Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

нод( X , Y, Д)

Тогда наши три правила можно выразить тремя предложениями так:

нод( X, X, X).

нод( X, Y, Д) :-
 X < Y,
 Y1 is Y - X,
 нод( X, Y1, Д).

нод( X, Y, Д) :-
 Y < X,
 нод( Y, X, Д).

Разумеется, с таким же успехом можно последнюю цель в третьем предложении заменить двумя:

X1 is X - Y,
нод( X1, Y, Д)

В нашем следующем примере требуется произвести некоторый подсчет, для чего, как правило, необходимы арифметические действия. Примером такой задачи может служить вычисление длины какого-либо списка; иначе говоря, подсчет числа его элементов. Определим процедуру

длина( Список, N)

которая будет подсчитывать элементы списка Список и конкретизировать N полученным числом. Как и раньше, когда речь шла о списках, полезно рассмотреть два случая:

(1) Если список пуст, то его длина равна 0.

(2) Если он не пуст, то Список = [Голова1 | Хвост] и его длина равна 1 плюс длина хвоста Хвост.

Эти два случая соответствуют следующей программе:

длина( [], 0).

длина( [ _ | Хвост], N) :-
 длина( Хвост, N1),
 N is 1 + N1.

Применить процедуру длина можно так:

?- длина( [a, b, [c, d], e], N).
N = 4

Заметим, что во втором предложении этой процедуры две цели его тела нельзя поменять местами. Причина этого состоит в том, что переменная N1 должна быть конкретизирована до того, как начнет вычисляться цель

N is 1 + N1

Таким образом мы видим, что введение встроенной процедуры is привело нас к примеру отношения, чувствительного к порядку обработки предложений и целей. Очевидно, что процедурные соображения для подобных отношений играют жизненно важную роль.

Интересно посмотреть, что произойдет, если мы попытаемся запрограммировать отношение длина без использования is. Попытка может быть такой:

длина1( [ ], 0).

длина1( [ _ | Хвост], N) :-
 длина1( Хвост, N1),
 N = 1 + N1.

Теперь уже цель

?- длина1( [a, b, [c, d], e], N).

породит ответ:

N = 1+(1+(1+(1+0)))

Сложение ни разу в действительности не запускалось и поэтому ни разу не было выполнено. Но в процедуре длина1, в отличие от процедуры длина, мы можем поменять местами цели во втором предложении:

длина1( _ | Хвост], N) :-
 N = 1 + N1,
 длина1( Хвост, N1).

Такая версия длина1 будет давать те же результаты, что и исходная. Ее можно записать короче:

длина1( [ _ | Хвост], 1 + N) :-
 длина1( Хвост, N).

и она и в этом случае будет давать те же результаты. С помощью длина1, впрочем, тоже можно вычислять количество элементов списка:

?- длина( [а, b, с], N), Длина is N.

N = 1+(1+(l+0))
Длина = 3

Итак:

• Для выполнения арифметических действий используются встроенные процедуры.

• Арифметические операции необходимо явно запускать при помощи встроенной процедуры is. Встроенные процедуры связаны также с предопределенными операторами +, – , *, /, div и mod.

• К моменту выполнения операций все их аргументы должны быть конкретизированы числами.

• Значения арифметических выражений можно сравнивать с помощью таких операторов, как <, =< и т.д. Эти операторы вычисляют значения своих аргументов.

Упражнения

3.16. Определите отношение

mах( X, Y, Мах)

так, чтобы Мах равнялось наибольшому из двух чисел X и Y.

3.17. Определите предикат

максспис( Список, Мах)

так, чтобы Мах равнялось наибольшему из чисел, входящих в Список.

3.18. Определите предикат

сумспис( Список, Сумма)

так, чтобы Сумма равнялось сумме чисел, входящих в Список.

3.19. Определите предикат

упорядоченный( Список)

который принимает значение истина, если Список представляет собой упорядоченный список чисел. Например: упорядоченный [1, 5, 6, 6, 9, 12] ).

3.20. Определите предикат

подсумма( Множ, Сумма, ПодМнож)

где Множ это список чисел, Подмнож подмножество этих чисел, а сумма чисел из ПодМнож равна Сумма. Например:

?- подсумма( [1, 2, 5, 3, 2], 5, ПМ).
ПМ = [1, 2, 2];
ПМ = [2, 3];
ПМ = [5];
...

3.21. Определите процедуру

между( N1, N2, X)

которая, с помощью перебора, порождает все целые числа X, отвечающие условию N1≤X≤N2.

3.22. Определите операторы 'если', 'то', 'иначе' и ':=" таким образом, чтобы следующее выражение стало правильным термом:

если X > Y то Z := X иначе Z := Y

Выберите приоритеты так, чтобы 'если' стал главным функтором. Затем определите отношение 'если' так, чтобы оно стало как бы маленьким интерпретатором выражений типа 'если-то-иначе'. Например, такого

если Вел1 > Вел2 то Перем := Вел3
иначе Перем := Вел4