Prolog урок 4. Цели с подцелями

Авторadmin / Опубликовано

Цель урока: рассмотреть примеры создания баз данных со сложными целями (цели с подцелями)

Назад
К оглавлению
Далее

Цели с подцелями в Prolog

Для начала вспомним, что:

Цели, требующие логический ответ (правда или ложь), записываются в окне Dialog (тогда раздел goal в программе не пишется)

Рассмотрим пример использования цели с подцелями в окне Dialog.
Допустим, в программе присутствуют следующие факты:

...
clauses 
 	likes (mary,apples). /* Мэри любит яблоки */
 	color(apples,red).  /* Яблоки красного цвета */

Для того, чтобы написать запрос:
«Любит ли Мэри яблоки, и красные ли эти яблоки?»

В окне Dialog необходимо набрать:

likes(mary,apples),color(apples,red).
  • Подцели разделены запятыми, точка завершает цель как целое.
  • Если одна из подцелей ложна, то вся цель является неуспешной. Если все подцели истинны, то вся цель является успешной.
    • Задание Prolog 4_1: Протестируйте программу, составив объявление и базу фактов. Составить запрос в окне Dialog

    Правила с несколькими предпосылками. Логические операции OR и AND

    Допустим, в программе присутствуют следующие факты:

    ...
clauses 
 	wife(ivan,mary). /* Жена */
 	husband(mary,john).  /* Муж */
        married(ivan,mary).  /* Женаты */

    Для того, чтобы написать правило:
    «Джон и Мэри женаты, если Мэри жена Джона и если Джон муж Мэри»

    Добавим код:

    married(john,mary) if
		wife(john,mary) 
		and husband(mary,john).
    Важно:

    • Вместо if можно использовать :-
    • Вместо and можно использовать запятую
    • Точка с запятой ; используется для представления связки or (или)

    Усложним программу предыдущего урока про возраст и пол детей:

    * Пример: Составить базу данных, определяющую возраст и пол детей. Составить правило Школьник: школьником является ребенок, возраст которого больше 6 лет

    Выполнение:

    domains
 	a=symbol
	b=integer
predicates
	pol(a,a)
	vozrast (a,b)
        shkolnik(a)
clauses 
	pol(ivan,boy).
	pol(sergey,boy).
	pol(mary,girl).
 	vozrast(ivan,3).
 	vozrast(sergey,4).
 	vozrast(mary,5).
      shkolnik(X):-vozrast(X,Y),Y>6.
goal
    shkolnik(X),write("shkolnik - ",X),nl, fail.
    * Задание Prolog 4_1: Составить базу фактов жен и мужей: в существующий код добавить несколько мужей и жен. Создать запросы через окно dialog к базе данных:

    1. женаты ли Иван и Мэри
    2. как зовут мужа Мэри
    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

    domains
 	a=symbol
predicates
	wife (a,a)
 	husband(a,a)
 	married(a,a)
clauses 
 	wife (ivan,mary).
 	…
 	husband (mary, ivan).
 /*  
окно dialog:
 		….
*/
    * Задание Prolog 4_2:
    Составить базу фактов по басне Крылова «Лебедь, рак и щука». Добавить правило, описывающее условие, при котором «воз и ныне там» (т.е. все три условия басни соблюдены).

    Запросы:

    1. Кто рвется в облака?
    2. Когда и что где «находится»?
    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

    domains
  a=symbol
predicates
  рвется(a,a).
  пятится(a,a).
  тянет(a,a).
  находится(a,a,a).
Clauses
  рвется(лебедь,в_облака).
  пятится(рак,назад).
  тянет(щука,в_воду).
  находится(Воз,Ныне,Там):- ____________,
____________,
____________. 
Goal
  /*  ... , write(...),nl,fail. */
    * Задание Prolog 4_3:
    Составить базу данных «Планеты». Добавить правило, определяющее понятие «спутник». Определить название спутников и название звезды, вокруг которой вращаются планеты.

    Запросы:

    1. Вывести все спутники всех планет
    2. Вывести название звезды вокруг которой вращаются Марс, Земля и Меркурий
    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

    domains
	a=symbol
predicates
	звезда(a)
	планета(a)
	вращается(a,a)
	спутник(a,a)
clauses
	звезда(солнце).
	планета(земля).
	планета(марс).
	вращается(меркурий, солнце).
	вращается(земля, солнце).
	вращается(марс, солнце).
	вращается(луна, земля).
	вращается(фобос, марс).
	вращается(деймос, марс).
спутник(X,Y):-__________, _________.
 /*  
окно dialog:
 		….
*/
    * Задание Prolog 4_4:
    Составить базу фактов по басне Крылова «Квартет». Составить правило, описывающее понятие «квартет». Составьте вопросы, например: кто играет на скрипке? На каком инструменте играет мишка? В каком случае возможен квартет?

    Запросы:

    1. Кто играет на скрипке?
    2. На каком инструменте играет мишка?
    3. В каком случае возможен квартет?
    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14

    domains
         a=symbol
predicates
играет(a,a).
квартет(a,a,a,a).
clauses
играет(мартышка, скрипка).
играет(осел, альт).
играет(козел, скрипка).
играет(мишка, бас).
квартет(X1,X2,X3,X4):- играет(X1,скрипка),
____________,
____________,
____________.
    * Задание Prolog 4_5:

    Создать правило для отношения музыкант, используя утверждение: некто является музыкантом, если он обладает музыкальным слухом, и играет на музыкальном инструменте. Создайте запросы.

    Запросы:

    1. кто является музыкантом?
    2. на чем играет Иван?
    3. кто играет на фортепиано?
    4. у кого нет музыкального слуха
    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16

    domains 
  a=symbol
predicates
  играет(a,a)
  музыкальный_слух(a,a)
  музыкант(a)
clauses
  играет(иван,на_скрипке).
  играет(ольга,на_фортепиано).
  играет(света,на_ фортепиано).
  играет(борис,на_гитаре).
  музыкальный_слух(иван, есть).
  музыкальный_слух(ольга, есть).
  музыкальный_слух(света, нет).
  музыкальный_слух(борис, нет).
музыкант(X):-______________,   ___________________.
    * Задание Prolog 4_6:
    Составить базу фактов, содержащую оценки, полученные учениками по различным предметам. Определить, кто является отличником, кто неуспевающий, кто математик (создать правила).

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

    domains
 a=symbol
 b=integer
predicates
 оценка(a,a,b)
 отличник(a)
 неуспевающий(a)
 математик(a)
clauses
 …
    Самостоятельная работа № 1:
    1 вариант:
    Составить базу данных «Реки России», содержащую название реки и ее протяженность (в км). С помощью правила определить какие из указанных рек можно считать маленькими (меньше 1000 км). Составить 3 запроса.

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

    domains
 a=symbol
 b=integer
predicates
 река(a,b)
 маленькая_река(a)
clauses
 река(амур, 4416).
 река(иртыш, 4248).
 река(волга, 3530).
 река(дон,2200).
 река(ангара,1880).
 река(кубань, 870).
 река(нева, 74).
маленькая_река(X):- _______, _______.

    2 вариант:
    Заданы факты о книгах, их авторах и количестве страниц. Составьте базу знаний «Книги». Определите правилом, какой роман можно считать большим (более 300 страниц). Составить 3 запроса.

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

    domains
 заглавие, автор = symbol
 страниц = integer
predicates
 книга(заглавие,страниц)
 написал(автор,заглавие)
 большой_роман(заглавие)
clauses
 написал(тургенев,"Отцы и дети").
 написал(шолохов,"Тихий дон").
 написал(горький,"Мать").
 книга("Отцы и дети", 190).
 книга("Тихий дон",1250).
 книга("Мать",310).
большой_роман(Заглавие):-  ____________, ____________, _________.

    * Задание Prolog 4_7:
    Составить базу знаний «Воинская служба». Определить, кто из молодых людей подлежит призыву (молодые люди 18 лет)? Кто не подлежит призыву (девушки, молодые люди младше 18)? Выполнить соответствующие запросы.

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

    domains
 a=symbol
 b=integer
predicates
 мужчина(a)
 женщина(a)
 возраст(a,b)
 подлежит_призыву(a)
 не_подлежит(a)
clauses
 возраст(борис,18).
 возраст(андрей,17).
 возраст(михаил,18).
 возраст(анна,18).
 возраст(юля,17).
 мужчина(борис).
 мужчина(андрей).
 мужчина(михаил).
 женщина(анна).
 женщина(юля).
подлежит_призыву(X):-________,_________, ____.
не_подлежит(X):-____________,__________ or ____________.
    Обратите внимание на использование логического оператора or (ИЛИ).

    * Пример: Необходимо создать базу данных, содержащую информацию о пациентах поликлиники. Заполнить факты. Создать правило поиска пациента по участку (с несколькими предпосылками)

    Выполнение:

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22

    domains
	name=string
	street=string
	dom=symbol
	kvartira=integer
	number=integer
 
predicates
	pacient(name,street,dom,kvartira)
	uchastok(street,number)
	poisk_po_uchastku(name,street,number)
clauses
	pacient("Ivanov","Sadovaya", "25", 78).
	pacient("Stepanova","Suvorova", "10", 35).
	pacient("Orlova","Moskovskaya", "16", 12).
	uchastok("Suvorova",4).
	uchastok("Sadovaya",2).
	uchastok("Moskovskaya",6).
	poisk_po_uchastku(X,Y,Z):-pacient(X,Y,_,_),uchastok(Y,Z).
goal
/* вывод всех пациентов с названиями улиц и номером участка */
poisk_po_uchastku(X,Y,Z),write(X, " na ulitse ", Y, " ucastok ", Z),nl,fail.
    Важно:
    При составлении правил, вместо «ненужного» для правила аргумента необходимо записывать символ подчеркивания, как в рассмотренном примере:

    poisk_po_uchastku(X,Y,Z):-pacient(X,Y,_,_),uchastok(Y,Z).
    * Задание Prolog 4_8: Для рассмотренного выше примера базы данных пациентов составить запросы:

    1. К какому участку относится улица Садовая?
    2. Кто из пациентов проживает на улице Садовая?
    3. Кто из пациентов относится к четвертому участку?
    4. Кто из пациентов проживает по улице «Московская» и относится к участку № 6?

    Работа с бесконечным циклом Fail. Вывод конкретных значений

    * Пример: Имеется база фактов, содержащая названия некоторых стран. Необходимо выдать их на экран в той же последовательности.

    Выполнение:

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

    domains
   	a=symbol
predicates
   	страна(a)
   	печать_стран
clauses
   	страна(россия).
   	страна(англия).
   	страна(франция).
   	страна(германия).
	печать_стран:- страна(X), write(X),
                  nl,  /*переход на новую строку*/
                  fail. /*инициализация возврата*/
goal
	печать_стран.

    Ключевым моментом в этой программе является печать всех стран. Чтобы вывести их в том же порядке, необходимо создать правило:

    Правило печати всех значений:

    печать_стран:- страна(X), X=франция, write(X)...
    * Задание Prolog 4_9: Опираясь на сведения, изложенные в рассмотренном примере, составить программу, формирующую список учеников. Выбрать и вывести на экран имя Алиса столько раз, сколько раз оно встречается в базе данных

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15

    domains
  	имя=symbol
predicates
  ученик(имя)
  выбрать
clauses
  ученик("Егор").
  ученик("Алиса").
  ученик("Иван").
  ученик("Петр").
  ученик("Алиса").
  …
  выбрать: –  ….
goal
  	... .

    Родственные отношения

    * Задание Prolog 4_10:
    Составить программу «Семья». Маму Екатерины зовут Мария, а отца — Иван. У Екатерины есть дочь Елена, которая вышла замуж за Олега, и у них родился сын Сергей.

    Требуется:
    1) определить имена бабушек и дедушек в данной семье;
    2) назвать имена матерей и отцов;
    3) назвать имена всех мужчин в этой семье.

    Заполните пропущенные места в листинге программы:

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29

    domains
  а=symbol
predicates
  родитель(а,а)
  пол(а,а)
  мать(а,а)
  отец(а,а)
  дочь(а,а)
  сын(а,а)  
  бабушка(а,а)
  дедушка(а,а)
clauses
  родитель(иван,екатерина).
  родитель(мария,екатерина).
  родитель(екатерина,елена).
  родитель(?,?).
  родитель(?,?).
  пол(иван,мужской).
  пол(мария,женщина).
  пол(екатерина,женщина).
  пол(?,?).
  пол(?,?).
  пол(?,?).
  мать(Х,Y):-родитель(?,?),пол(?,?).
  отец(Х,Y):-родитель(?,?),пол(?,?).
  дочь(X,Y):-родитель(?,?),пол(?,?).
  сын(Х,Y):-родитель(?,?),пол(?,?).
  бабушка(Х,Y):-пол(?,?), родитель(?,?),  родитель(?,?).
  дедушка(Х,Y):-пол(?,?), родитель(?,?),  родитель(?,?).

    Важно: Внутри определения правила может быть использовано другое правило. Так, в примере ниже, в определении правила кто_чья_сестра используется другое правило сестра(a,a)
    * Пример:
    В программе «Родственники» составить правило, определяющее отношение «быть сестрой».

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

    domains
   a=symbol
predicates
   мужчина(a)
   женщина(a)
   родители(a,a,a)  			/*(ребенок, отец, мать)*/
   сестра(a,a)      			/* (сестра, брат)*/
   кто_чья_сестра
goal
   кто_чья_сестра.
clauses
   мужчина(федор).
   мужчина(семен).
   женщина(маша).
   женщина(даша).
   родители(семен,федор,маша).
   родители(даша,федор,маша).
   кто_чья_сестра:- сестра(Сестра, Брат), 
         write(Сестра, " является сестрой ", Брат), nl.
   сестра(Сестра,Брат):- женщина(Сестра), родители(Сестра,Отец,Мать),
         родители(Брат,Отец,Мать).
    * Самостоятельная работа № 2:
    Составить базу знаний «Родственники по мужской линии». Определить отношения сын, дедушка, внук, брат, дядя, племянник, кузен (создать правила). Выполнить всевозможные запросы.

    Примечания:
    1. В разделе clauses данной задачи необходимо использовать факт отец(a,a), другие факты самостоятельно придумывать не надо.
    2. В правилах можно использовать другие правила.

    1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

    domains
   a=symbol
predicates
   отец(a,a).   
   сын(a,a).
   дедушка(a,a).
   внук(a,a).
   брат(a,a).
   дядя(a,a).
   племянник(a,a).
   кузен(a,a).
clauses
отец(степан,андрей).
…
 сын(X,Y):-???.
 дедушка(X,Y):-???.
…

    * При использовании материалов обязательна ссылка на источник: Кузнецова Т.К., «Программирование Turbo Prolog» — Задачи и решения, Ростов-на-Дону, ПИ ЮФУ — 2011г.
    Назад
    К оглавлению
    Далее