- •Міністерство освіти і науки, молоді та спорту україни Тернопільський національний технічний університет імені Ів. Пулюя
- •Лабораторне заняття №1 Ознайомлення з мовою програмування Пролог
- •1.1 Загальні відомості про мову Пролог
- •1.2 Елементи мови Турбо-Пролог
- •1.3 Структура програм Турбо-Пролога
- •1.3.1 Секція domains Пролог-програми
- •1.3.2 Секція predicates
- •1.3.3 Секція clauses
- •1.3.4 Секція goal
- •1.3.5 Секція database
- •1.4 Оболонка системи Турбо-Пролог
- •1.5 Налагодження і трасування програм
- •Лабораторна робота №2 Робота з найпростішими програмами в системі Турбо-Пролог
- •2.1 Вступ
- •2.2 Завантаження системи Турбо-Пролог, ввід і запуск програм
- •2.3 Робота з Пролог-програмами в режимі діалогу
- •2.4 Трасування програм у середовищі системи Турбо-Пролог
- •2.5 Робота з програмами, що містять внутрішню мету
- •2.6. Найпростіша програма вводу-виводу даних
- •2.7 Побудова найпростішого інтерфейсу для виводу результатів запитів
- •8. Зміст звіту по лабораторній роботі
- •Лабораторна робота №3 Пролог-програми як найпростіші бази даних і знань
- •3.1 Вступ
- •3.2 Запити до бази даних
- •3.2.1 Прості запити
- •3.2.2 Складені запити
- •3.2.3 Запити з анонімними змінними
- •3.3. Статичні і динамічні бази даних
- •3.4. Явні і неявні бази даних. Правила логічного висновку
- •3.5 Використання структур у якості доменів відношень
- •6. Процедури як елемент представлення знань
- •3.7 Цілісність і несуперечність баз даних і знань
- •3.8. Зміст звіту по лабораторній роботі
- •Лабораторна робота №4. Керування ходом виконання програм у системі Турбо-Пролог
- •4.1 Робота системи Турбо-Пролог при виконанні запитів
- •4.2 Уніфікація термів
- •4.3 Пошук з поверненням при виконанні Пролог-програм
- •4.4 Використання відкату після невдачі при використанні внутрішньої мети для організації найпростішого інтерфейсу виводу
- •4.5 Зміст звіту по лабораторній роботі
- •Лабораторна робота №5 Керування ходом виконання Пролог-програм
- •5.1 Організація повторюваних процесів
- •5.2 Керування пошуком з поверненням
- •5.3 Керування ходом виконання програм з використанням відсікання
- •5.4 Застосування предикату not - заперечення як неуспіх
- •5.5 Використання методу відкату і відсікання
- •5.6 Відкат і відсікання при реалізації відносин типу „один-до-багатьох”
- •5.7 Ступінчаті функції і відсікання
- •5.8 Труднощі у використанні відсікання і заперечення
- •5.9 Зміст звіту по лабораторній роботі
- •Лабораторна робота №6 Рекурсія і рекурсивні процедури в Пролозі
- •6.1 Визначення поняття рекурсії
- •6.2 Склад рекурсивної процедури
- •6.3 Особливості виконання рекурсивних процедур Прологом-системою
- •6.4 Приклад рекурсивної процедури пошуку довжини маршруту на графі
- •6.5 Обмеження і властивості, що забезпечують цілісність відношень
- •6.6 Реалізація циклічних процедур за допомогою бектрекінгу
- •6.6.1. Реалізація ітераційного процесу за допомогою бектрекінгу
- •6.6.2 Дії типу ’до’ і ’після’
- •6.6.3. Застосування бектрекінгу для реалізації циклів
- •6.7 Зміст звіту по лабораторній роботі
- •Лабораторна робота №7 Списки і процедури їх обробки
- •7.1 Списки як рекурсивні структури даних
- •7.2 Використання списків в Пролог-програмах
- •7.3. Найпростіші процедури роботи зі списками
- •7.4 Процедури обробки списків
- •7.5. Компонування даних у список
- •7.6. Зміст звіту по лабораторній роботі
- •Лабораторна робота №8 Способи представлення баз даних у Пролог-програмах
- •8.1 Вступ
- •8.2 Представлення відносин у виді фактів
- •8.3 Представлення атрибутів у виді фактів
- •8.4 Представлення бази даних у виді списку структур
- •8.5 Представлення бази даних у виді лінійної рекурсивної структури
- •8.6 Представлення бази даних у виді двійкового дерева
- •8.7 Порівняння різних видів представлення бази даних
- •Лабораторна робота №9 Динамічні бази даних
- •9.1 Вступ
- •9.2 Прості прийоми роботи з динамічними бд
- •9.3 Зв’язок статичних і динамічних баз даних
- •9.4 Процедура роботи з динамічною бд, що навчається у користувача
- •9.5 Розширення бази даних у файли
- •9.6. Організації файлових бд на основі файлів прямого доступу
- •9.6. Особливості представлення динамічних баз даних у Visual Prolog
- •9.7 Зміст звіту по лабораторній роботі
- •Лабораторна робота №10 робота з складно структурованими базами даних
- •10.1 Опис логічної моделі даних
- •10.3 Отримання структурованої інформації з бази даних
- •10.4 Абстракція даних і побудова баз знань
- •10.5. Зміст звіту по лабораторній роботі
- •Лабораторна робота №11 дослідження методів представлення і обробки знань
- •11.1 Структура експертних систем
- •11.2 Представлення знань
- •11.3 Система інтерфейсу користувача
- •11.4 Експертна система на правилах
- •11.5 Експертні системи, що базуються на логіці
- •11.6 Структура бази знань експертної системи для вибору породи дерева
- •11.7 Зміст звіту
- •Список використаних джерел
- •Додаток а Службові предикати Турбо-Пролога
- •Додаток б Службові предикати Турбо-Пролога для роботи з файлами
- •Додаток в
- •Таблиця в.1 – Варіанти завдань
- •6. До лабораторної роботи №7
- •7. До лабораторної роботи №8
- •8. До лабораторної роботи №9
- •9. До лабораторної роботи №10
- •10. До лабораторної роботи №11
8.4 Представлення бази даних у виді списку структур
Базу даних можна також вважати потоком цілісних інформаційних елементів, що представляється мовою Пролог у вигляді списку структур. Кожен елемент списку – це цілісний інформаційний елемент:
[work(“Маслов”, 101, “оператор”, 200), work(“Денега”, 211, “керівник”, 450), work(“Петренко”, 101, “менеджер”, 300)]
Цікаво відзначити, що при такому підході до структури бази даних потік цілісних інформаційних елементів потрібно включати в поточну програму. Він може існувати лише як аргумент запиту, що входить у різні підціли, що обробляють цей потік.
Доступ до окремого інформаційного елемента такий БД буде здійснюватися з використанням спеціальної процедури, що містить два аргументи. Вхідним буде другий аргумент процедури. Він містить список цілісних інформаційних елементів. Результат виконання процедури повертається через її перший аргумент – по одному цілісному інформаційному елементі за одну відповідь на запит (тобто по одному екземплярі об’єкта, або по одному запису).
record(work(Name, Office, Post, Salary), [work(Name, Office, Post, Salary)|_]).
record(work(Name, Office, Post, Salary), [work(_,_,_,_) | Tail]):-record(work(Name, Office, Post, Salary), Tail).
Опис процедури record() аналогічно процедурі member(). З використанням процедури record() можна скласти запит про всіх службовців відділу 101. В другому аргументі цього запиту цілком міститься вся база даних.
record(work(Name, 101, Post, Salary), [work(„”, 101, „оператор”, 200), work(„”, 211, „начальник”, 450), work(„”, 101, „менеджер”, 300)]).
Завдання 8.2. Створіть БД (згідно індивідуального завдання) у вигляді списку структур і виконайте до неї аналогічні запити. Спробуйте включити до складу програми процедури модифікації вмісту вихідної БД (наприклад, додавання і видалення елемента зі списку) і сформуйте до програми ряд запитів. Тексти програми: запити і відповіді привести в звіті.
8.5 Представлення бази даних у виді лінійної рекурсивної структури
Ще одним зі способів представлення в пам'яті ЕОМ записів баз даних є використання рекурсивних структур, у яких один з аргументів кожного запису вказує на наступний запис. Рекурсивні структури – аналог однозв’язних списків в інших мовах програмування, але працювати з такими структурами в Пролозі легше, тому що він бере на себе всі дії по обробці покажчиків.
Для того, щоб на Пролозі створити рекурсивну структуру, що складається з записів work() („службовці”), єдине, що потрібно – це ввести в цю структуру додатковий аргумент, що вказує на наступний запис, у структурі якої також буде міститися аргумент, що вказує на наступний за ним запис і т.д. Для вказівки в останньому записі відсутності наступного за ним запису, як додатковий аргумент уводиться „end”. Розглянемо приклад лінійної рекурсивної структури Службовець(Ім’я, Відділ, Посада , Оклад , Покажчик на наступний запис).
Використовуючи синтаксис мови Пролог, позначимо цю структуру work3(). За аналогією з раніше розглянутим прикладом, вона буде містити три записи
work3(„Маслов”, 101, „оператор”, 200,
work3(„Денега”, 211, „начальник”, 450,
work3(„Петренко”, 101, „менеджер”, 300, end)))
Як видно, рівень вкладеності в кожному новому записі буде більшим, ніж в попереднього. У п’ятому полі останнього запису міститься слово „end”, що означає, що більше записів немає. Слід зазначити, що додатковий аргумент структури, що вказує на наступні записи бази даних, сам має структуру цього запису. Тобто структура запису визначається сама через себе: Службовець(Ім’я, Відділ, Посада, Оклад, Службовець).
База даних, сформована у виді рекурсивної структури, повинна дозволяти виконувати запити і модифікувати дані. Одним з основних вимог є можливість доступу до цілісного інформаційного елемента (запису) БД. Розглянемо варіант процедури record(), що модифікована таким чином, щоб стала можливої обробка рекурсивної структури.
Першим (вихідним) аргументом нової процедури є структура work(), що містить чотири аргументи і відповідає запису бази даних. Другий аргумент цієї процедури – це сама БД у виді рекурсивної структури. Процедура складається з двох правил. Перше з них будує структуру work() з верхнього рівня рекурсивної структури даних. Друге правило ігнорує верхній рівень рекурсивної структури та одержує наступний цілісний інформаційний елемент із частини бази, що залишилася, даних (позначена змінною NextRecord).
record(work(Name, Office, Post, Salary), work3(Name, Office, Post, Salary, NextRecord)).
record(work(Name, Office, Post, Salary), work3(_,_,_,_, NextRecord)) :- work3(work(Name, Office, Post, Salary), NextRecord).
Використовуючи процедуру record(), можна сформувати зовнішню мету для запиту по знаходженню всіх службовців 101 відділу, за умови, що другим аргументом процедури буде вся база даних.
Goal: record (work(Name, 101, Post, Salary), work3(„Маслов”, 101, „оператор”, 200, work3(„Денега”, 211, „начальник”, 450, work3(„Петренко” ,l00, „менеджер”, 300, end))).
Відповідь на цей запит буде отриманий у виді
Name=Маслов,
Post=onepaтop,
Salary=200
Name=Петренко,
Post=менеджер,
Salary=300
Аналогічний варіант запиту реалізований як внутрішня мета print_101 програми 1_1.
/* Програма 1_1 */
domains
name = symbol
office = integer
worker = work(name,office)
/* опис рекурсивної структури */
work3 = work3(name, office, work3); end
predicates
print_101
record(worker, work3)
goal
print_101.
clauses
record(work(X, Y), work3(X, Y, _)).
record(work(X, Y), work3(_, _, Z)):- record(work(X, Y), Z).
print_101:- write(„Співробітники 101 відділу”), nl, record(work(X, 101), work3(„Маслов”, 101, work3(„Денега”, 211, work3(„Петренко”, 101, end)))), write(X), nl, fail.
Ця програма працює з БД work3(), представленої у виді лінійної рекурсивної структури. Для спрощення програми в БД work() використовується лише два поля (Прізвище і Відділ), тобто інформаційні елементи work(), містять лише по два компоненти.
Процедура record() дозволяє виконувати доступ до окремого запису БД.
Завдання 8.3. Ознайомтеся зі структурою програми 1_1 та змініть її таким чином, щоб вона дозволяла працювати із БД, що відповідає індивідуальному завданні, представленої у вигляді рекурсивної структури, та виконайте до неї ряд запитів.