Иван Братко - Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

Иногда нам может понадобиться более строгий вид равенства - буквальное равенство двух термов. Этот вид реализован еще одним встроенным предикатом, записываемым как инфиксный оператор ' ==':

Т1 == Т2

Это равенство выполняется, если термы Т1 и Т2 идентичны, т.е. имеют в точности одинаковую структуру, причем все соответствующие компоненты совпадают. В частности, должны совпадать и имена переменных. Отношение "не идентичны", дополнительное к данному, записывается так:

T1 \== T2

Приведем несколько примеров:

?- f( a, b) == f( а, b).

yes

?- f( a, b) == f( a, X).

nо

?- f( a, X) == f( a, Y).

no

?- X \== Y.

yes

?- t( X, f( a, Y) ) == t( X, f( a, Y) ).

yes

Давайте в качестве примера переопределим отношение

счетчик( Терм, Список, N)

из разд. 7.1. Пусть на этот раз N будет числом буквальных вхождений Терм'а в Список:

счетчик( _, [], 0).

счетчик( Терм, [Голова | L], N) :-

Терм == Голова, !,

счетчик( Терм, L, N1),

N is N1 + 1;

счетчик( Терм, L, N).

Реляционная модель предполагает, что база данных — это описание некоторого множества отношений. Пролог-программу можно рассматривать как именно такую базу данных: описание отношений частично присутствует в ней в явном виде (факты), а частично — в неявном (правила). Более того, встроенные предикаты дают возможность корректировать эту базу данных в процессе выполнения программ. Это делается добавлением к программе (в процессе вычисления) новых предложений или же вычеркиванием из нее уже существующих. Предикаты, используемые для этой цели, таковы: assert(добавить), asserta, assertz и retract(удалить).

Цель

assert( С)

всегда успешна, а в качестве своего побочного эффекта вызывает "констатацию" предложения С, т.е. добавление его к базе данных.

Цель

retract( С)

приводит к противоположному эффекту: удаляет предложение, сопоставимое с С. Следующий диалог иллюстрирует их работу:

?- кризис.

no

?- assert( кризис).

yes

?- кризис.

yes

?- retract( кризис).

yes

?- кризис.

no

Предложения, добавленные к программе таким способом, ведут себя точно так же, как и те, что были в "оригинале" программы. Следующий пример показывает, как с помощью assertи retractможно работать в условиях изменяющейся обстановки. Предположим, что у нас есть такая программа о погоде:

хорошая :-

солнечно, not дождь.

необычная :-

солнечно, дождь.

отвратительная :-

дождь, туман.

дождь.

туман.

Ниже приводится пример диалога с этой программой, во время которого база данных постепенно изменяется:

?- хорошая.

no

?- отвратительная.

yes

?- retract( туман).

yes

?- отвратительная.

no

?- assert( солнечно).

yes

?- необычная.

yes

?- retract( дождь).

yes

?- хорошая.

yes

Добавлять и удалять можно предложения любой формы. Следующий пример показывает, что, кроме того, retractможет работать недетерминировано: используя механизм возвратов с помощью только одной цели retractможно удалить целое множество предложений. Предположим, что в программе, с которой мы "консультируемся", есть такие факты:

быстр( энн).

медл( том).

медл( пат).

К этой программе можно добавить правило:

?- assert(

( быстрее( X, Y) :-

быстр( X), медл( Y) ) ).

yes

?- быстрее( А, В).

А = энн

В = том

?- retract( медл( X) ).

X = том;

X = пат;

nо

?- быстрее( энн, _ ).

nо

Заметьте, что при добавлении нового правила синтаксис требует, чтобы оно (как аргумент assert) было заключено в скобки.

При добавлении нового предложения может возникнуть желание указать, на какое место в базе данных его следует поместить. Такую возможность обеспечивают предикаты asserta и assertz. Цель

asserta( С)

помещает С в начале базы данных. Цель

assertz( С)

— в конце. Вот пример, иллюстрирующий работу этих предикатов:

?- assеrt( p( a)), assertz( p( b) ), asserta( p( c) ).

yes

?- p( X).

X = с;

X = а;

X = b

Между consultи assertzсуществует связь. Обращение к файлу при помощи consultможно в терминах assertzопределить так: считать все термы (предложения) файла и добавить их в конец базы данных.

Одним из полезных применений предиката assertaявляется накопление уже вычисленных ответов на вопросы. Пусть, например, в программе определен предикат

решить( Задача, Решение)

Мы можем теперь задать вопрос и потребовать, чтобы ответ на него был запомнен, с тем чтобы облегчить получение ответов на будущие вопросы:

?- решить( задача1, решение),

asserta( решить( Задача1, Решение) ).

Если в первой из приведенных целей будет успех, ответ ( Решение)будет сохранен, а затем использован так же, как и любое другое предложение, при ответе на дальнейшие вопросы.

Преимущество такого "запоминания" состоит в том, что на дальнейшие вопросы, сопоставимые с добавленным фактом, ответ будет получен, как правило, значительно быстрее, чем в первый раз. Ответ будет теперь получен как факт, а не как результат вычислений, требующих, возможно, длительного времени.

Развитие этой идеи состоит в использовании assertдля порождения всех решений в виде таблицы фактов. Например, создать таблицу произведений всех чисел от 0 до 9 можно так: породить пару чисел X и Y, вычислить Z, равное X * Y, добавить эти три числа в виде строки в таблицу произведений, а затем создать искусственно неуспех. Неуспех вызовет возврат, в результате которого будет найдена новая пара чисел, и в таблицу добавится новая строка и т.д. Эта идея реализована в процедуре

таблица :-

L = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9],

принадлежит( X, L), % Выбрать первый сомножитель

принадлежит( Y, L), % Выбрать второй сомножитель

Z is X*Y,

assert( произв( X,Y,Z) ),

fail.

Вопрос

?- таблица.

потерпит, конечно, неудачу, однако в качестве своего побочного эффекта приведет к добавлению в базу данных целой таблицы произведений. После этого можно, например, спросить, какие пары дают произведения, равные 8:

?- произв( А, В, 8).

А = 1

В = 8;

А = 2

В = 4;

...

Здесь следует сделать одно замечание, относящееся к стилю программирования. Приведенные примеры показали некоторые явно полезные применения assertи retract. Однако использование этих отношений требует особой внимательности. Не рекомендуется применять их слишком часто и без должной осторожности - это плохой стиль программирования. Ведь добавляя и удаляя предложения, мы фактически изменяем программу. Поэтому отношения, выполнявшиеся в некоторой ее точке, могут оказаться неверными в другой. В разные моменты времени ответы на одни и те же вопросы будут различными. Таким образом, большое количество обращений к assertи retractможет затемнить смысл программы и станет трудно разобрать, что истинно, а что — нет. В результате поведение программы может стать непонятным, трудно объяснимым, и вряд ли можно будет ей доверять.