Генератор списков структур (найтивсе)

В некоторых прикладных задачах полезно уметь определять все термы, которые делают истинным заданный предикат. Например, мы могли бы захотеть построить список всех детей Адама и Евы с помощью предиката родители из гл. 1 (и располагая базой данных с фактами родители о родительских отношениях). Для этого мы могли бы использовать предикат по имени найтивсе, который мы определим ниже. Цель найтивсе(Х,G, L) строит список L, состоящий из всех объектов Xтаких, что они позволяют доказать согласованность цели G. При этом предполагается, что переменная G конкретизирована произвольным термом, однако таким, что найтивсе рассматривает его как целевое утверждение Пролога. Кроме того переменная X должна появиться где-то внутри G. Таким образом G может быть конкретизирована целевым утверждением Пролога произвольной сложности. Для того, чтобы найти всех детей Адама и Евы, необходимо было бы задать следующий вопрос:

?- найтивсе(Х, родители(Х,ева,адам), L).

Переменная L была бы конкретизирована списком всех X, для которых предикату родители(Х,ева,адам) можно найти сопоставление в базе данных. Задача найтивсе заключается в том, чтобы повторять попытки согласовать его второй аргумент, и каждый раз, когда это удается, программа должна брать значение X и помещать его в базу данных. Когда попытка согласовать второй аргумент завершится неудачно, собираются все значения X, занесенные в базу данных. Получившийся при этом список возвращается как третий аргумент. Если попытка доказать согласованность второго аргумента ни разу не удастся, то третий аргумент будет конкретизирован пустым списком. При помещении элементов данных в базу данных используется встроенный предикат asserta, который вставляет термы перед теми, которые имеют тот же самый функтор. Чтобы поместить элемент X в базу данных, мы задаем его в качестве компоненты структуры по именинайдено. Программа для найтивсе выглядит следующим образом:

найтивce(X,G,_):-asserta(найденo(мapкep)), call(G), asserta(найденo(X)),fail.

найтивсе(_,_,L):- собрать_найденное([],М),!, L=M.

собрать_найденное(S,L):- взятьеще(Х),!,собрать_найденное([Х |S],L).

собрать_найденное(L,L).

взятьеще(Х):- retract(найдено(Х)),!, Х\==маркер.

Предикат найтивсе, начинает свою работу с занесения специального маркера, который представляет из себя структуру с функтором найдено и с компонентой маркер. Этот специальный маркер отмечает место в базе данных, перед которым будут занесены (с помощью asserta) все X, согласующие G с базой данных при данном запуске найтивсе. Затем делается попытка согласовать G и каждый раз, когда это удается, X заносится в базу данных в качестве компоненты функтора найдено. Предикат fail инициирует процесс возврата и попытку повторно согласовать G (asserta согласуется не более одного раза). Когда попытка согласовать G завершается неудачей, процесс возврата приводит к неудаче первого утверждения из определения найтивсе, и делается попытка согласовать в качестве цели второе утверждение. Второе утверждение вызывает собрать_найденное для выборки из базы данных всех структур найдено и включения их компонент в список. Предикат собрать_найденное вставляет каждый элемент в переменную, где хранится список «уже собранных» элементов. Этот прием мы рассматривали выше при разборе программы ге-натом. Как только встречается компонентамаркер, взятьеще завершается неудачей, после чего выбирается второе утверждение для собрать_найденное. При сопоставлении его с текущей целью второй аргумент (результат) сцепляется с первым аргументом (с набранным списком)

Заметим, что присутствие в базе данных структуры найдено (маркер) указывает на некоторое конкретное употребление найтивсе. Это означает, что найтивсе может вызываться рекурсивно – любое использование найтивсе во втором аргументе другого найтивсе будет обработано правильно.

В разд. 7.9 мы разработаем программу, которая использует предикат найтивсе для построения списка всех потомков узла в графе. Этот список необходим для реализации программы поиска по графу вширь.

Упражнение 7.7. Напишите Пролог-программу случайный_выбор такую, что цель случайный_выбор(L, Е) конкретизирует Е случайно выбранным элементом списка L. Подсказка: используйте генератор случайных чисел и определите предикат, который возвращает N-й элемент списка.

Упражнение 7.8. Задана цельнайтивсе(Х,G, L). Что произойдет, если в G имеются неконкретизированные переменные не сцепленные с X?