- •У.Клоксин, к.Меллиш программирование на языке пролог Для программистов и пользователей эвм. Предисловие редакторов перевода
- •Предисловие ко второму изданию
- •Предисловие к первому изданию
- •Глава 1 введение
- •1.1. Факты
- •1.2. Вопросы
- •1.3. Переменные
- •1.4. Конъюнкции
- •1.5. Правила
- •1.6. Заключение и упражнения
- •Глава 2 более детальное описание
- •2.1. Синтаксические правила
- •2.1.1. Константы
- •2.1.2. Переменные
- •2.1.3. Структуры
- •2.2. Литеры
- •2.3. Операторы
- •2.4. Равенство и установление соответствия
- •2.5. Арифметика
- •2.6. Общая схема согласования целевых утверждений
- •2.6.1. Успешное доказательство конъюнкции целевых утверждений
- •2.6.2. Рассмотрение целевых утверждений при использовании механизма возврата
- •2.6.3. Установление соответствия
- •Глава 3. Использование структур данных
- •3.1. Структуры и деревья
- •3.2. Списки
- •3.3. Принадлежность элементов списку
- •3.4. Пример: преобразование предложений
- •3.5. Пример: упорядочение по алфавиту
- •3.6. Использование предиката присоединить и спецификация деталей
- •Глава 4. Возврат и отсечение
- •4.1. Порождение множественных решений
- •4.2. Отсечение
- •4.3. Общие случаи использования отсечения
- •4.3.1. Подтверждение правильности выбора правила
- •4.3.2. Комбинация «отсечение-fail»
- •4.4. Проблемы, связанные с использованием отсечения
- •Глава 5 ввод и вывод
- •5.1. Ввод и вывод термов
- •5.1.1. Вывод термов
- •5.1.2. Ввод термов
- •5.2. Ввод и вывод литер
- •5.2.1. Вывод литер
- •5.2.2. Ввод литер
- •5.3. Ввод предложений
- •5.4. Чтение файлов и запись в файлы
- •5.4.1. Запись в файлы
- •5.4.2. Чтение файлов
- •5.4.3. Ввод программ
- •5.5. Объявление операторов
- •Глава 6. Встроенные предикаты
- •6.1. Ввод новых утверждений
- •Списковая форма записи
- •6.2. Выполнение и невыполнение целевого утверждения
- •6.3. Классификация термов
- •6.4. Работа с утверждениями как с термами
- •6.5. Создание структур и работа с компонентами структур
- •6.6. Воздействие на процесс возврата
- •Отсечение
- •6.7. Формирование составных целевых утверждений
- •Конъюнкция целей
- •Дизъюнкция целей
- •6.8. Равенство
- •6.9. Ввод и вывод данных
- •6.10. Обработка файлов
- •6.11. Вычисление арифметических выражений
- •6.12. Сравнение чисел
- •6.13. Наблюдение за выполнением программы на Прологе
- •Глава 7. Еще несколько примеров программ
- •7.1. Словарь в виде упорядоченного дерева
- •7.2. Поиск в лабиринте
- •7.3. Ханойские башни
- •7.4. Справочник комплектующих деталей
- •7.5. Обработка списков
- •7.6. Представление и обработка множеств
- •7.7. Сортировка
- •7.8. Использование базы данных: random, генатом, найтивсе
- •Генератор случайных чисел (random)
- •Генератор имен (генатом)
- •Генератор списков структур (найтивсе)
- •7.9. Поиск по графу
- •7.10. Просеивай Двойки, Просеивай Тройки
- •7.11. Символьное дифференцирование
- •7.12. Отображение структур и преобразование деревьев
- •7.13. Применение предикатов clause и retract
- •Глава 8. Отладка пролог-программ
- •8.1. Расположение текстов программ
- •8.2. Типичные ошибки
- •8.3. Модель трассировки
- •8.4. Трассировка и контрольные точки
- •Выдача информации о цели
- •Выдача информации о предшественниках
- •Изменение уровня трассировки
- •Вмешательство в процесс согласования цели
- •Другие команды
- •Заключение
- •8.5. Фиксация ошибок
- •Глава 9. Использование грамматических правил в прологе
- •9.1. Проблема синтаксического анализа
- •9.2. Описание синтаксического анализа на языке Пролог
- •9.3. Запись грамматических правил в Прологе
- •9.4. Присоединение дополнительных аргументов
- •9.5. Введение дополнительных условий
- •9.6. Заключение
- •Глава 10. Пролог и математическая логика
- •10.1. Краткое введение в исчисление предикатов
- •10.2. Приведение формул к стандартной форме
- •Этап 1 - исключение импликаций и зквивалентностей
- •Этап 2 - перенос отрицания внутрь формулы
- •Этап 3 - сколемизация
- •Этап 4 - вынесение кванторов общности в начало формулы
- •Этап 5 - использование дистрибутивных законов для & и #
- •Этап 6 - выделение множества дизъюнктов
- •10.3. Форма записи дизъюнктов
- •10.4. Принцип резолюций и доказательство теорем
- •10.5. Хорновские дизъюнкты
- •10.6. Пролог
- •10.7. Пролог и логическое программирование
- •Глава 11. Программные проекты на прологе
- •11.1. Простые проекты
- •11.2. Более сложные проекты
- •Приложение а. Ответы к некоторым упражнениям
- •Приложение в. Программа приведения формул исчисления предикатов к стандартной форме
- •Этап 1 - исключение импликаций
- •Этап 2 - перенос отрицания внутрь формулы
- •Этап 3 - сколемизация
- •Этап 4 - вынесение кванторов общности в начало формулы
- •Этап 5 - использование дистрибутивных законов для. & и #
- •Этап 6 - выделение множества дизъюнктов
- •Печать утверждений
- •Приложение с. Различные версии языка пролог
- •Синтаксис
- •Различные ограничения
- •Возможности окружения
- •Компиляция
- •Специальные встроенные предикаты
- •Средства отладки
- •Приложение d. Пролог для эвм dec system-10
- •Пример сеанса работы
- •Синтаксис
- •Различные ограничения
- •Возможности окружения
- •Компиляция
- •Различия во встроенных предикатах
- •Дополнительные встроенные предикаты
- •Средства отладки
- •Литература
- •Приложение е. Микро-пролог
- •Пример сеанса работы
- •Синтаксис
- •Различные ограничения
- •Возможности окружения
- •Специальные встроенные предикаты
- •Средства отладки
- •Литература
- •Приложение f. Система мпролог[19]
- •Пример сеанса работы
- •Синтаксис
- •Модульность
- •Компоненты системы мПролог
- •Различные ограничения
- •Дополнительные встроенные предикаты
- •Средства отладки
- •Литература
- •Примечания
Другие команды
Рассмотрим другие возможные команды, которые могут быть доступны вам при наступлении управляемого события;
• «break» (пауза): Эта команда вызывает приостановку выполнения текущей программы, причем вам предоставляется новая копия Пролог-интерпретатора, Вы можете воспользоваться этим для задания вопросов относящихся к утверждениям, которыми вы располагаете, для расстановки контрольных точек или для чего-нибудь еще. Когда вы выйдете из этой копии интерпретатора (путем ввода литеры, являющейся признаком конца файла), то выполнение вашей прежней программы будет продолжено.
• «abort» (аварийное завершение): Эта команда вызывает прекращение выполнения всех ваших текущих программ, и вы «проваливаетесь» в Пролог-интерпретатор, который готов к вашему новому вопросу.
• «halt» (стоп): Эта команда вызывает полный выход из Пролога. Она может потребоваться вам, когда вы обнаружите ошибку и захотите для ее исправления отредактировать файл с той программой, где находится ошибка.
Заключение
В заключение хочется обратить внимание на три вопроса, ответы на которые следует продумать, прежде чем приступать к трассировке выполнения программы:
1. За какими целями вы собираетесь следить? Если вы хотите следить за всем (задав полную трассировку с помощью предиката trace), то вы можете захлебнуться тем потоком информации, который будет поступать на ваш терминал. С другой стороны, если прослеживать только то, что происходит с небольшим числом предикатов (расставляя контрольные точки с помощью предиката spy), то можно пропустить момент, когда программа начинает работать неверно. Вероятно, лучшим решением является компромисс между аккуратным использованием контрольных точек, позволяющих сузить район поиска, и полной трассировкой на заключительном этапе, что позволяет точно обнаружить место ошибки.
2. Какой уровень управления выполнением программы вы намерены осуществить через терминал? Если задать все типы событий как неуправляемые, то вы не сможете оказать никакого влияния на ход выполнения программы, которая быстро проскочит через место ошибки прежде чем вы сможете это заметить, а тем более – внимательно рассмотреть. С другой стороны, если вы зададите все события как управляемые, то вам придется постоянно подталкивать программу, сообщая ей, что нужно продолжить выполнение при каждом новом событии.
3. Намерены ли вы задать специальные средства вывода информации о прослеживаемых целях? Это может оказаться полезным в тех случаях, когда некоторые из целей содержат в качестве аргументов чрезмерно большие структуры, которые не представляют особого, интереса, и только отвлекают внимание от действительно интересных аргументов. В этом случае для подавления выдачи ненужной информации можно воспользоваться возможностями предиката portray.
8.5. Фиксация ошибок
Если вы проследили за ходом выполнения программы и обнаружили, что она работает неверно, то вам захочется зафиксировать ошибку и запустить программу снова. Предположим, что ваша программа имеет разумные размеры, тогда она скорее всего уже хранится в файле на диске. Чтобы изменить эти файлы, вам придется использовать программу редактирования файлов. Здесь имеются две возможности:
• Ваша Пролог-система позволяет использовать редактор, а затем вернуться в Пролог с той же базой данных, что и прежде. Может быть, существует возможность сделать это прямо, с помощью соответствующего встроенного предиката. Возможен и другой вариант, когда Пролог позволяет вам сохранить текущее состояние базы данных в специальном файле, а позднее снова восстановить его. Тогда вы сохраняете ваше текущее состояние, выходите из Пролога, изменяете программу, запускаете Пролог снова и восстанавливаете предыдущее состояние базы данных. Вернувшись туда же, где вы были раньше, но с изменениями в одном или нескольких программных файлах, вам необходимо лишь выполнить предикатreconsult для этих файлов, чтобы заменить старые определения измененных программ новыми.
• Если ваша Пролог-система не позволяет вернуться к прежнему состоянию после использования редактора и изменения ваших программных файлов, то вам придется запустить Пролог и применить предикат consult ко всем вашим программным файлам, находящимся на внешней памяти.
Этот процесс можно упростить, если завести отдельный файл, состоящий из команд для Пролога, предписывающих применить предикат consult ко всем файлам вашей программы. Тогда для того, чтобы считать в память всю программу, достаточно предложить Прологу применить consult к этому отдельному файлу. Например, если вы предложите Прологу применить consult к файлу, содержащему:
?- [filel,file2,file3].
?- [file4,file5,fileб].
то в результате будут считаны в память все файлы file1, file2, file3, file4, file5, file6.
Иногда изменения в программе кажутся столь незначительными, что их можно ввести с терминала с помощью предикатов consult(user) или reconsult(user). Однако не следует пользоваться этим способом слишком часто. По невнимательности можно легко забыть какие-либо мелкие изменения, которые вносились таким способом, и при выполнении программы вновь столкнуться с теми же ошибками, которые встречались при прошлом запуске программы. Кроме того, поскольку в конечном итоге вы намерены внести исправления в ваши программные файлы, то нерационально повторять их прямой ввод с терминала. Итак, не поддавайтесь искушению вводить утверждения прямо с терминала в надежде поскорее заставить программу работать.
Ниже приводится небольшой пример того, как можно использовать предикаты consult и reconsult, чтобы внести изменения в программу с терминала. Этот сеанс работы начинается, когда в базе данных программиста нет ни одного утверждения.
?- присоединить([а,b,с,d],[е],Х).
нет
?- consult (user).
присоединить([А|В],С,[А|D]):- присоединить(А,С,D).
присоединить([],Х,Х).
обр([],[]).
обр([А|В],С):- o6p(B,D), присоединить(D,[А],С).
/* ввод литеры – признак конца файла */
да
?- обр([a,b,c,d,e],X).
нет
?- присоединить([а,b,с,d,е], [f],Х).
нет
?- присоединить([],[а,b,-],Х).
X = [а,b,с]
да
?- reconsult(user)
присоединить([А|В],С,[А|D]):- присоединить(В,С,D).
/* ввод литеры – признак конца файла */
да
?- oбp([a,b,c,d],X).
нет
?- consult (user).
присоединить([],Х,Х).
/* ввод литеры – признак конца файла */
да
?- oбp([a,b,c,d,e],X). X = [e,d,c,b,a].
да
В приведенном сеансе работы наш беспечный программист начинает с ввода через терминал утверждений для предикатов присоединить и обр. Конечно, он мог бы сначала ввести их в файл, а затем предложить Прологу применить к этому файлу предикат consult. Впрочем, для такого маленького примера этого, может быть, и не стоило делать. К несчастью, в первом утверждении для присоединить допущена ошибка – в цели задано А, хотя на этом месте должно быть В. Эта ошибка обнаруживается, когда система не может ответить на вопросы, содержащие присоединить и обр. Каким-то образом программист догадывается, что его определение присоединить неверно (в реальном сеансе для этого, вероятно, потребовалось бы использовать средства отладки). Так или иначе, он решает заменить имеющееся определение новым, используя для этого предикат reconsult. К сожалению, в своем новом определении он забывает задать граничное условие (случай []). Поэтому программа по-прежнему не работает. К этому моменту исходное определение для присоединить, состоящее из двух утверждений, заменено новым определением из одного утверждения, которое оказалось неполным. Наш программист замечает, что он допустил ошибку и что ситуацию можно исправить, просто добавив к уже имеющемуся определению одно утверждение. Это делается также с помощью предиката consult. На этот раз программа заработала.
В заключение дадим еще один совет: при внесении изменений в программу ответьте на те же контрольные вопросы, на которые вы отвечали при написании первоначальной версии программы. Убедитесь, что ваши добавления согласуются с вашим прежним замыслом о том, какие переменные должны быть конкретизированы, когда и какие аргументы используются и для каких целей. Наконец, попытайтесь взглянуть еще раз на программу в целом – в ней могут быть и какие-либо другие ошибки.
