--- pl:dydaktyka:krr:lab_sterowanie_wnioskowaniem [2017/07/17 10:08]
+++ pl:dydaktyka:krr:lab_sterowanie_wnioskowaniem [2019/06/27 15:50] (aktualna)
@@ Linia 1: / Linia 1: @@
+====== KRR: Prolog - rekurencja i sterowanie wnioskowaniem ======
+===== Rozbudowa programu =====
+Rozbuduj program //fam2.pl//
+Proszę się zastanowić nad własnymi regułami opisującymi relacje w rodzinie.
+Dodaj nowe fakty dotyczące mężczyzn, kobiet, rodziców.
+Proszę zdefiniować reguły opisujące: brata, siostrę, dziadka i babcię. Proszę dokładnie sprawdzić ich działanie.
+Jaki pojawia się problem przy bracie/siostrze? Uwaga na operator: ''\=''
+===== Rekurencja =====
+Rekurencja jest jednym z podstawowych mechanizmów programowania w Prologu. Proszę się przyjrzeć regułom opisującym przodka:
+<code prolog>
+przodek(X,Y) :-
+	rodzic(X,Y).
+przodek(X,Z) :-
+	rodzic(X,Y),
+	przodek(Y,Z).
+</code>
+Te dwie klauzule, w tym przypadku reguły, opisują dokładnie jeden predykat: //przodek/2//.
+Jak zdefiniować potomka, krewnego?
+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.
+===== 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 się po napotkaniu 1. poprawnego rozwiązania.
+**Ćwiczenie**
+Pobrać i wczytać program {{pl:prolog:prolog_lab: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 {{pl:prolog:prolog_lab: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.
+Generowanie trójkątów pitagorejskich:
+<code prolog>
+%%% liczby-pitagoras.pl
+%%% Prosty program ilustrujący ideę generacji/wyszukiwania rozwiązań w Prologu
+%%% i zastosowania do generowania całkowitoliczbowych trójkątów Pitagorejskich
+% Fakty: definicja dostępnych cyfr.
+   cyfra(0).
+   cyfra(1).
+   cyfra(2).
+   cyfra(3).
+   cyfra(4).
+   cyfra(5).
+   cyfra(6).
+   cyfra(7).
+   cyfra(8).
+   cyfra(9).
+% Przykładowa definicja liczby trzycyfrowej
+   liczba(X):-
+      cyfra(S),
+      cyfra(D),
+      cyfra(J),
+      X is 100*S+10*D+J.
+% Generacja trójkąta i wypisywanie A*A + B*B = C*C
+   pitagoras :-
+      liczba(A), A > 0, A =< 20,
+      liczba(B), B > 0, B =< 20,
+      liczba(C), C > 0, C =< 25,
+      D is A*A + B*B - C*C,
+      D = 0,
+      write('A = '),write(A), write(' '),
+      write('B = '),write(B), write(' '),
+      write('C = '),write(C), write(' '),nl,
+      fail.
+   pitagoras :-
+      write('=====').
+% Modyfikacje:
+% 1. Zmiana zakresu.
+% 2. Zmiana kolejności.
+% 3. Zmiana sposobu wypisywania.
+% eof
+</code>
+===== 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 {{pl:prolog:prolog_lab:interac.pl}}
+Po załadowaniu proszę wpisać:
+  ?- go.
+==== Prosta obsługa plików ====
+Prosty zapis do plików można zrealizować przez predykaty //tell/0// i //told/0// (przekierowanie stdout).
+Prosty odczyt z plików można zrealizować przez predykaty //see/0// i //seen/0// (przekierowanie stdin).
+Proszę oglądnąć zastosowanie //tell/told// oraz //assert/retract// na przykładzie programu {{pl:prolog:prolog_lab:learner.pl}}
+Początkowa baza wiedzy jest w pliku {{pl:prolog:prolog_lab: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//.
+===== Wybrane problemy rozwiązane w Prologu =====
+==== Świat klocków ====
+Problem [[wp>Blocks_world]]
+Wczytaj {{:pl:prolog:prolog_lab:blocks.pl|}}
+Narysuj na kartce zamodelowany świat.
+Jakie pytania można zadać?
+<code prolog>
+above(b1,b2).
+above(b3,b5).
+left(b1,b7).
+left(b3,b3).
+</code>
+==== 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.
+===== Dynamiczna 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
+===== Składnia =====
+Atomy, Termy, Klauzule i Predykaty - arność.
+===== Wbudowany system pomocy =====
+Sprawdź działanie:
+  ?- help.
+  ?- help(write/1).
+===== 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 {{pl:prolog:prolog_lab: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 bieżącej sesji SWI. Uruchomić interpreter z powłoki unixa przez przez polecenie ''xpce''.
+Następnie uruchomić graficzny tracer przy użyciu predykatu guitracer/0.
+===== Dla Zainteresowanych =====
+==== Datalog ====
+Tym poziom znajomości Prologu, mniej więcej odpowiada językowi [[wp>Datalog]].
+Zobacz przykładowe środowisko [[http://DES.sf.net|DES]].
+==== 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.
+===== Źródła =====
+  * [[http://www.amzi.com/AdventureInProlog/a8recurs.php|AIP:8]]
+  * [[http://www.learnprolognow.org/lpnpage.php?pagetype=html&pageid=lpn-htmlch3|LPN:3]]

Pokaż stronę Poprzednie wersje

Menadżer multimediów Do góry

AIwiki

Menu

Dla Studentów

Old specialized AI courses

SMaDA/SMaIDA/AIDA

Informatyka (EAIiIB)

Studia Dr

Inne materialy dydaktyczne

Archiwum

Dyplomanci

Geist Season of Code

HeKatE

Public

Różnice