4. Основные элементы языка Prolog

Аргументы предложений Prolog-программы называются термами, а са­му Prolog-программу можно рассматривать как сеть отношений, суще­ствующих между термами.

Каждый терм обозначает некоторый объект предметной области и за­писывается как последовательность литер, которые делятся на четыре ка­тегории: прописные буквы, строчные буквы, цифры и спецзнаки.

Объекты данных (термы)

Простые термы Структуры

Константы Переменные

Атомы Числа

Рис. 2.1. Основные объекты данных языка Prolog.

Стандартный Prolog распознает тип объекта по его синтаксической форме и не требует какую либо дополнительную информацию (наподобие объявления типа данных) для того, чтобы распознать тип объекта. В каче­стве основных объектов данных (рис. 2.1) обычно выделяет три типа тер­мов: константы, переменные (простые термы) и структуры (составные термы).

• Константа — поименованный конкретный объект или конкретное отношение. Существует два вида констант - атомы и числа. Атом - это либо последовательность латинских букв, цифр и знака подчеркивания, начинающаяся со строчной буквы, либо произвольная группа символов, заключенная в апострофы (одинарные кавычки). Иногда допускается использование и двойных кавычек. Примеры записи констант: ivan, ‘Ivan', invoice_n, “иван”, ‘№_счета', 'Иван'.

Числа в Prolog бывают целыми (1, 1024, 0, -97) и вещественными (3.14, -0.0035, -0.5e4). Вещественные числа используются редко. Причина в том, что язык предназначен в первую очередь для обработки символьной, а не числовой информации. При символьной обработке используют целые чис­ла, например, для подсчета количества элементов списка, а нужда в веще­ственных числах очень невелика.

• Переменная — обозначение объекта, значения которого меняется в ходе выполнения программы. В Prolog она имеет имя, начинающееся с прописной буквы или знака подчеркивания. Например: Name, X, Invoice_n. Переменная называется связанной, если имеется объект, который она обозначает. При отсутствии такого объекта переменная называется свободной. Для обозначения переменной, на которую отсутствует ссылка в программе, используется анонимная переменная, ко­торая обозначается одиночным знаком подчеркивания «_». Область действия любой из переменных - это предложение. Одноименные

переменные в разных предложениях могут иметь разные значения.

• Список — объект, содержащий внутри произвольное число других объектов, упорядоченная последовательность элементов произвольной длины. Он задается перечислением элементов через запятую в квадратных скобках. Например:

[1,2,3,4] % список числ

[a,b,c] % список констант

["Aa", "Bb", "Cc"] % список строк

[1, a, "Aa", [22,33,44]] % смешанный список

[] % пустой список

Список является рекурсивным составным объектом. Он состоит из двух частей: головы списка, которым является первый элемент, и хвоста списка, который включает все следующие элементы.

?- А=[[янв,31], [фев,28], [март,31]] , A=[X|Y].

A = [[янв, 31], [фев, 28], [март, 31]],

X = [янв, 31],

Y = [[фев, 28], [март, 31]].

• Структура (составной терм) — объект, состоящий из совокупности других объектов, которые называются компонентами. Структура в Prolog записывается с помощью указания ее функтора и компонент. Компоненты заключаются в круглые скобки и разделяются запятыми. Функтор записывается перед скобками. Компоненты сами являются термами. Например, в факт likes входит структура book(_,_):

likes ( "Иван" , book ( “название”, “автор” ) ).

Составные термы аналогичны записям Паскаля или структурам Си. Они представляют собой определяемые программистами объекты произ­вольной сложности.

• Предикат — логическая функция одного или нескольких аргументов, принимающая значение - истина или ложь. Записывается в виде составного терма. Аргументы перечисляются через запятую и представляют собой какие-то объекты или свойства объектов, а имя предиката обозначает связь или отношение между аргументами. Предикат однозначно определяется парой: имя и количество аргументов. Количество параметров предиката называют его арностью (arity) и указывают через «/» после его имени.

likes(Who, What). likes(Who, What, When).

Два предиката с одинаковым именем, но с разным числом аргументов, считаются различными. Например, предикаты likes/2 и likes/3 - это два различных предиката. Следует особо отметить, что имена предикатов за­писываются строчными буквами и не допускают пробелов. Поэтому в именах предикатов в качестве разделителей можно использовать символ подчеркивания.

Заканчивая разговор об основных элементах языка Prolog, отметим, что все они в той или иной степени составляет основу формирования фактов и правил - основных конструкций Prolog-программ. Что касается правил, то при их формировании для описания одного и того же знания могут быть использованы различные способы описания этого знания.

Например, всем известно, что бабушка человека - это мама его мамы или мама его папы. Но для описания этого знания возможны различные конструкции правил:

grandmama(X, Y):- mama(X, Z), mama(Z, Y). grandmama(X, Y):- mama(X, Z), papa(Z, Y).

или

grandmama(X, Y):- mama(X, Z), mama(Z, Y);

mama(X, Z), papa(Z, Y).

или

grandmama(X, Y):- mama(X, Z),

(mama(Z, Y); papa(Z, Y)).

Выбор той или иной конструкции зависит не только от вкуса человека, разрабатывающего код, но и от его квалификации, знания особенностей работы конкретной Prolog-среды. Однотипные действия, реализованные в разных конструкциях могут приводить к различным затратам ресурсов компьютера и скорости выполнения программы.

Эти замечание, приведенные в главе об основных элементах языка, имели своей целью только обратить ваше внимание на то, что для профес­сиональной работы необходимо не только знания об основных элементах и конструкциях языка, но и об реализованных взаимодействиях между ними в той среде, с которой вы работаете. Но об этом значительно позднее, а по­ка переходим к знакомству со средами разработки и запуска программ.