Если растение имеет стебель квадратного сечения, парные листья, двухгубчатые закрытые цветы, а его плод состоит из четырех маленьких орешков, заключенных в кожуру, то это растение принадлежит семейству Labiatae.
Таким образом, если программа спросит нас: «у цветка квадратный стебель?», то ответив «нет» мы тем самым исключаем возможность того, что он принадлежит семейству Labiatae.
12. Написать программу переводящую определенный класс предложений на английском языке на язык исчисления предикатов.
13. Написать программу доказательства теорем в исчислении предикатов.
14. Написать программу-«психиатр», которая выдает ответы, основанные на ключевых словах, имеющихся во вводимой информации. Эта программа напоминает ту, что рассматривалась в гл. 3, и которая заменяла ключевые слова в предложении на другие слова. Типичный диалог такой программы мог выглядеть следующим образом (ответы программы выделены курсивом):
What is your problem? На что жалуетесь?
This is too much work. Очень много работы.
What else do you regard as too much work? Что еще вы имеете в виду, говоря, что очень много работы?
Writing letters. Написание писем.
I see. Please continue.Понятно, продолжайте.
Also washing my mother's car. А также мытье машины моей матери.
Tell me more about your family. Расскажите подробнее о вашей семье.
Why should I? Зачем это?
Why should you what? Что зачем?
Здесь ключевыми словами были this is, mother и why. Недостаток подходящих ключевых слов вызывал ответ I see. Please continue.
15. Написать программу, разбирающую предложения с сообщениями о событиях в некотором учреждении, такие как «Smith will be in his office at 3 pm for a meeting.» (Смит будет в своем учреждении в 3 часа дня для участия в собрании). Программа должна выдавать на печать «суть» предложения, сообщая кто, где и когда, следующим образом:
who: smith Кто: Смит
where: office Где: контора
when: 3 pm Когда: 3 часа дня
what: meeting Что: собрание
Эта «суть» должна быть занесена в базу данных в виде утверждений, с тем чтобы можно было получить ответ на такие вопросы:
Where is Smith at 3 pm? Где Смит в 3 часа?
where: office Где: контора
what: meeting Что: собрание
16. Написать интерфейс для общения на естественном (английском) языке с файловой системой вашей ЭВМ, чтобы можно было получать ответы на такие вопросы:
How many files David own? Сколько файлов принадлежат Дейвиду?
Does Chris share PROG.MAC with David? Использует ли Крис файл PROG.MAC совместно с Дейвидом?
When did Bill change file Когда Билл изменил свой VIDEO.C? файл VIDEO.C?
Программа должна уметь опрашивать различные характеристики файловой системы, такие как принадлежность файлов и даты.
ПРИЛОЖЕНИЕ А. ОТВЕТЫ К НЕКОТОРЫМ УПРАЖНЕНИЯМ
Сюда вошли предлагаемые авторами ответы на некоторые из упражнений, встречающихся в тексте. Для большинства упражнений по программированию редко существует единственный правильный ответ, и, вполне возможно, что у вас получится другой верный ответ, который несколько отличается от предложенного нами. В любом случае следует обязательно опробовать вашу программу на Пролог-системе, имеющейся в вашем распоряжении, чтобы практически проверить, работает она или нет. Но даже в том случае, если вы написали правильную, но отличающуюся от нашей программу, может оказаться поучительным потратить немного времени на изучение альтернативного подхода к решению той же самой задачи.
Упражнение 1.2. Здесь представлены возможные определения семейных отношений.
явл_матерью(М):- мать(М,Ребенок).
явл_отцом(О):- отец(О, Ребенок).
явл_сыном(Сын):- родитель(Род,Сын), Мужчина(Сын).
явл_сестрой(Сес,Ч):- родитель(Род,Сес), родитель(Род,Ч), женщина(Сес), различ(Сес,Ч).
дедушка, (Дед,X):- родитель(Род,Х), отец(Дед,Род).
брат_или_сестра (S1,S2):- родитель(Род,Б1), родитель(Род, S2), различ(S1,S2).
Заметим, что нам приходится использовать предикат различ в определении предикатов явл_сестрой и брат_или_сестра. Это гарантирует нам, что система не будет считать, что кто-то может быть сестрой или братом самому себе. Дать определение предиката различ на этом этапе вы не сможете.
Упражнение 5.2. Следующая программа циклически считывает символы (из текущего файла ввода) и печатает их, заменяя при этом все строчные буквы 'а' на 'b'.
go:- repeat, get0(C), deal_with(C), fail.
deal_with(97):-!, put(98).
deal_with(X):- put(X).
Наличие «отсечения» в первом правиле предиката deal_with существенно (почему?). Числа 97 и 98 есть значения кодов ASCII для символов 'а' и 'b' соответственно.
Упражнение 6.2. Почему следующее определение предиката get не работает, если целевое утверждение get задано с конкретизированным аргументом?
get(X):- new_get(X), X›32.
new_get(X):- repeat, getO(X).
Предположим, мы задали Пролог-системе целевое утверждение get(97) (проверить, является ли следующий печатаемый символ строчной буквой 'а'?), тогда как на самом деле этот следующий символ есть 'b'. Чтобы согласовать get(97), делается попытка согласовать new_get(97). Цель repeat успешно согласуется, но затем цель get0(97) оказывается несогласуемой (так как следующий символ не 'а'). Тогда начинается возвратный ход. Цель get0 не может быть повторно согласована, а цель repeat - может. Итак, целевое утверждение repeat снова согласуется с базой данных, и вновь делается попытка согласовать get0(97). На этот раз, конечно, следующим символом будет тот, что следует за 'b'. Если это не 'а', то цель оказывается несогласуемой, a repeat снова завершается успешно. Теперь будет проверяться следующий символ и так далее. Фактически происходит следующее: программа считывает новые и новые символы до тех пор пока она, наконец, не находит тот, что совпадает с аргументом. Но это не то, что должен делать предикат get. Правильное определение предиката get, которое обходит эту проблему, а также содержит «отсечение», устраняющее возможность повторного согласования repeat выглядит следующим образом:
get(X):- repeat, get0(Y), 32‹Y,!, X-Y.
Упражнение 7.10. Вот программа, которая порождает пифагоровы тройки.
pythag(X,Y,Z):- intriple(X,Y,Z), Sumsq is Х*Х + Y*Y, Sumsq is Z*Z.
intriple(X,Y,Z):- is_integer(Sum), minus(Sum,X,Sum1), minus(Sum1,Y,Z).
minus(Sum,Sum,0).
minus(Sum,Dl,D2):- Sum›0, Suml is Sum-1, minus(Suml,Dl,D3), D2 is D3+1.
is_integer(0).
is_integer(N):- is_integer(N1), N is N1 + 1.
С помощью предиката intriple программа порождает все возможные тройки чисел X, Y, Z, а затем проверяет, является ли данная тройка чисел пифагоровой тройкой. Определение intriple гарантирует, что рано или поздно все возможные тройки чисел будут порождены. Прежде всего порождается целое число, являющееся суммой X, Y и Z. Затем с помощью недетерминированного предиката вычитания minus из него порождаются значения X, Y и Z.
Упражнение 9.1. Здесь приведена программа, транслирующая простое правило грамматики в процедуру на языке Пролог. При этом предполагается, что это правило не содержит; классов словосочетаний с дополнительными аргументами, целевых утверждений внутри фигурных скобок, а также дизъюнкций и отсечений.
?- op(255,xfx,--›).
трансляция ((P1--›P2), (Gl:-G2)):- левая_часть(Р1,S0,S,G1), правая_частъ(Р2,S0,S,G2).
левая_часть(Р0,S0,S,G):- nonvar(PO), tag(P0,S0,S,G).
правая_часть((Pl,P2),S0,S,G):-!, правая_часть(Р1,S0,S1,G1), правая_чacть(P2,S1,S,G2), и(G1, G2,G).
правая_часть(P,S0,S,true):- явл_списком(Р),!, присоединить(Р,S,S0).
правая_часть(P,S0,S,G):- tag(P,S0,S,G).
tag(P,S0,S,G):- atom(P), G =.. [P,S0,S].
и(true,G,G):-!.
и(G,true,G):-!.
и(G1,G2, (G1,G2)).
явл_списком([]):-!.
явл_списком([_ |_]).
присоединить([А|В],C,[A|D]):- присоединить(В,С,D).
присоединить([], Х,Х).
В этой программе переменные, начинающиеся с латинской буквы Р, используются для обозначения описаний словосочетаний (в виде атомов или списков слов) в правилах грамматики. Переменные, начинающиеся с G, обозначают целевые утверждения Пролога. Переменные, начинающиеся с S, обозначают аргументы целевых утверждений Пролога (которые представляют последовательности слов). Для тех, кто заинтересуется, ниже приведена программа, которая способна обрабатывать более общие случаи трансляции правил грамматики. Один из приемов приспособления Пролог-системы к обработке правил грамматики состоит в использовании измененной версии предиката consult, где предложение вида А--›B транслируется перед занесением его в базу данных.
?- op(251,fx,{).
?- op(250,fx,}).
?- op(255,XFX,>).
трансляция((Р0--›Q0), (P:- Q)):- левая_часть(P0,S0,S,P), правая_часть(Q0, S0,S,Q1), лин(Q1, Q).
