- •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
6.5 Обмеження і властивості, що забезпечують цілісність відношень
Для простоти розглянемо тільки відношення між двома об'єктами (бінарні відносини). Для будь-якого бінарного відношення справедливо одне з обмежень: один-до-одного, один-до-багатьох, багато-до-багатьох. Крім цього будь-яке відношення можна характеризувати наявністю або відсутністю таких властивостей, як:
– симетрія (асиметрія);
– рефлексивність (нерефлективність);
– транзитивність (нетранзитивність);
За замовчуванням Пролог виконує дії з предикатами, вважаючи, що вони регулюються обмеженням виду багато-до-багатьох. При обліку обмежень виду один-до-багатьох можна скористатися додатковими відносинами і предикатом відсікання, як була мова в попередній роботі.
Бінарне відношення, реалізоване в мові Пролог, за замовчуванням має властивості рефлексивності, асиметричності і нетранзитивності.
Відношення між двома об'єктами буде симетричним, якщо ролі, що грають ці об'єкти, взаємозамінні.
Відношення, що виконуються, коли обидва об'єкти однакові, називається рефлексивним.
Відношення між об’єктами називається транзитивним, якщо воно зберігається при переході від прямого відношення до непрямого. Транзитивні відносини звичайно реалізуються рекурсивними процедурами типу “предок” або “маршрут”.
На логічних схемах симетричні відносини зображуються двонаправленою стрілкою, асиметричні – однонаправленою. Асиметричне транзитивне відношення з непрямими зв'язками через кілька рівнів буде виглядати як дерево, що росте вниз (рис.6.1,с). Відношення, що є одночасно і симетричним, і транзитивним (типу „маршрут”), можна зобразити так, як показано на рис.6.3.
Найпростіший спосіб змінити властивості відношень це ввести в програму додаткові факти, що забезпечують дотримання цих властивостей. Так, якщо в програмі є факти
чоловік_жінка(„Іван”, „Марія”),
чоловік_жінка(„Петро”, „Галя”),
то відношення „чоловік_жінка” можна зробити симетричним шляхом додавання додаткових фактів зі зворотнім положенням об'єктів:
чоловік_жінка(„Марія”, „Іван”),
чоловік_жінка(„Галя”, „Петро”),
Альтернативою застосування даного підходу є використання процедури, що встановлює симетричність, нерефлексивність або транзитивність. Так, процедура
чоловік_жінка_симетр(Чоловік1, Чоловік2):- чоловік_жінка(Чоловік1, Чоловік2),!.
чоловік_жінка_симетр(Чоловік1, Чоловік2):- чоловік_жінка(Чоловік2, Чоловік1).
встановлює симетрію відношення „чоловік_жінка”, а рекурсивна процедура „предок” установлює транзитивність відношення „предок”. Відношення „товариші_по_службі” перетворюється в нерефлексивне шляхом додавання останньої підмети
colleague(Man1, Man2) :- work(Man1, X), work(Man2, X), Man1<>Man2.
Таким чином, щоб поліпшити програму 6.2, можна базу даних “дороги” зробити симетричної шляхом введення додаткової процедури, а потім звернутися до цієї бази даних із процедури route(). Правило для route() при цьому автоматично успадкує симетрію бази даних “дороги”. Крім того, якщо ще додати підмету, що дозволить зробити відношення нерефлексивним, те це дозволить позбутися від деяких неточних відповідей системи.
Завдання 5.
Доробіть програму 6.2 так, щоб використовувані в ній відносини були б симетричними і нерефлексивними і випробуйте її. Спробуйте тепер визначити маршрут від Львова до Івано-Франківська. Випробуйте визначити ще ряд цілей. Спробуйте виключити предикат відсікання з другого правила. Спробуйте розширити базу “дороги” шляхом включення нових фактів, наприклад шляху до Києва через різні міста та дослідіть процес знаодження відстані між кінцевими точками маршруту.
Слід зазначити, що задовольнивши відношення всім обмеженням цілісності, ми все ж не цілком виключили варіанти ситуації, коли Пролог вибере маршрут, що включає той самий проміжний пункт, кілька разів, тобто їзду по колу. Домогтися виключення зациклення можна шляхом складання списку міст, включених системою в маршрут і заборони пошуку маршрутів для міст, що є в списку. Але для організації цього процесу треба вміти працювати зі списковими структурами, що будуть розглянуті в наступних роботах.