): –

Условие, write(X), fail; true.

Здесь переменная Х является также аргументом метаусловия Условие. Все решения, соответствующие предикату дети(Отец), можно полу-

чить с помощью вызова:

все_решения(отец(Отец, Х), Х).

С помощью рассмотренной схемы организации циклов легко организовывать вычисления, соответствующие вложенным циклам процедурных языков. Пусть требуется вывести на экран общие элементы списков L1 и L2. Иными словами, для каждого элемента списка L1 необходимо найти соответствующие элементы списка L2. Данная задача может быть решена следующим образом:

общие_элементы(L1, L2): –

элемент(E, L1), элемент(Е, L2),write(E), fail; true.

В рассмотренных примерах пролог-система возвращалась к точкам выбора, порождаемым предикатами: отец(Отец, Ребенок), элемент(E, L1), элемент(E, L2). Предикаты, создающие точки выбора, называют недетерминированными. Иногда необходимо осуществлять повторное выполнение предикатов, не создающих точек выбора (детерминированных). Для этого можно организовать цикл с возвратом, создав искусственные точки выбора.

Пусть требуется последовательно вводить с клавиатуры числа и вычислять для каждого числа квадратный корень. В нашем распоряжении имеются два предиката: встроенный предикат read(X) , обеспечивающий чтение значений с клавиатуры (подробнее предикаты ввода рассматриваются в следующем параграфе), и предикат, вычисляющий квадратный корень квадратный_корень(X, Y). Для того чтобы организовать повторное выполнение указанных предикатов, необходимо перед предикатом read(X) поместить предикат, который будет создавать бесконечное число точек выбора и всегда выполняться успешно (рисунок 6.7).

Здесь встроенный предикат nl обеспечивает перевод курсора на новую строку.

Предикат repeat можно переопределить так, чтобы он обеспечивал построение циклов с заданным числом повторений. В этом случае он должен порождать конечное множество ветвей вычислений, а не бесконечное. Для этого введём предикат repeat с одним аргументом N, фиксирующим количество циклов:

repeat(1): – !. repeat(N): – true;

M is N-1, repeat(M).

Рассмотренные выше циклические программы вычисления квадратного корня можно было выполнить, используя рекурсивную программу:

цикл: –

nl, write('число?'), read(X), (X='стоп', !;

квадратный_корень(X, Y), write('корень='),write(Y),цикл).

Сравнив два возможных варианта циклических вычислений, отметим, что цикл с возвратом используется ограниченно. Это связано с тем, что при каждом возврате конкретизации переменных теряются. Поэтому передача промежуточных результатов от одной ветви вычислений к другой невозможна. Циклы с возвратом обычно применяются в тех случаях, когда промежуточные результаты выводятся на экран или фиксируются в базе данных с помощью специальных встроенных предикатов, рассматриваемых ниже.

Рекурсивный вариант организации циклических вычислений, по сравнению с циклом repeat-fail, требует бóльшего объема стековой памяти, так как на каждом шаге рекурсии все конкретизации переменных сохраняются. Исходя из этих соображений, цикл repeat-fail иногда предпочитают рекурсии.

6.10.Встроенные предикаты

Впараграфе описываются встроенные предикаты Пролога, обеспечивающие выполнение операций ввода-вывода, обработки термов и обновления базы данных. Встроенные предикаты реализуются либо средствами самого Пролога, либо средствами языков более низкого уровня, например, ассемблера. Встроенные предикаты не могут быть изменены пользователем.

Аналогично строится работа с выходным потоком:

Предикаты seen и told закрывают соответственно входные и выходные файлы и опять связывают с текущим входным или выходным потоком терминал пользователя.

Рассмотрим применение предикатов ввода-вывода на примерах.

Пример 1. Вывод списка на экран.

вывод _списка([ ]).

вывод _списка([H L]):– write(H),nl,вывод _списка(L).

В этом случае список [‘мяч ‘, ‘заяц’, ’мишка’] будет отображен на экране в виде:

мяч

заяц

мишка

Пример 2. Обработка запроса к базе данных. Пусть имеется база данных, содержащая факты:

адрес (Фамилия, Адрес).

Определим предикат, запрашивающий фамилию и осуществляющий вывод адреса:

вывод _адреса:–

repeat, write (‘Фамилия?’), nl, read (X),

(Х= ‘стоп’, ! ;

адрес( Х, Адрес), write(‘Адрес:’), write( Адрес), nl, fail).

обработка(Выражение, Результат):– Результат is Выражение, ! .

% запись результатов в файл запись(end_of_file,_):–!.

запись(Выражение, Результат):– write(Выражение), write (‘=’), write(Результат), write (‘.’), nl, !.

Для запуска программы необходимо вызвать основной предикат, указать имена входных и выходных файлов. Например,

?–обработка_файлов(‘f1.txt’, ‘f2.txt’).

Здесь предполагается, что файлы f1.txt и f2.txt размещаются в текущем каталоге. Если есть необходимость в размещении этих файлов в иных каталогах, то необходимо указывать полные пути доступа к файлам.

Входной файл f1.txt может быть подготовлен с помощью любого текстового редактора. Пусть файл f1.txt содержит следующие выражения:

1+2*3.

7-27/3. 1+sin(1.5417).

Тогда результирующий файл будет содержать следующие записи:

1+2*3=7. 7-27/3= -2.0.

1+sin(1.5417)=1.99999982.

В рассмотренном примере процедура, выполняющая чтение, обработку и запись результатов, определена рекурсивно. При большом числе записей во входном файле это может привести к исчерпанию стековой памяти. В этом случае можно воспользоваться циклом repeat–fail:

чтение_обработка_запись(Файл1, Файл2):– repeat,

read(Выражение), обработка(Выражение, Результат), запись(Выражение, Результат),

Выражение == end_of_file,!.

Здесь состояние неудачи (fail) возникает всякий раз при проверке равенства терма, представленного переменной Выражение, и атома end_of_file. Когда входной файл будет исчерпан, переменная Выражение получает значение end_of_file, и указанная проверка успешно завершается,