У Клоксин - ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ ПРОЛОГ
Когда мы имеем дело с целевыми утверждениями, подобными
присоединить([а,b,с],[d,е],Х)
и
присоединить([а,b,с],Х,Y)
то использование отсечения вполне уместно. Если первый аргумент такого целевого утверждения уже имеет некоторое значение, то единственный смысл отсечения – это подтверждение того, что когда значение первого аргумента есть [], то только первое правило применимо. Однако рассмотрим, что произойдет, если мы имеем целевое утверждение
присоединить(Х,Y,[а,b,с]).
Это целевое утверждение будет сопоставлено с заголовком первого правила, что даст
X = [], Y = [a,b,c]
но затем встретится отсечение. Это приведет к тому, что будет заморожен сделанный нами выбор правила, и как следствие в случае если мы обратимся за новым решением, ответ будет «нет», даже если в действительности для данного запроса имеются другие решения.
Приведем другой интересный пример того, что может произойти, если правило, содержащее отсечение, используется незапланированным способом. Давайте определим предикат число_родителей, который дает информацию о том, сколько родителей имеет человек. Мы можем определить его следующим образом:
число_родителей(адам,0):-!.
число_родителей(ева,0) :-!.
число_родителей(Х,2).
то есть число родителей для адам и ева равно 0, а для всех остальных равно 2. Если мы всегда используем наше определение предиката число_родителей для определения числа родителей некоторого данного человека, то все идет нормально. Мы получаем
?- число_родителей(ева,Х).
X = 0; нет
?- число_родителей(джон,Х).
X = 2;
нет
и так далее, как это и требуется. Отсечение необходимо, чтобы предотвратить процесс возврата, который мог бы привести к третьему правилу в случае, когда человек – это адам или ева. Однако рассмотрим, что произойдет, если мы используем те же самые правила, чтобы проверить, что данный человек имеет данное число родителей. Все хорошо, за исключением того, что мы получаем
?- число_родителей(ева,2).
да
Вам следует самостоятельно разобраться, почему так получается – это просто следствие стратегии, применяемой в Прологе для поиска в базе данных. Наша реализация обработки «остальных» случаев, основанная на использовании отсечения, просто больше не работает надлежащим образом. Существуют два способа изменить определение, которые позволили бы нам устранить указанный эффект:
число_родителей(адам,N):-!, N=0.
число_родителей(ева,N):-!, N=0.
число_родителей(Х,2).
или
число_родителей(адам,0).
число_родителей(ева,0).
число_родителей(Х,2):- X = адам, X = ева.
Конечно, эти определения по-прежнему не работают, если задать целевое утверждение вида
?- число_родителей(Х,Y).
ожидая, что возврат позволит перечислить все возможности. Таким образом, можно сделать следующий вывод:
Если вы вводите отсечения для того, чтобы обеспечить правильную работу программы для целевых утверждений определенной формы, то нет гарантии, что при появлении целевых утверждений иной формы будет происходить что-либо разумное. Отсюда следует, что надежное использование отсечения возможно лишь в том случае, когда вы имеете четкое представление о том, как ваши правила будут использоваться. Если характер использования правил меняется, то необходимо пересмотреть все случаи употребления отсечения.
ГЛАВА 5 ВВОД И ВЫВОД
В предыдущих главах фигурировал только один способ предоставления информации Пролог-программе – обращение к ней с вопросом. Точно так же единственный способ определить значение переменной на некотором этапе доказательства согласованности целевого утверждения с базой данных состоял в построении вопроса таким образом, чтобы Пролог-система напечатала ответ в виде «Х=ответ». В большинстве случаев такого непосредственного взаимодействия с программой посредством вопросов вполне достаточно, чтобы убедиться в том, что программа работает правильно. Однако во многих ситуациях удобно писать программу на Прологе так, чтобы она сама инициировала диалог с пользователем. Например, предположим, что имеется база данных, содержащая информацию о событиях, происходивших в мире в 16-м веке. Информация представлена в виде фактов, включающих дату события и его краткое содержание. Даты могут быть представлены как целые числа, а содержание – в виде списков атомов. Те атомы в списке, которые начинаются с прописной буквы, будут заключаться в одинарные кавычки, чтобы Пролог не принял их за переменные:
событие(1505, ['Начала','Евклида', переведены, на, латинский, язык]).
событие(1510, ['Начало', спора, между, 'Реучлином', и 'Пфефферкорном']).
событие(1523, [Кристиан, 'II', покинул, 'Данию']).
. . .
Теперь, для того чтобы узнать, что связано с конкретной датой, мы могли бы задать следующий вопрос:
?- событие(1505,Х).
на что Пролог напечатал бы ответ:
Х=['Начала', 'Евклида', переведены, на, латинский, язык]
Представление краткого содержания событий в виде списков атомов дает возможность определить дату событий по некоторым ключевым моментам, имевшим место. Например, рассмотрим предикат когда, который мы определим ниже. Целевое утверждение когда(Х, Y) доказуемо, если в заголовке события, имевшего место в году Y, упоминается X:
когда(Х,Y):- событие(Y,Z), принадлежит (X,Z).
?- когда(Кристиан,D).
D=1523
Один из недостатков использования списков атомов заключается в том, что их неудобно вводить в систему, особенно если атомы начинаются с прописной буквы. Другая возможность, которая имеет свои недостатки и преимущества,- это представлять названия событий в виде списков литер. Из предыдущих глав мы знаем, что списки литер представляются в виде строк литер, заключенных в двойные кавычки:
событие(1511, "Лютер посещает Рим").
событие(1521, "Генри III провозглашен защитником веры").
событие(1524, "Умер Васко да Гама").
событие(1529, "Берквин сожжен в Париже").
событие(1540, "Возобновление войны с Турцией").
. . .
Такая форма представления удобнее для ввода, но посмотрим, что произойдет, если задаться вопросом
?- событие(1524,X).
В ответ Пролог напечатает непонятный список кодов ASCII, соответствующих литерам строки, являющейся значением переменной X! Хотя список литер легче ввести в систему, механизм 'вопрос – ответ' Пролога не позволяет получить ясный ответ. Было бы намного удобнее, если бы вместо того, чтобы обращаться к Прологу с подобными вопросами, можно было написать программу, которая вначале спрашивает, какая дата вас интересует, а затем выводит содержание соответствующего события на терминал. При этом названия событий можно было бы представлять в желаемом виде. Для выполнения задач подобного сорта в Прологе существует ряд встроенных предикатов, которые печатают свои аргументы на терминале. Имеются также предикаты, которые ожидают, пока пользователь введет текст с клавиатуры терминала, и присваивают переменной в качестве значения введенный текст. С помощью этих предикатов программа может взаимодействовать с вами, принимая от вас данные и печатая для вас результат. Когда программа ждет от вас данные, будем говорить, что она читает или вводит данные. Точно так же, когда программа печатает некоторый результат, будем говорить, что она выводит результат. В этой главе мы описываем различные методы ввода и вывода данных. Один из рассматриваемых примеров связан с печатью кратких содержаний событий из базы данных исторических событий, а в заключение будет приведена программа, воспринимающая предложения на естественном языке и преобразующая их в список констант, который впоследствии может быть подвергнут обработке другими программами. Эта преобразующая программа, названная ввести, может использоваться как некий «модуль», с помощью которого можно создавать программы для анализа предложений на естественном языке. Программы, выполняющие такой анализ, обсуждаются в последующих главах, особенно в гл. 9.
5.1. Ввод и вывод термов
5.1.1. Вывод термов
Наиболее удобный способ напечатать некоторый терм на дисплее терминала состоит, по-видимому, в использовании встроенного предиката write. Если значением переменной X является терм, то появление цели write(X) вызовет печать этого терма на дисплее. В случае если переменная X неконкретизирована, будет напечатано некоторое уникальное имя, которое состоит из одних цифр (например, '_253'). Однако если две переменные «сцеплены» в пределах одного и того же аргумента предиката write, то им будет соответствовать одна и та же переменная. Предикат write нельзя согласовать вновь. Этот предикат выполняется лишь один раз, и всякая попытка вновь согласовать его заканчивается неудачей. Нельзя ли использовать write для вывода краткого содержания исторических событий в нашем примере? Вспомните, что строка литер в действительности представляется как список кодов литер. Если бы такой список был выведен с помощью предиката write, то он был бы напечатан как заключенная в квадратные скобки последовательность целых чисел, разделенных запятыми!
