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 предикатаwrite, то он был бы напечатан как заключенная в квадратные скобки последовательность целых чисел, разделенных запятыми!

Прежде чем мы познакомимся с первым примером использования предиката write, нам нужно описать еще два предиката. Встроенный предикат nl применяется для перехода на новую строку при печати данных на дисплее. Название «nl» образовано от «new line» (новая строка). Как и write, предикат nl выполняется только один раз. Следующий встроенный предикат tab используется для печати пробелов на экране дисплея. Целевое утверждение tab(X) выполняется только раз и вызывает перемещение курсора на X позиций вправо. Предполагается, что значение переменной X – целое число. Возможно, выбор имени tab не очень удачен, так как в действительности этот предикат не имеет ничего общего с табуляцией на обычных пишущих машинках или на дисплеях терминалов.

При печати списков полезно печатать элементы списка таким образом, чтобы получаемый результат можно было легко понять. Списки, которые содержат другие «вложенные» списки, читать особенно трудно, тем более когда внутри них содержатся структуры. Определим предикат рр (pretty print – «хорошая печать») так, что целевое утверждение рр(Х, Y) печатает в удобном виде список, присвоенный в качестве значения переменной X. Смысл второго аргумента предиката рр будет объяснен позднее. Каждый автор программы, реализующей хорошую печать, имеет свой собственный стиль представления списков. Мы воспользуемся методом, при котором элементы списка печатаются в колонку. Если элемент сам является списком, то его элементы печатаются в колонке, которая смещена вправо по отношению к основной колонке. Такая форма представления по существу совпадает с рассмотренным в гл. 3 способом изображения списков. Например, список [1,2,3] «хорошо» печатается в следующем виде:

1

2

3

а список [1,2,[3,4],5,6] печатается как

1

2

   3

   4

5

6

Заметим, что мы решили не печатать квадратные скобки и запятые, разделяющие элементы списка. Если элемент списка является структурой, то он будет обрабатываться точно таким же способом, что и атом. При таком подходе нам не нужно «раскрывать организацию» структур, чтобы «хорошо» напечатать их компоненты. Следующая программа реализует определенный нами способ хорошей печати:

pp([H|T],I):-!, F is I+3, pp(H,F), ppx(T,F),nl.

pp(X,I):- tab (I), write(X), nl.

ppx([],_).

ppx([H|T],I):- pp(H,I), ppx(T,I).

Теперь видно, что второй аргумент предиката рр выполняет функции счетчика колонок. Целевое утверждение «верхнего уровня» для печати некоторого списка могло бы выглядеть как

… PP(L,0),…

при этом начальное значение счетчика колонок устанавливается равным 0. Первое утверждение предиката рр обрабатывает специальный случай – когда первый аргумент является списком. Если это так, то необходимо установить новую колонку, увеличив счетчик на некоторое число (здесь 3). Затем мы должны отпечатать с помощью рр голову списка, так как она сама может оказаться списком. Далее нужно напечатать все элементы хвоста списка, располагая каждый элемент в той же самой колонке. Это как раз и выполняет предикат ррх. А предикат ррх использует рр, поскольку каждый элемент может быть списком. Второе утверждение предиката рр соответствует случаю, когда нам необходимо напечатать что-либо, не являющееся списком. Мы просто делаем отступ на указанное число позиций, используем предикат write для печати терма и nl для перехода на новую строку. Первое утверждение для рр также заканчивается nl, поскольку печать каждого списка должна завершиться переходом на новую строку.

Отметим, что в предикате рр мы поместили утверждение для обработки особого случая перед утверждением, обрабатывающим выход на граничное условие. Если бы мы поместили второе утверждение перед первым утверждением, то тогда список, являющийся первым аргументом предиката рр, был бы сопоставлен с переменной X в заголовке второго правила. В результате получилось бы, что список был бы просто напечатан как единое целое без удобств и «хорошей» печати. Поэтому мы хотим, чтобы случай, когда аргумент является списком, проверялся первым. Именно поэтому мы выбрали такой порядок утверждений. Второе утверждение используется как правило-ловушка. Другой способ добиться такого же результата состоит в том, чтобы правило, осуществляющее проверку граничного условия, поставить первым и включить в его тело подцель, которая не выполняется, если первый аргумент является списком:

рр(Х,I):- not(список(Х)), tab(I), write(X), nl.

pp([H|T],I):- J is I+3, pp(H,J), ppx(T,J), nl.

/*ppx как и ранее */

список([]) список([_|_]).

Нам потребовалось определить соответствующий предикат список таким образом, что целевое утверждение список(Х) является согласованным, если X – список. Первый факт определения этого предиката указывает, что пустой список является списком. Второй факт указывает, что структура, имеющая голову и хвост, является списком. Строго говоря, следовало бы проверить, что хвост структуры также является списком, но мы опустили здесь эту проверку.

Давайте вернемся к фактам, представляющим предикат событие, который мы обсуждали в начале этой главы. Если есть одно из кратких содержаний событий, представленное в виде списка атомов, то можно использовать предикат write, чтобы напечатать каждый атом, вставляя пробел между атомами. Рассмотрим предикат phh для печати краткого содержания событий:

phh([]):- nl.

phh([H|T]):- write(H), tab(l), phh(T).

Так, при следующем запросе было бы напечатано каждое событие, в содержании которого встречается «Англия»:

?- событие(_,L), принадлежит('Англия',L), phh(L).

Обратим внимание на использование механизма возврата для поиска в базе данных. Каждый раз, когда для целевого утверждения принадлежит не находится сопоставление, делается попытка найти новое сопоставление для целевого утверждения событие. В результате в поисках событий, в которых упоминается атом «Англия», будет целиком просмотрена сверху вниз вся база данных.

Предикат write печатает термы с некоторым «пониманием» того, что он делает, так как он учитывает, какие объявления операторов были сделаны. Например, если мы объявили некоторый атом как инфиксный оператор, то терм, имеющий этот атом в качестве функтора структуры с двумя аргументами, будет напечатан таким образом, что атом окажется между аргументами. Существует еще один предикат, который выполняет те же действия, что и write, за тем исключением, что он игнорирует все сделанные объявления операторов. Этот предикат называется display. Различие между write и display иллюстрирует следующий пример:

?- write(a+b*c*c),nl, display(a+b*c*c).

a+b*c*c

+(a,*(*(b,c),c))

да

Обратим внимание на то, что предикат display обработал атомы + и * – точно так же, как и любые другие атомы, которые он печатает в этом терме. Как правило, нежелательно, чтобы печатаемые структуры выглядели подобным образом, так как наличие операторов обычно делает более понятными при чтении как вводимые, так и выводимые программой данные. Однако иногда, когда мы не совсем уверены в том, что знаем, каков приоритет операторов, использование предиката display может оказаться очень полезным.