- •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
9.6. Організації файлових бд на основі файлів прямого доступу
В попередньому прикладі використовувалися файли послідовного доступу. Складність роботи з ними виникає вже при виконанні таких простих дій, як видалення даних. Ця операція вимагає реорганізації початкового файлу БД, що приводить до непродуктивних витрат часу. Тому, при побудові файлових БД використовуються файли прямого доступу з індексними файлами. Замість індексних файлів, у ряді випадків, доцільніше застосовувати метод двійкового пошуку. Ці методи значно спрощують доступ до фактів БД.
Розглянемо БД, що описується відношенням:
Студент(Прізвище, Група, Оцінки_сесії),
і яка зберігається на диску у файлі з ім'ям „stud.dba”. Їй відповідає індексний файл „stud.ind”.
/* Програма 2_4 */
domains
name = symbol
grup, mark = integer
session == mark*
file= dbf; ind
database
stud(name, grup, session)
predicates
use(string, string)
dbassert(dbasedom)
dbass(dbasedom, string, string)
new_rec(dbasedom, real)
new_ind(real)
dbdelete(dbasedom)
dbdel(dbasedom, string, string)
dbdel1(dbasedom, real)
dbread(dbasedom)
dbrd(dbasedom, string, string)
dbaccess(dbasedom, real)
clauses
use(“stud.ind”, “stud.dba”).
/* предикати створення інтерфейсу СУБД */
dbassert(Term):- use(Ind, Db), dbass(Term, Ind, Db).
dbdelete(Term):- use(Ind, Db), dbdel(Term, Ind, Db).
dbread(Term):- use(Ind, Db), dbrd (Term, Ind, Db).
/* модуль вводу даних у файл бази даних */
dbass(Term, Ind, Db):- existfile(Ind), existfile(Db), openappend(dbf, Db), new_rec(Term, Pos), openappend(ind, Ind), new_ind(Pos).
dbass(Term, Ind, Db):- openwrite(dbf, Db), new_rec(Term, Pos), openwrite(ind, Ind), new_ind(Pos).
new_rec(Term, Pos):- writedevice(dbf), filepos(dbf, Pos, 0), write(Term), closefile(dbf).
new_ind(Pos):- writedevice(ind), writef(“%7.0\n”, Pos), closefile(ind).
/* модуль виводу даних з файлу бази даних */
dbrd(Term, Ind, Db):- openread(dbf, Db), openread(ind, Ind), dbaccess(Term, -1).
dbrd(_, _, _):- closefile(dbf), closefile(ind), fail.
dbaccess(Term, Pos):- Pos>=0, filepos(dbf, Pos, 0), readdevice(dbf), readterm(dbasedom,Term). dbaccess(Term, _):- readdevice(ind), readreal(Pos), dbaccess(Term, Pos).
/* модуль видалення даних з БД (запис -1 в індексний файл) */
dbdel(Term, Ind, Db):- openread(dbf, Db), openmodify(ind, Ind), dbdel1(Term, -1).
dbdel(_, _, _):- closefile(dbf), closefile(ind), fail.
dbdel1(Term, Pos):- Pos>=0, filepos(dbf, Pos, 0), readdevice(dbf), readterm(dbasedom, Term), filepos(ind,9,1), flush(ind), writedevice(ind), writef("%7.0\n",-1), flush(ind), writedevice(screen).
dbdel1(Term, _):- readdevice(ind), readreal(Pos), dbdel1(Term, Pos).
Предикат use() використовується для задання імені файлу робочої БД і імені, відповідного йому індексного файлу.
Предикати dbassert(), dbdeletе() і dbrеad() призначені для запису, видалення і читання даних із файлу БД. Ці предикати реалізовані, з використанням індексного файлу для запису позицій фактів, у файлі даних. Кожна позиція представляється дійсним числом, що визначає, де даний факт зберігається щодо початку файлу бази даних.
Кожний з трьох предикатів, що призначений для створення інтерфейсу бази даних, викликає свій модуль, який виконує задані дії по вводу, додаванню або видаленню фактів. Модуль є набором процедур і правил, які включають звернення як до стандартних предикатів по роботі з файлами, так і до визначених усередині програми предикатів. Всі визначенні для кожного з модулів предикати описуються в секції predicates.
У модулі вводу процедура dbass() приєднує терм до файлу даних і модифікує індексний файл, використовуючи звернення до предикатів new_rec() і new_ind(). Перше правило процедури dbass() призначено для запису даних у вже існуючий файл, тобто для додавання даних. Друге правило використовується для новостворюваного файлу БД.
Слід звернути увагу на використовування в правилі new_ind() предиката writef("%7.0\n", Pos). Цей предикат призначений для запису значення індексу, що задається змінній Pos. Для запису індексу відводиться поле, що складається з семи позицій. Значення, привласнене змінній Рос, визначає положення запису у файлі БД.
У модулі виводу предикат dbrd() повертає терм з бази даних, забезпечуючи його пошук і читання з файлу, а також закриває файли після того, як відбулося зчитування з бази даних. У даному використовується допоміжна процедура dbaccess(), яка і служить безпосередньо для пошуку і вибірки потрібних даних з файлу. Перше правило процедури використовується для читання даних, логічно пов'язаних із значенням індексу, що задається змінною Pos. Відповідне значення індексу шукається в індексному файлі другим правилом цієї процедури. Це правило намагається знайти в базі такий запис, індекс якого присутній в індексному файлі. Якщо індекс знаходиться, то правило закінчується успіхом, якщо не знаходиться – то правило закінчується невдачею. У разі успіху змінна Term набуває потрібні користувачу значення.
У модулі видалення предикат dbdel() проводить операцію видалення після відкриття файлу БД і індексного файлу, забезпечуючи виключення терма з бази. Терм віддаляється за допомогою запису негативного числа в індексний файл. Цей модуль використовує допоміжну процедуру dbdel1(), яка здійснює пошук потрібного запису і її видалення.
Особливу увагу слід звернути на предикат flush(). Цей предикат викликає запис на диск вмісту внутрішнього буфера індексного файлу. Таким чином, dbdel1() запобігає можливості роботи з даними, які вже були видалені до цього. Дана процедура по свій структурі близька до процедури dbaccess(). У ній друге правило також призначене для пошуку потрібного індексу в індексному файлі.
Завдання 9.5. Завантажте програму 2_4, розберіться в ній. Запустіть програму та введіть ряд даних для заповнення БД. Прослідкуйте стан файлів „stud.dba” та „stud.ind”. Видаліть перший запис та перевірте, як це змінило файл „stud.ind”. Модифікуйте розроблену в завданні 2.4 індивідуальну програму для можливості роботи з індексними файлами. Виконайте ще ряд запитів, що відповідають основним прийомам роботи з БД (введення, зчитування та видалення елементів), зміст яких і результат виконання слід включити в звіт по роботі.