Базы и банки знаний
Работа из раздела: «
Программирование и комп-ры»
Санкт-Петербургский государственный технический университет
Кафедра системного анализа и управления
РАСЧЕТНОЕ ЗАДАНИЕ
Дисциплина: базы и банки знаний.
Тема: язык Пролог.
Выполнил студент группы 3082/2 Торопов. К.Д.
Проверил
“__”___________2001г.
Санкт-Петербург
2001
Содержание.
1.Теоретическая часть……………………………………………………………3.
2.Постановка
задачи......................................................................
.....................…4.
3.Текст
программы...................................................................
...............................4.
4.Выводы....................................................................
.............................................13.
5.Литература................................................................
............................................13.
Теоретическая часть.
Prolog является компиляторно-ориентированным языком
программирования высокого уровня и предназначен для программирования задач
из области искусственного интеллекта(ИИ) . Как язык программирования ИИ он
особенно хорош для создания экспертных систем, динамических баз данных,
программ с применением естественно-языковых конструкций; он также может
быть использован для других задач общего характера. Prolog имеет окна,
цветную графику и интерактивные средства ввода-вывода, что свидетельствует
о его максимальном удобстве для пользователя прикладных программ.
Prolog – это декларативный язык, программы на котором содержат
объявления логических взаимосвязей, необходимых для решения задачи.
Обозначения, используемые в Prolog для выражения логических взаимосвязей,
унаследованы из логики предикатов.
Prolog имеет внутренние подпрограммы для выполнения
сопоставления и связанных с ним процессов. Они являются неотъемлемой частью
языка и называются внутренними подпрограммами унификации. Эти подпрограммы
выполняют сопоставление целей и подцелей с фактами и головами правил для
того , чтобы доказать (или вычислить) эти цели или подцели. Эти же
подпрограммы определяют, сгенерированы ли новые подцели правой части
правила. Программист в соответствии с логическим синтаксисом Prolog
объявляет, какие факты и правила дают тот или иной результат при различных
подцелях, а внутренние подпрограммы унификации выполняют оставшуюся часть
работы.
Факты и правила являются утверждениями, которые образуют данные
программы на Prolog. Правила имеют левую часть и правую часть. Левая часть
правила истинна, если истинна правая часть правила. Правила генерируют
новые факты, когда все утверждения в теле оказываются вычисленными.
Prolog использует откаты для определения альтернативных путей вычисления
цели или подцели. Если подцель оказалась неуспешной, а указатели отката
были установлены, то для предыдущей подцели будет сделана попытка добиться
успеха, начиная с точки отката.
Prolog позволяет выполнять целый ряд операций со списками. Их
перечень включает: доступ к объектам списка, проверка на принадлежность к
списку, разделение списка на два, слияние двух списков, сортировку
элементов списка в порядке возрастания или убывания.
Prolog обеспечивает возможности для удобной и эффективной
обработки файлов. Сюда можно включить встроенные предикаты для обработки и
закрытия файлов, чтения из файла и записи в файл, изменения данных в файле,
а также дозапись в уже существующий файл. Данные из файла могут
обрабатываться либо как непрерывный поток символов, либо как
структурированные объекты типа записей базы данных.
В Prolog имеются специальные средства для организации баз
данных. Эти средства рассчитаны на работу с реляционными базами данных, так
как Prolog особенно хорош для написания диалоговой системы именно для
реляционной БД: внутренние унификационные процедуры языка осуществляют
автоматическую выборку фактов с нужными значениями известных параметров и
присваивают значения ещё не определённым. К тому же механизм отката
позволяет находить все имеющиеся ответы на сделанный вопрос.
Постановка задачи.
Требуется написать программу учёта книг – название, автор(или список
авторов), год выпуска, издательство. Программа должна позволять найти
нужную книгу, добавить/удалить книгу, изменить содержимое нужной записи и
сохранить всё в файл.
Текст программы.
DOMAINS
name,izd,aut=string
list=aut*
god=integer
file=datafile;
indexfile
GLOBAL DATABASE
kniga(name,list,izd,god)
PREDICATES
nondeterm repeat /*повтор*/
nondeterm menu /*основное меню*/
nondeterm menu_modify /*меню модификации*/
nondeterm process(integer) /*различные операции из перечня меню*/
nondeterm proc(integer) /*различные операции из перечня меню модификации*/
nondeterm do_dbase /*цель*/
nondeterm dbassert(dbasedom) /*добавление данных*/
nondeterm dbass(dbasedom,string,string) /*модуль ввода данных*/
nondeterm readlist(list) /*чтение списка*/
nondeterm writelist(list) /*вывод списка*/
nondeterm dbretract(dbasedom) /*удаление данных*/
nondeterm dbret(dbasedom,string,string)/*модуль удаления данных*/
nondeterm dbret1(dbasedom,real)/*вспомогательный модуль удаления данных*/
nondeterm dbread(dbasedom)/*чтение данных*/
nondeterm dbrd(dbasedom,string,string) /*модуль для выборки данных*/
nondeterm dbaaccess(dbasedom,real)/*вспомогательный модуль выборки и
поиска данных*/
nondeterm append(list,list,list) /*присоединение списка*/
nondeterm delete_it(aut,list,list) /*удаление элемента списка*/
GOAL
do_dbase.
CLAUSES
/*Диалог с этой базой данных осуществляется по принципу меню.
Основываясь на запросе пользователя, СУБД активизирует
соответствующие процессы для удовлетворения этого запроса.*/
/*задание цели в виде правила*/
do_dbase :-
menu.
menu:-
repeat,
nl,
write('***********************************'),nl,
write(' 1.Add a book to database '),nl,
write(' 2.Delete a book from database'),nl,
write(' 3.View a book from database '),nl,
write(' 4.Modify a book in database '),nl,
write(' 5.Quit from this program '),nl,
write('***********************************'),nl,
nl,
write('Please enter your choice,1,2,3,4,5: '),
readint(Choice),nl,
Choice>0,Choice<6,
process(Choice),
Choice=5,
!.
/*меню модификации*/
menu_modify:-
repeat,nl,
write('***********************************'),nl,
write(' 1.Modify name '),nl,
write(' 2.Add authors'),nl,
write(' 3.Delete authors'),nl,
write(' 4.Modify izdanie'),nl,
write(' 5.Modify god '),nl,
write(' 6.Return to main menu.'),nl,
write('***********************************'),nl,
nl,
write('Please enter your choice,1,2,3,4,5,6: '),
readint(C),nl,
C>0,C<7,
proc(C),
menu.
/* Добавление информации о книге */
process(1):-
write('Enter name '),
readln(Name),
write('Enter authors '),
readlist(List),
write('Enter izdanie '),
readln(Izd),
write('Enter god '),
readint(God),nl,
dbassert(kniga(Name,List,Izd,God)),
write(Name,'has been added to a database.'),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/* Удаление информации о книге */
/*если запись существует*/
process(2):-
write('Enter name '),
readln(Name),
dbretract(kniga(Name,_,_,_)),
write(Name,'has been deleted from the DATABASE.'),
nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*если запись не существует*/
process(2):-
write('Can't find that book in the database.'),nl,
closefile(datafile),
closefile(indexfile),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/* Просмотр информации о книге */
/*если запись существует*/
process(3):-
write('Enter name '),
readln(Name),
dbread(kniga(Name,List,Izd,God)),nl,
write(' ',Name),nl,
writelist(List),nl,
write(' ',Izd),nl,
write(' ',God),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*если запись не существует*/
process(3):-
write('Can't find that book in the database.'),nl,
closefile(datafile),
closefile(indexfile),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/* Вызов меню модификации */
process(4):-
nl,
menu_modify.
/* Выход из диалога */
process(5):-
write('Press space bar.'),
readchar(_),
exit.
/* Просессы меню модификации */
/* Изменение названия книги */
/*если запись уществует*/
proc(1):-
nl,write('Запрос: '),nl,
write(' Название книги: '),
readln(Name),
dbread(kniga(Name,List,Izd,God)),nl,
write(' ',Name),nl,
writelist(List),nl,
write(' ',Izd),nl,
write(' ',God),nl,!,
write('Enter name '),
readln(Name1),
dbretract(kniga(Name,_,_,_)),nl,
dbassert(kniga(Name1,List,Izd,God)),
write(Name,'has been modified in database.'),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*если запись не существует*/
proc(1):-
write('Can't find that book in the database.'),nl,
closefile(datafile),
closefile(indexfile),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*изменение издания*/
/*если запись существует*/
proc(4):-
nl,write('Запрос: '),nl,
write(' Название книги: '),
readln(Name),
dbread(kniga(Name,List,Izd,God)),nl,
write(' ',Name),nl,
writelist(List),nl,
write(' ',God,' ',Izd),nl,!,
write('Enter Izd '),
readln(Izd1),
dbretract(kniga(Name,_,_,_)),nl,
dbassert(kniga(Name,List,Izd1,God)),
write(Name,'has been modified in database.'),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*если запись не существует*/
proc(4):-
write('Can't find that book in the database.'),nl,
closefile(datafile),
closefile(indexfile),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*изменение года выпуска*/
/*если запись сущесвует*/
proc(5):-
nl,write('Запрос: '),nl,
write(' Название книги: '),
readln(Name),
dbread(kniga(Name,List,Izd,God)),nl,
write(' ',Name),nl,
writelist(List),nl,
write(' ',God,' ',Izd),nl,!,
write('Enter God '),
readint(God1),
dbretract(kniga(Name,_,_,_)),nl,
dbassert(kniga(Name,List,Izd,God1)),
write(Name,'has been modified in database.'),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*если запись не существует*/
proc(5):-
write('Can't find that book in the database.'),nl,
closefile(datafile),
closefile(indexfile),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*добавление списка авторов*/
/*если запись существует*/
proc(2):-
nl,write('Запрос: '),nl,
write(' Название книги: '),
readln(Name),
dbread(kniga(Name,List,Izd,God)),nl,
write(' ',Name),nl,
writelist(List),nl,
write(' ',Izd),nl,
write(' ',God),nl,!,
write('Enter authors: '),
readlist(List1),
append(List,List1,List2),
dbretract(kniga(Name,_,_,_)),
dbassert(kniga(Name,List2,Izd,God)),
write(Name,'has been modified in database.'),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*если запись не существует*/
proc(2):-
write('Can't find that book in the database.'),nl,
closefile(datafile),
closefile(indexfile),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*удаление автора*/
/*если запись существует*/
proc(3):-
nl,write('Запрос: '),nl,
write(' Название книги: '),
readln(Name),
dbread(kniga(Name,List,Izd,God)),nl,
write(' ',Name),nl,
writelist(List),nl,
write(' ',God,' ',Izd),nl,!,
write('Enter author to delete: '),
readln(Aut),
delete_it(Aut,List,List1),
dbretract(kniga(Name,_,_,_)),
dbassert(kniga(Name,List1,Izd,God)),
write(Name,'has been modified in database.'),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*если запись не существует*/
proc(3):-
write('Can't find that book in the database.'),nl,
closefile(datafile),
closefile(indexfile),nl,!,
write('Press space bar.'),
readchar(_),!.
/*возврат в основное меню*/
proc(6).
/*Повтор*/
repeat.
repeat:-repeat.
/* Правила для работы с БД */
dbassert(Term):-
dbass(Term,'cbook.ind','cbook.dba').
dbretract(Term):-
dbret(Term,'cbook.ind','cbook.dba').
dbread(Term):-
dbrd(Term,'cbook.ind','cbook.dba').
/* Правило dbass записывает информацию в файл datafile и модифицирует файл
indexfile */
/*запись данных в уже существующий файл*/
dbass(Term,Indexfile,Datafile):-
/*проверка существования файлов*/
existfile(Indexfile),
existfile(Datafile),
/*открывает файл данных на добавление*/
openappend(datafile,Datafile),
writedevice(datafile),
/*зпоминает позицию*/
filepos(datafile,Pos,0),
/*добавление записи*/
write(Term),nl,
/*закрыват файл данных*/
closefile(datafile),
/*открывает индексный файл на добавление*/
openappend(indexfile,Indexfile),
writedevice(indexfile),
/*Запись значения индекса, задаваемого переменной Pos.
Для записи индекса отводится поле, состоящее из 7 позиций.*/
writef('%7.0
',Pos),
/*закрывает индексный файл*/
closefile(indexfile).
/*если файлы не существуют*/
dbass(Term,Indexfile,Datafile):-
/*создаёт файл данных для записи*/
openwrite(datafile,Datafile),
writedevice(datafile),
/*запоминает позицию*/
filepos(datafile,Pos,0),
/*добавление записи*/
write(Term),nl,
/*закрывает файл данных*/
closefile(datafile),
/*создаёт индексный файл для записи*/
openwrite(indexfile,Indexfile),
writedevice(indexfile),
/*Запись значения индекса, задаваемого переменной Pos.
Для записи индекса отводится поле, состоящее из 7 позиций.*/
writef('%7.0
',Pos),
/*закрывает индексный файл*/
closefile(indexfile).
/* Правило dbret удаляет данные из БД */
dbret(Term,Indexfile,Datafile):-
/*открывает файл данных на чтение*/
openread(datafile,Datafile),
/*открывает индексный файл на модификацию*/
openmodify(indexfile,Indexfile),
/*испльзуется вспомогательный модуль, который осуществляет поиск
нужной записи и её удаление */
dbret1(Term,-1),
/*закрывает файл данных*/
closefile(datafile),
/*закрывает индексный файл*/
closefile(indexfile).
dbret1(Term,Datpos):-
Datpos>=0,
filepos(datafile,Datpos,0),
readdevice(datafile),
readterm(dbasedom,Term),!,
filepos(indexfile,-9,1),
/*Этот предикат вызывает запись на диск содержимого внутреннего
буфера индексного файла. Таким образом dbret1 предотвращает возможность
работы с
данными, которые были удалены до этого.*/
flush(indexfile),
writedevice(indexfile),
writef('%7.0
',-1),
readdevice(keyboard),
writedevice(screen).
/*осуществляет поиск нужного индекса в индексном файле*/
dbret1(Term,_):-
readdevice(indexfile),
readreal(Datpos1),
dbret1(Term,Datpos1).
/* Правило dbrd извлекает информацию из файла datafile */
dbrd(Term,Indexfile,Datafile):-
openread(datafile,Datafile),
openread(indexfile,Indexfile),
/*испльзуется вспомогательный модуль dbaaccess, осуществляющий
поиск и выборку данных из файла БД*/
dbaaccess(Term,-1),
closefile(datafile),
closefile(indexfile).
/*Этот предикат читает данные, логически связанные со значением
индекса,
задаваемым переменной Datapos.*/
dbaaccess(Term,Datpos):-
Datpos>=0,
filepos(datafile,Datpos,0),
readdevice(datafile),
readterm(dbasedom,Term).
/*Это правило пытается найти в базе такую запись, индекс которой
присутствует в индексном файле. Если индекс находится, то правило успешно;
если нет, то неуспешно.В случае успеха переменная Term получает нужные
пользователю значения*/
dbaaccess(Term,_):-
readdevice(indexfile),
readreal(Datpos1),
dbaaccess(Term,Datpos1).
/* Правила работы со списками */
/*Чтение списка*/
readlist([H|T]):-
write('> '),nl,
readln(H),!,
readlist(T).
readlist([]).
/*Вывод списка*/
writelist([H|T]):-
write(H, ' '),
writelist(T).
writelist([]).
/*Присоединение списка*/
append([],L,L).
append([N|L1],L2,[N|L3]):-
append(L1,L2,L3).
/*Удаление элемента списка*/
delete_it(_,[],[]).
delete_it(X,[H|T],L):-H=X,!,delete_it(X,T,L).
delete_it(X,[H|T],[H|L]):-delete_it(X,T,L).
Выводы.
Была написана программа, реализующая поставленную задачу. При написании
программы автор ознакомился с основными понятиями, касающимися баз данных,
использованием предикатов и правил для работы с файлами, списками,
элементами списков. Работа над составлением программы позволила детально
ознакомиться с вопросами организации данных в БД и извлечения из неё
необходимой пользователю информации.
Литература.
Ц. Ин, Д. Соломон «Использование Турбо-Пролога» , Издательство «Мир»
