Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

Братко Иван

система ответит

nо

(нет)

Читателю предлагается проследить работу программы по шагам, чтобы понять, почему получились разные ответы. Основная разница между вопросами состоит в том, что переменная X к моменту вычисления

p( X)

в первом случае была уже конкретизирована, в то время как во втором случае этого еще не произошло.

Мы детально обсудили аспекты применения отсечения, которое неявно присутствует в

not

. При этом нами руководило желание предупредить пользователей о соблюдении необходимой осторожности, а вовсе не желание убедить их совсем не пользоваться этим оператором. Отсечение полезно, а часто и необходимо. А что касается

трудностей Пролога, порождаемых отсечением, то подобные неудобства часто возникают и при программировании на других языках.

Резюме

• Отсечение подавляет перебор. Его применяют как для повышения эффективности программ, так и для повышения выразительности языка.

• Эффективность повышается путем прямого указания (при помощи отсечения) пролог — системе не проверять альтернативы, про которые нам заранее известно, что они должны потерпеть неудачу.

• Отсечение дает возможность сформулировать взаимно исключающие утверждения при помощи правил вида:

 если Условие то Утверждение1 иначе Утверждение2

• Отсечение дает возможность ввести отрицание как неуспех:

not( Цель)

определяется через неуспех цели

Цель

.

• Иногда бывают полезными две особые цели

true

и

fail

.

true

 — всегда успешна и

fail

 — всегда терпит неудачу.

• Существуют ограничения в применении отсечения: его появление может нарушить, соответствие между декларативным и процедурным смыслами программы. Поэтому хороший стиль программирования предполагает осторожное применение отсечений и отказ от их применения без достаточных оснований.

• Оператор

not

, определенный через неуспех, не полностью соответствует отрицанию в математической логике. Поэтому

not

тоже нужно применять с осторожностью.

Литература

Различать "зеленые и "красные" отсечения предложил ван Эмден (1982).

van Emden M. (1982). Red and green cuts. Logic Programming Newsletter: 2.

Глава 6

Ввод и вывод

В этой главе мы рассмотрим некоторые встроенные средства для записи данных в файл и считывания их из файла. Такие средства можно также применять и для форматирования объектов данных программы, чтобы получить желаемую форму их внешнего представления. Одновременно мы рассмотрим и средства синтеза и декомпозиции атомов.

6.1. Связь с файлами

До сих пор мы применяли только один метод связи пользователя с программой — пользователь задает программе вопросы, а программа ему отвечает, конкретизируя переменные. Такой механизм связи прост и практичен и, несмотря на свою простоту, обеспечивает ввод и вывод информации. Однако он обладает слишком малой гибкостью и поэтому часто не совсем удобен. В следующих случаях требуется расширение этого основного механизма связи:

• ввод данных в форме, отличной от вопроса - например, в виде предложений, написанных на английском языке

• вывод информации в произвольном формате

• обмен информацией с произвольным файлом, а не только с пользовательским терминалом

Встроенные предикаты, предназначенные для этого расширения, отличаются в разных реализациях Пролога. Мы изучим здесь простой и удобный набор таких предикатов, применяемый во многих реализациях. Однако за деталями и специфическими особенностями следует, конечно, обращаться к руководствам по конкретным пролог-системам.

Рис. 6. 1.

Связь между пролог-программой и различными файлами.

Рассмотрим вначале вопрос о том, как обмениваться информацией с файлами, а затем — как можно вводить и выводить данные в разных форматах.

На рис. 6.1 показана общая ситуация, в которой пролог-программа взаимодействует с несколькими файлами. Она может, в принципе, считывать данные из нескольких входных файлов, называемых также входными потоками, и выводить данные в несколько выходных файлов, называемых выходными потоками. Информация, поступающая с пользовательского терминала, рассматривается просто как еще один входной поток. Аналогично информация, выводимая на этот терминал, рассматривается как один из выходных потоков. На оба этих "псевдофайла" ссылаются с помощью имени

user

(пользователь). Имена остальных файлов программист должен выбирать в соответствии с правилами именования файлов, принятыми в используемой компьютерной системе.

В каждый момент выполнения пролог-программы лишь два файла являются "активными": один для ввода, другой — для вывода. Эти два файла называются текущим входным потоком и текущим выходным потоком соответственно. В начальный момент эти два потока соответствуют терминалу. Текущий входной поток может быть заменен на другой файл

ИмяФайла

посредством цели

see( ИмяФайла)

( Смотри(ИмяФайла) )

Такая цель всегда успешна (если только с файлом

ИмяФайла

все в порядке), а в качестве побочного эффекта происходит переключение ввода с предыдущего входного потока на файл

ИмяФайла

. Поэтому типичным примером использования предиката

see

является следующая последовательность целей, которая считывает информацию из файла

файл1

, а затем переключается обратно на терминал:

...

see( файл1),

читать_из_файла( Информация),

see( user),

( user — пользователь)

...

Текущий выходной поток может быть изменен при помощи цели вида

tell( ИмяФайла)

( сообщить( ИмяФайла) )

Следующая последовательность целей выводит некоторую информацию в

файл3

, а после этого перенаправляет последующий вывод обратно на терминал:

...

tell( файл3),

записать_в_файл( Информация),

tell( user),

...

Цель

seen

( конец чтения)

закрывает текущий входной файл. Цель

told

( конец записи)

закрывает текущий выходной файл.

Файлы могут обрабатываться только последовательно. В этом смысле все файлы ведут себя так же, как терминал. Каждый запрос на чтение из входного файла приводит к чтению в текущей позиции текущего входного потока. После этого чтения текущая позиция, естественно, будет перемещена на следующий, еще не прочитанный элемент данных. Следующий запрос на чтение приведет к считыванию, начиная с этой новой текущей позиции. Если запрос на чтение делается в конце файла, то в качестве ответа на такой запрос выдается атом

end_of_file

(конец файла). Считанную один раз информацию считать вторично невозможно.