Базы и банки знаний

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<>

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<>

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\n",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\n",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\n",-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»