Różnice między wybraną wersją a wersją aktualną.
|
pl:prolog:prolog_lab:programy [2011/03/08 13:10] ikaf dla zainteresowanych |
pl:prolog:prolog_lab:programy [2019/06/27 15:50] |
||
|---|---|---|---|
| Linia 1: | Linia 1: | ||
| - | ====== LAB: Pisanie programów w Prologu ====== | ||
| - | ===== -. Interakcja z programem ===== | ||
| - | |||
| - | ==== Wypisywanie na wyjściu ==== | ||
| - | |||
| - | Predykat //write/1// wypisuje term na wyjście; //nl/0// przechodzi do nowej linii. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Przetestować działanie: | ||
| - | |||
| - | write('Ala ma '),write('kota'),nl,write('w ciapki!'). | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Programy interaktywne ==== | ||
| - | |||
| - | Predykat read/1 pozwala na pobieranie danych od użytkownika. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Proszę oglądnąć zastosowanie //read/1// na przykładzie programu {{interac.pl}} | ||
| - | |||
| - | Po załadowaniu proszę wpisać: | ||
| - | |||
| - | ?- go. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ===== -. Wymuszanie nawrotów ===== | ||
| - | |||
| - | Predykat //fail/0// pozwala na wymuszanie nawrotów w procesie poszukiwania rozwiązania, co pozwala w szczególności na znalezienie wszystkich rozwiązań problemu. | ||
| - | |||
| - | Przypomnienie: Prolog używa strategii przeszukiwania wgłąb drzewa rozwiązań problemu i zatrzymuje sie po napotkaniu 1. poprawnego rozwiązania. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Pobrać i wczytać program {{fam2.pl}} | ||
| - | |||
| - | Wyświetlić go przez listing. | ||
| - | |||
| - | Sprawdzić działanie: | ||
| - | |||
| - | ?- kobieta(K),write(K),write(' to kobieta.'),nl. | ||
| - | |||
| - | Jak wymusić odnajdywanie kolejnych kobiet. | ||
| - | |||
| - | Sprawdzić działanie: | ||
| - | |||
| - | ?- kobieta(K),write(K),write(' to kobieta.'),nl,fail. | ||
| - | |||
| - | Sprawdzić działanie: | ||
| - | |||
| - | ?- kobieta(K),fail. | ||
| - | |||
| - | Dlaczego nic się nie pojawia? | ||
| - | |||
| - | Pobrać i wczytać program {{capitals.pl}} | ||
| - | |||
| - | Sprawdzić działanie: | ||
| - | |||
| - | ?- capital_of(A,B), write(B), write(' to stolica '), write(A), nl. | ||
| - | ?- capital_of(A,B), write(B), write(' to stolica '), write(A), nl, fail. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ===== -. Dynamiczna bazy wiedzy ===== | ||
| - | |||
| - | ==== Modyfikacja bazy wiedzy ==== | ||
| - | |||
| - | Predykaty //assert/a/z /1//, //retract/a/z /1// pozwalają na dodawanie, usuwanie faktów do/z bazy wiedzy, na/do jej początku/końca. | ||
| - | |||
| - | Predykat //abolish/1// pozwala usunąć predykat z bazy wiedzy. (np. ''abolish(kobieta/1).'') | ||
| - | |||
| - | Predykat //retractall/1// pozwala usunąć klauzule danego predykatu z bazy wiedzy. (np. ''retractall(kobieta(K)).'') | ||
| - | |||
| - | Predykaty //see/n//, //tell/told// pozwalają na odczyt, zapis bazy wiedzy z/do pliku. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Proszę napisać: | ||
| - | |||
| - | ?- assert(kobieta(kopernik)). | ||
| - | |||
| - | jak zmieniła sie wiedza na temat kobiet? | ||
| - | |||
| - | ?- listing(kobieta). | ||
| - | |||
| - | Proszę sprawdzić: | ||
| - | |||
| - | kobieta(K),write(K),write(' to kobieta.'),nl,fail. | ||
| - | |||
| - | Uwaga: niektóre kompilatory Prologu (np. SWI) wymagają wcześniejszego zadeklarowania predykatu jako takiego, który może być dynamicznie modyfikowany. Robi się to przez predykat //dynamic/1//, np. dla predykatu //kobieta/1// deklaracja w pliku //fam2.pl// ma postać '':- dynamic(kobieta/1).''. | ||
| - | |||
| - | Proszę oglądnąć zastosowanie //assert/retract// na przykładzie programu {{learner.pl}} | ||
| - | |||
| - | Początkowa baza wiedzy jest w pliku {{learner_kb.pl}} | ||
| - | |||
| - | Należy uruchomić program przez ''start.'' | ||
| - | |||
| - | Jakie 3 przypadki odpowiedzi są brane pod uwagę? Co dzieje się przy wyjściu z programu i jak to wpływa na jego kolejne uruchamianie? | ||
| - | |||
| - | Uwaga: operator ''\+'' oznacza //negację//. | ||
| - | |||
| - | Predykat //dynamic/1// jest potrzebny w niektórych implementacjach Prologu (np. SWI) do umożliwienia wykonywania dynamicznych modyfikacji, t.j. //assert// i //retract//. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ==== Modyfikacja reguł ==== | ||
| - | |||
| - | assert/retract pozwala również dodawać/usuwać reguły: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | :-dynamic(a/1), dynamic(b/2). | ||
| - | |||
| - | a(1). a(2). | ||
| - | |||
| - | addrule:- assert((b(X,Y):-a(X),a(Y))). | ||
| - | |||
| - | delrule:- retract((b(_,_):-_)). | ||
| - | |||
| - | start:-addrule, b(X,Y), write(X), write(' '), write(Y),nl,fail. | ||
| - | start. | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | W powyższym programie predykat ''addrule/0'' dodaje (''delrule/0'' usuwa) dynamicznie regułę: | ||
| - | <code> | ||
| - | b(X,Y):-a(X),a(Y). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ===== -. Zadawanie celu ===== | ||
| - | |||
| - | Konstrukcja: | ||
| - | |||
| - | :- cos. | ||
| - | |||
| - | pozwala na podanie celu w programie, np.: | ||
| - | |||
| - | :- dynamic(capital_of/2). | ||
| - | :- go. | ||
| - | :- start. | ||
| - | |||
| - | Prolog przystąpi do zrealizowania celu po załadowaniu kodu. | ||
| - | |||
| - | Uruchomienie programu ze wskazanego pliku (''plik.pl'') z poziomu systemu operacyjnego można zrealizować za pomocą: | ||
| - | |||
| - | swipl -s program.pl -g go -t halt | ||
| - | |||
| - | ===== -. Śledzenie pracy programu ===== | ||
| - | |||
| - | Interpretery Prologu pozwalają na śledzenie pracy programu. W tym celu należy ustawić tzw. trace point. | ||
| - | |||
| - | Trace points: | ||
| - | * trace/0 - ustawia trace point na wszystkich predykatach, w wersji swi-prolog używanej na laboratorium, ''trace/0'' śledzi **następny zadany cel**, np. | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- trace,kobieta(K),rodzic(K,_). | ||
| - | </code> | ||
| - | * trace/1 - ustawia trace point na wskazanym predykacie, | ||
| - | * trace/2 - modyfikuje dla wskazanego predykatu śledzone zdarzenia (call, redo, exit, fail), np.: | ||
| - | * trace(something/1,-all) - zdejmuje trace point ze wskazanego predykatu //something/1//, | ||
| - | * trace(something,+call) - ustawia trace point śledzący jedynie wywołania na wskazane predykaty //something// o dowolnej arności. | ||
| - | |||
| - | Predykat //debugging/0// wypisuje ustawione trace points. | ||
| - | Predykat //debug/0// wchodzi do trybu debug. | ||
| - | Predykat //nodebug/0// wychodzi z trybu debug. | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Pobrać i wczytać program {{fam2.pl}} | ||
| - | |||
| - | Sprawdzić działanie: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- trace(matka). | ||
| - | [debug] ?- matka(kasia,robert). | ||
| - | [debug] ?- ojciec(tomek,robert). | ||
| - | [debug] ?- nodebug. | ||
| - | ?- matka(kasia,robert). | ||
| - | ?- debug. | ||
| - | [debug] ?- trace(matka,-all). | ||
| - | [debug] ?- matka(kasia,robert). | ||
| - | [debug] ?- trace(matka,+call). | ||
| - | [debug] ?- matka(kasia,robert). | ||
| - | [debug] ?- nodebug. | ||
| - | ?- trace. | ||
| - | [debug] ?- matka(kasia,robert). | ||
| - | [debug] ?- nodebug. | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | W SWI Prologu można też skorzystać z dodatkowego pakietu XPCE, w którym jest też wizualny debugger. | ||
| - | |||
| - | Należy wyjść z bieżacej sesji SWI. Uruchomić interpreter z powłoki unixa przez przez polecenie ''xpce''. Następnie uruchomić graficzny tracer przy użyciu predykatu guitracer/0. | ||
| - | |||
| - | ===== -. Arytmetyka w Prologu ===== | ||
| - | |||
| - | W Prologu nie można w sposób //bezpośredni// wykonywać obliczeń arytmetycznych. Służy do tego predykat //is//. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | 1. Sprawdzić działanie: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- X is 2 + 2. | ||
| - | ?- Y is 2.5 + ( 4 / 2). | ||
| - | ?- Z is 2 + 0.001. | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Uwaga: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- A is 3. | ||
| - | ?- B is A + 4. | ||
| - | ?- A is 3, B is A + 4. | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Operacje arytmetyczne: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- X is 2 + 2. | ||
| - | ?- X is 2 * 3. | ||
| - | ?- X is 4 / 2. | ||
| - | ?- X is 4 / 3. | ||
| - | ?- X is 4 // 3. | ||
| - | </code> | ||
| - | Uwaga na //podstawianie//: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- X is 2 + 5. | ||
| - | ?- X = 2 + 5. | ||
| - | ?- 2 + 5 =:= 1 + 4. | ||
| - | ?- 2 + 5 =:= 3 + 4. | ||
| - | ?- 2 + 5 =:= 4 + 4. | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Przećwiczyć użycie operatorów: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- 2 < 3. | ||
| - | ?- 2 > 3. | ||
| - | ?- 3 > 3. | ||
| - | ?- 3 >= 3. | ||
| - | ?- 3 =< 3. | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | 2. Napisz program obliczający wynik [[http://pl.wikipedia.org/wiki/R%C3%B3wnanie_kwadratowe|równania kwadratowego]] ([[wp>Quadratic Equation]]) ''ax^2 + bx + c = 0'' w dziedzinie liczb rzeczywistych. | ||
| - | Zaimplementuj predykaty: | ||
| - | * ''delta/4'' -- obliczający deltę, argumenty kolejno: a, b, c, wynik, | ||
| - | * ''kwadrat/4'' -- obliczający wynik równania kwadratowego, argumenty kolejno: a, b, c, wynik. | ||
| - | Zwróć uwagę na niedeterminizm w predykacie ''kwadrat/4'', który znajduje zero, jedno, albo dwa rozwiązania; mogą się przydać [[http://www.swi-prolog.org/pldoc/doc_for?object=section%282%2c%20%274.25%27%2c%20swi%28%27%2fdoc%2fManual%2farith.html%27%29%29|funkcje matematyczne]]. | ||
| - | |||
| - | ===== -. Rekurencja w Prologu ===== | ||
| - | |||
| - | Typowym przykładem wykorzystania mechanizmu rekurencji jest obliczanie wartości funkcji silnia. | ||
| - | Poniżej znajduje się kod realizujący tą funkcjonalność. | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | factorial(0,1). | ||
| - | factorial(Number,Result) :- | ||
| - | Number > 0, | ||
| - | NewNumber is Number-1, | ||
| - | factorial(NewNumber,NewResult), | ||
| - | Result is Number*NewResult. | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Wpisz, przetestuj i przemyśl działanie programu rekurencyjnie liczącego silnię. | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ===== - Wybrane problemy rozwiązane w Prologu ===== | ||
| - | |||
| - | ==== Wieże Hanoi ==== | ||
| - | Problem [[http://pl.wikipedia.org/wiki/Wieże_Hanoi]]. | ||
| - | |||
| - | Problem [[wp>Towers_of_hanoi]] | ||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Proszę pobrać program {{:pl:prolog:prolog_lab:hanoi.pl|hanoi.pl}}. | ||
| - | Przetestować i przemyśleć. | ||
| - | |||
| - | Predykat //move/4// działa następująco:\\ | ||
| - | np. //move(3,left,right,center)// przenosi 3 krążki ze stosu //left// na stos //right// przy pomocy stosu //center//. | ||
| - | |||
| - | Przykład: | ||
| - | <code prolog> | ||
| - | ?- move(3,left,right,center). | ||
| - | Move top disk from left to right | ||
| - | Move top disk from left to center | ||
| - | Move top disk from right to center | ||
| - | Move top disk from left to right | ||
| - | Move top disk from center to left | ||
| - | Move top disk from center to right | ||
| - | Move top disk from left to right | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Analizując kod programu proszę zauważyć, że algorytm rozwiązania problemu opiera się na dekompozycji na podproblemy. | ||
| - | |||
| - | ==== Kolorowanie Mapy ==== | ||
| - | Problem: mamy mapę taką jak poniżej | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | |||
| - | |Bialorus | ||
| - | |------------ | ||
| - | Polska | | ||
| - | ---------------| | ||
| - | | | Ukraina | ||
| - | Czechy| Slowacja|----------- | ||
| - | ----------------- | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Należy ja pokolorować 3 kolorami, tak aby żadne sąsiadujące państwa nie miały takiego samego koloru: | ||
| - | [[wp>Four_color_theorem]] | ||
| - | |||
| - | |||
| - | **Ćwiczenie** | ||
| - | |||
| - | Definiujemy 3 kolory: | ||
| - | |||
| - | <code prolog> | ||
| - | kolor(czerwony). | ||
| - | kolor(zielony). | ||
| - | kolor(niebieski). | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | Należy zdefiniować predykat ''koloruj/5'', tak aby zadając pytanie: | ||
| - | |||
| - | ?- koloruj(Polska,Bialorus,Ukraina,Slowacja,Czechy). | ||
| - | |||
| - | dostać wszystkie możliwości pokolorowania tej konkretnej mapy. | ||
| - | |||
| - | Uwaga: predykat ''koloruj/5'' definiuje zależności geograficzne. | ||
| - | |||
| - | Uwaga: w Prologu operator ''\='' to nieidentyczność, czy też niemożliwość uzgodnienia termów. | ||
| - | |||
| - | ==== Dla Zainteresowanych ==== | ||
| - | Więcej ciekawych problemów [[reprezentacja_wiedzy#ciekawe_problemy|na kolejnych zajęciach]] | ||
| - | oraz w [[prolog:pllib:start|bibliotece programów]]. | ||
| - | |||
| - | ===== Obserwacje ===== | ||
| - | |||
| - | W Prologu negacja opiera się o //Closed World Assumption//! | ||
| - | |||
| - | W Prologu nie ma dualizmu "dane/kod" -> w Prologu jest jedna //baza wiedzy//, zawierająca fakty i reguły, którą można dynamicznie modyfikować. | ||
| - | |||
| - | ===== Komentarze ===== | ||
| - | Z braku lepszego miejsca tutaj studenci wpisują komentarze natury ogólnej do tego lab. 8-) | ||
| - | |||
| - | --- //[[gjn@agh.edu.pl|Grzegorz J. Nalepa]] 2008/02/20 14:34// | ||
