Использование структур. 
Программирование на языке Пролог

Цель работы

Изучение представления структур и организации ввода, вывода данных в Турбо-Прологе. Разработка пролог-программ обработки структур данных.

Структуры Пролога

Для представления структурированных (составных) данных в Прологе используются списки и структуры. Близким аналогом прологовских структур в алгоритмических языках (например Си и Паскале) являются записи. Важной особенностью структур, обуславливающее их широкое применение, является компактное представление сложно организованных данных.

Структуры — это объекты, которые состоят из нескольких компонент, возможно разных типов. Этими компонентами могут быть константы, переменные и, в свою очередь, структуры.

Структура состоит из функтора (имени) и последовательности компонент заключенных в круглые скобки и разделенных запятыми.

Число компонент структуры называется размерностью структуры или арностью структуры. Две структуры имеют идентичную организацию, если у них одинаковые функторы и размерность. Пролог допускает структуры с разным числом компонент и одинаковыми функторами. Это будут структуры с разной организацией.

Описание структур, а Турбо-Прологе

Турбо-Пролог требует описания используемых структур. Это осуществляется в разделе domains введением имени домена (имени типа) для структур с идентичной организацией. При этом, после функтора в скобках указываются имена домен (типы компонент).

Например:

domains.

data=date (day, month, year).

month=string.

day, year= integer.

person=person (name, address, telno).

address, telno=string.

name=(string, string, string).

Введенные имена домен структур используются далее в программе при описании предикатов, имеющих в качестве аргументов эти структуры. Имя домена и функтор могут совпадать (person). Турбо-Пролог их различает из контекста.

Альтернативные домены

В общем случае описание типов структур в Турбо-Прологе выглядит следующим образом:

= (D11, D12,…); (D21, D22,…); …,.

где — имя типа /имя домена/ ;

, …- равноправные, но различные функторы;

(D1, D12,…),(D21, D22,…),…- список типов компонент структур (типы стандартные или определяемые пользователем).

Каждая альтернатива включает функтор и, возможно, список областей для соответствующих компонент. Альтернативные домены позволяют вводить общее имя типа данных для структур с разными именами (функторами). Это дает возможность определить единый предикат, обрабатывающий эти разнородные структуры. В случае отсутствия такой возможности пришлось бы определять свои предикаты обработки структур для каждой альтернативы.

Формирование списка структур

В программе в виде фактов info хранится информация о результатах тестирования ряда лиц. Тест содержал 11 вопросов. Порядок задания вопросов мог варьироваться. Тестируемый мог ответить на вопрос (верно или неверно) или не отвечать. Ответы на тест представлены в виде списка, содержащего 1, если ответ верен, и 0, если ответ неверен. У разных лиц списки могут быть различной длины: от пустого (не смог ответить ни на один вопрос) до списка, содержащего одиннадцать элементов. Информация: лицо и его ответы представлены в виде структуры. Требуется найти тех, кто ответил более чем на половину вопросов и сформировать из них список структур .

domains.

test=t (name, result).

name=string.

result=integer*.

number=integer*.

list=test*.

predicates.

info (number, test).

len (result).

p (test).

do (list).

clauses.

info (1, t («tom»,[1, 0, 1, 1, 0]).

info (2, t («bob», [ ]).

info (3, t («ann»,[0, 0, 1, 1, 1, 1, 0]).

p (t (_, X)):-info (_, t (_, X)), len (X, N), N>3.

len ([ ], 0).

len ([H|T], N):-len (T, N1), N=N1+1.

do (L):-findall (X, p (X), L).

С помощью предиката р выявляются лица, ответившие более чем на половину вопросов. Предикат len используется для определения длины списка ответов. Цель программы предикат do формирует список структур, удовлетворяющих требованиям задачи.

Предикат управления курсором

В приведенной программе вводятся функторы для обозначения различных горизонтальных и вертикальных перемещений курсора по экрану. В примере используется встроенный предикат управления курсором cursor (Row, Column), который перемещает курсор в позицию (Row — строка, Column — столбец) экрана. Если Row и Column свободные переменные, то они получают значения текущей позиции курсора.

domains.

step =integer.

movement =up (step); down (step); left (step); right (step); no.

predicates.

move_cursor (movement).

clauses.

move_cursor (up (step)):-cursor (R, C), R1=R-Step, cursor (R1, C).

move_cursor (down (step)):-cursor (R, C), R1=R+Step, cursor (R1, C).

move_cursor (left (step)):-cursor (R, C), C1=C-Step, cursor (R, C1).

move_cursor (up (step)):-cursor (R, C), C1=C+Step, cursor (R1, C1).

move_cursor (no):-cursor (R, C).

Функторы структур определяют направление перемещения курсора по экрану от его текущего положения up-вверх, down-вниз, left-влево, right-вправо, no-на месте. Величину перемещения определяет компонента структуры Step-шаг.

С помощью домена movement (движение), описывающего различные виды перемещения курсора по экрану, вводится предикат move_cursorпереместить курсор, осуществляющий перемещение курсора на указанное число позиций Step в указанном направлении (за счет выбора функтора).

Перемещение курсора выполняется следующим образом: определяется текущее положение курсора (cursor (R, C)), вычисляется новое положение курсора ((R1,C) или (R, C1)); производится перемещение курсора в новое положение (cursor (R1,C) или cursor (R, C1)).

Пример ввода и вывода элементов списка

Требуется ввести ряд целых чисел, сформировать из них список, вывести его на экран как единое целое и поэлементно .

domains.

list=integer*.

predicates.

input (list, list).

read (list, list).

loop (list, list).

print (list).

work.

clauses.

work:-input ([ ], L), nl, nl, write («Список L=», L), nl, nl,.

write («Состоит из элементов:»), nl, print (L).

input (L, L2):-write («Введите элемент:»), read (L, L1),.

write («Будите еще вводить? (y/n):»), loop (L1,L2).

read (L,[X|L]):-readint (X), ! .

read (L, L).

loop (L, L):-readchar (Ch), Ch=`n', ! .

loop (L1,L2): — nl, input (L1, L2).

print ([X|L]):-write (X), nl, print (L).

print ([ ]).

Предикат work осуществляет всю необходимую по условию задачи работу.

Предикат input (L1,L2) вводит данные и, включая их в исходный список L1, формирует выходной список L2. Ввод элемента и включение его в список осуществляется оператором read. Если при вводе элемента произошла ошибка, то исходный список сохраняется. Предикат input после ввода каждого элемента спрашивает о продолжении ввода. Если ввод окончен, то необходимо нажать клавишу ` n '. Анализ введенного символа и выбор последующих действий осуществляет оператор loop. Предикат print осуществляет поэлементный вывод списка.

Пример ввода структурных данных и их обработка

Требуется ввести для ряда лиц данные в виде структуры, содержащей имя и возраст, и подсчитать средний возраст.

domains.

person=p (name, age).

name=string.

age, sum=integer.

mean=real.

predicates.

readperson (person).

run (sum, sum, sum, sum).

do (mean).

clauses.

readperson (p (Name, Age)):;

write («Имя:»), readln (Name)<

write («Возраст:»), readint (Age) .

run (S, N1, S2, N2):;

write («Будите вводить? (y/n):»), readchar (Ch), nl,.

Ch=` y ', !, readperson (p (_, A)) ,.

S1=S+A, N1=N1+1, run (S1, N1, S2, N2).

run (S, S, N, N) .

do (V):-run (0, S, 0, N), N0, !, nl, V=S/N .

do (0).

Всю работу, определяемую условием задачи, выполняет предикат do, аргументом которого и является искомый средний возраст, вычисляемый по введенным исходным данным .

Предикат readperson осуществляет ввод данных, касающихся одного лица, формирует из них структуру p (Name, Age).

Предикат run спрашивает о наличии сходных данных. Для подтверждения необходимо нажать клавишу ` y '. В противном случае следует нажать любую другую клавишу, что приведет к прекращению ввода. При наличии исходных данных, происходит их ввод с помощью предиката readperson. Введенный возраст (А) прибавляется к накапливаемой сумме возрастов: S — значение суммы до ввода текущего данного, S1- сумма после ввода и прибавления, А к S, счетчик числа введенных данных увеличивается на единицу (N — количество данных до ввода, N1 — после ввода).

В рассмотренном примере для ввода структуры вместо предиката readperson можно было бы воспользоваться встроенным предикатом readterm. Тогда изменение программы состояло бы в следующем: убрать из программы описание и определение предиката readperson; в предикате run заменить вызов readperson (p (_, A)) на readterm (person, p (_, A)); исходные данные набирать с указанием функтора (имени структуры), например p («Сергей», 18).

Задание на лабораторною работу

• 1. Изучить представление структур и организацию ввода / вывода данных в Турбо-Прологе.
• 2. В соответствии с вариантом задания, определенным преподавателем, составить пролог-программу.
• 3. Оформить отчет с указанием варианта задания, текста программы и протокола выполнения программы.