Задание

1.    Какие из следующих выражений представляют собой правильные объекты в смысле Пролога? Что это за объекты (атомы, числа, переменные, структуры)?

    (а)        Диана

    (b)        диана

    (с)        'Диана'

    (d)        _диана

    (e)        'Диана едет на юг'

2.    Предложите представление для прямоугольников в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

3. Предложите представление для квадратов в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

4. Предложите представление для окружностей в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

5. Предложите представление для куба в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

6. Предложите представление для параллелепипеда в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

7. Предложите представление для пирамиды в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

8. Предложите представление для трапеции в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

9. Предложите представление для квадрата в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

10. Предложите представление для ромба в виде структурных объектов Пролога. Используйте подход, аналогичный приведенному на рис. 5. Напишите несколько термов конкретных объектов такого типа с использованием предложенного вами представления.

11. Какие из следующих выражений представляют собой правильные объекты в смысле Пролога? Что это за объекты (атомы, числа, переменные, структуры)?

    (a)        едет( диана, юг)

    (b)        45

    (c)        5( X, Y)

    (d)        +( север, запад)

    (e)        три( Черные( Кошки) )

Лабораторная работа №3 Работа со списочными структурами в Prolog

Задачи:

1. Научиться работать со списочными структурами.

Представление списков

Список - это простая структура данных, широко используемая в нечисловом программировании. Список - это последовательность, составленная из произвольного числа элементов, например энн, теннис, том, лыжи. На Прологе это записывается так:

        [ энн, теннис, том, лыжи ]

Однако таково лишь внешнее представление списков. Все структурные объекты Пролога - это деревья. Списки не являются исключением из этого правила. Каким образом можно представить список в виде стандартного прологовского объекта? Мы должны рассмотреть два случая: пустой список и не пустой список. В первом случае список записывается как атом  [ ].  Во втором случае список следует рассматривать как структуру состоящую из двух частей:

(1)    первый элемент, называемый головой списка;

(2)    остальная часть списка, называемая хвостом.

Например, для списка

        [ энн, теннис, том, лыжи ]

энн - это голова, а хвостом является список

        [ теннис, том, лыжи ]

В общем случае, головой может быть что угодно (любой прологовский объект, например, дерево или переменная); хвост же должен быть списком. Голова соединяется с хвостом при помощи специального функтора. Выбор этого функтора зависит от конкретной реализации Пролога; мы будем считать, что это точка:

        .( Голова, Хвост)

Поскольку Хвост - это список, он либо пуст, либо имеет свои собственную голову и хвост. Таким образом, выбранного способа представления списков достаточно для представления списков любой длины. Наш список представляется следующим образом:

        .( энн, .( теннис, .( том, .( лыжи, [ ] ) ) ) )

На рис. 7 изображена соответствующая древовидная структура. Заметим, что показанный выше пример содержит пустой список [ ]. Дело в том, что самый последний хвост является одноэлементным списком:

        [ лыжи ]

Хвост этого списка пуст

        [ лыжи ] = .( лыжи, [ ] )

Рис. 7.  Представление списка [энн, теннис, том, лыжи] в виде дерева.

Рассмотренный пример показывает, как общий принцип структуризации объектов данных можно применить к спискам любой длины. Из нашего примера также видно, что такой примитивный способ представления в случае большой глубины вложенности подэлементов в хвостовой части списка может привести к довольно запутанным выражениям. Вот почему в Прологе предусматривается более лаконичный способ изображения списков, при котором они записываются как последовательности элементов, заключенные в квадратные скобки. Программист может использовать оба способа, но представление с квадратными скобками, конечно, в большинстве случаев пользуется предпочтением. Мы, однако, всегда будем помнить, что это всего лишь косметическое улучшение и что во внутреннем представлении наши списки выглядят как деревья. При выводе же они автоматически преобразуются в более лаконичную форму представления. Так, например, возможен следующий диалог:

?-  Список1 = [а, b, с],

Список2 = (a,  .(b,  .(c,[ ]) ) ).

Список1 = [а, b, с]

Список2 = [а, b, с]

?-  Увлечения1 = .( теннис, .(музыка, [ ] ) ),

Увлечения2 = [лыжи, еда],

L = [энн, Увлечения1, том, Увлечения2].

Увлечения1 = [теннис, музыка]

Увлечения2 = [лыжи, еда]

L = [энн, [теннис, музыка], том, [лыжи, еда]]

Приведенный пример также напоминает вам о том, что элементами списка могут быть любые объекты, в частности тоже списки.

На практике часто бывает удобным трактовать хвост списка как самостоятельный объект. Например, пусть

L = [а, b, с]

Тогда можно написать:

Хвост = [b, с] и L = .(а, Хвост)

Для того, чтобы выразить это при помощи квадратных скобок, в Прологе предусмотрено еще одно расширение нотации для представления списка, а именно вертикальная черта, отделяющая голову от хвоста:

L = [а | Хвост]

На самом деле вертикальная черта имеет более общий смысл: мы можем перечислить любое количество элементов списка, затем поставить символ " | ", а после этого - список остальных элементов. Так, только что рассмотренный пример можно представить следующими различными способами:

[а, b, с] = [а | [b, с]] = [a, b | [c]] = [a, b, c | [ ]]

Подытожим:

• Список - это структура данных, которая либо пуста, либо состоит из двух частей: головы и хвоста. Хвост в свою очередь сам является списком.

• Список рассматривается в Прологе как специальный частный случай двоичного дерева. Для повышения наглядности программ в Прологе предусматриваются специальные средства для списковой нотации, позволяющие представлять списки в виде

[Элемент1, Элемент2, ... ] или

[ Голова | Хвост ] или

[ Элемент1, Элемент2, ... | Остальные]