[Head|Tail] [Голова|Хвост]
С помощью этой операции можно реализовывать рекурсивную обработку списка. Например, если мы хотим напечатать все элементы списка из программы на рис. 4.1 построчно, то это можно выполнить с помощью рекурсивного определения предиката:
print_list([ ]).
print_list([X|Y]) :- write(X), nl, print_list(Y).
Для описания предиката печати можно использовать конструкцию:
show :- dogs(X), print_list(X).
Практикум 4-1
|
Напишите программу, хранящую увлечения студентов в виде списков. hobby("Маша", [теннис, музыка]). hobby("Коля", [музыка, еда, компьютер]). hobby("Вася", [лыжи, еда, компьютер, футбол]). Результат напечатайте в виде, представленном на рис. 4.3 |
Рис. 4.3. Результаты программы Практикума 4-1
Встроенный предикат findall
При формировании списка из данных, содержащихся в виде фактов в базе данных или непосредственно в программе, полезным оказывается предикат findall. Он собирает значения, получаемые в процессе бектрекинга, в список. Формат предиката:
findall(Переменная, Предикат, Список),
где первый аргумент определяет параметр, который необходимо собрать в список, второй аргумент определяет предикат, из которого формируется список значений, третий аргумент - формируемый список.
На рис. 4.4 представлена программа, выводящая в список мужчин 18 лет.
Рис. 4.4. Пример использования предиката findall
В результате получим список
L= [“Петров”, “Сидоров”, “Александров”].
Практикум 4-2
|
В программу, представленную на рис. 4.4. добавьте факты. С помощью предиката findall получите список всех мужчин призывного возраста (от 18 до 27 лет) |
Рассмотрим обработку списков. Поскольку списки являются в действительности рекурсивными составными структурами данных, для их обработки необходимы и рекурсивные алгоритмы. Самый естественный способ обработки списков - сквозной просмотр, в ходе которого что-то делается с каждым элементом, до тех пор, пока не достигнут конец.
Как правило, такого рода алгоритмы используют процедуру, состоящую из двух правил. Одно из них говорит о том, как поступать с обыкновенным списком, который может быть разделен на голову и хвост. Другое говорит о том, что делать с пустым списком.
Вычисление длины списка
Создадим предикат, позволяющий вычислить длину списка, т.е. количество элементов в списке.
Для решения этой задачи воспользуемся очевидным фактом, что
длина пустого списка [] есть 0.
длина любого другого списка есть 1 плюс длина его хвоста.
Запишем эту идею:
Рис. 4.5. Вычисление длины списка
Обратите внимание, что при переходе от всего списка к его хвосту нам неважно, чему равен первый элемент списка, поэтому мы используем анонимную переменную.
Разберем на примере, как это будет работать. Пусть нас интересует количество элементов в списке [1,2,3]. Запишем соответствующий вопрос Пролог-системе:
length([1,2,3],X).
Система попытается вначале сопоставить нашу цель с первым предложением length([], 0), однако ей это не удается сделать, потому что первый аргумент цели является непустым списком. Система переходит ко второму предложению процедуры. Сопоставление с заголовком правила проходит успешно, переменная X связывается с переменной L, список [1,2,3] будет сопоставлен со списком [_|T], переменная T будет конкретизирована значением [2,3]. Теперь система переходит к попытке достижения подцели length(T,L_T). Как и в предыдущем случае, первое предложение с подцелью не сопоставляется, так как список T не пустой. При сопоставлении заголовка правила с подцелью хвост T конкретизируется одноэлементным списком [3]. На следующем шаге рекурсии переменная T означена пустым списком (хвост одноэлементного списка). И, значит, наша подцель выглядит следующим образом: length([], L_T). Эта цель сопоставляется с фактом, переменная L_T становится равной нулю. Раскручивается обратный ход рекурсии: переменная L_T увеличивается на единицу, результат попадает в переменную L. Получаем, что длина списка [3] равна единице. На следующем обратном шаге происходит еще одно добавление единицы, после чего длина списка [2,3] конкретизируется двойкой. И, наконец, на последнем возвратном шаге получаем означивание переменной L числом 3 (количеством элементов в списке [1,2,3]).
Пошаговая трассировка программы представлена в таблице 4.1
Таблица 4.1
|
Шаг программы |
Проверка |
Результат |
1 |
Цель сопоставляется с первым предложением |
length([1,2,3],X)== length([ ], 0)? |
ложь |
2 |
Цель сопоставляется со вторым предложением |
length([1,2,3],X)==length([ _|T], L)? это точка возврата |
Т=[2,3] L – заносим в стек |
3 |
Первая подцель во втором предложении |
length([2,3], L1)? это точка возврата |
L1 – заносим в стек |
4 |
сопоставляется с первым предложением |
length([2,3],X)== length([], 0)? |
ложь |
5 |
сопоставляется со вторым предложением |
length([2,3],X)==length([_|T], L) |
Т=[3] |
6 |
Первая подцель во втором предложении |
length([3], L1)? это точка возврата |
L1 – заносим в стек |
7 |
сопоставляется с первым предложением |
length([3],X)== length([], 0)? |
ложь |
8 |
сопоставляется со вторым предложением |
length([3],X)==length([_|T], L)? |
Т=[]
|
9 |
Первая подцель во втором предложении |
length([ ], L1)? это точка возврата |
L1 – заносим в стек |
10 |
сопоставляется с первым предложением |
length([],X)== length([], 0)? |
истина X=0 |
11 |
возврат к шагу 9 |
Первая подцель во втором предложении length([ ], L1)? Истина |
L1=0 |
12 |
вторая подцель во втором предложении |
L = L1 + 1 |
L=1 |
13 |
возврат к шагу 6 |
Первая подцель во втором предложении length([3], L1)? Истина |
L1=1 |
14 |
вторая подцель во втором предложении |
L = L1 + 1 |
L=2 |
15 |
возврат к шагу 3 |
Первая подцель во втором предложении length([2,3], L1)? Истина |
L1=2 |
16 |
вторая подцель во втором предложении |
L = L1 + 1 |
L=3 |
17 |
возврат к шагу 2 |
length([1,2,3],X)==length([_|2,3], 3)? |
X=3
|