Динамическая база данных
Пролог поддерживает реляционную базу данных. Предикаты базы данных нужно объявлять в отдельном разделе Database. Программная секция Database должна предшествовать объявлению предикатов Predicates. Объявление предикатов базы данных аналогично их описанию в секции Predicates.
Динамическая база данных – раздел программы, в котором факты могут добавляться или загружаться из файла на диске во время выполнения программы или удаляться из нее. Факты, описывающие предикат базы данных, могут также обрабатываться как обыкновенные предикаты Пролога.
Для работы с базой данных используют стандартные предикаты asseta, assertz, retractall, consult, save и др. (см. раздел "Стандартные предикаты"). Также нужно иметь представление о структуре памяти системы Пролога. Исходная программа на Прологе хранится в области SOURSE, в то время как для размещения фактов динамической базы данных отведена область HEAP. Поэтому на экране нельзя видеть информацию, записанную в базу данных. Однако ее можно просмотреть как текстовый файл, если сохранить его в каталоге под своим именем.
С другой стороны, можно трактовать базу данных Пролога как некую глобальную переменную. Такая трактовка очень удобна: любая процедура может записывать в нее свой результат, который будет доступен любой другой процедуре, какая бы дистанция между ними ни была при их последовательных динамических вызовах.
22. Пример работы с динамической базой данных.
Domains
list=integer*
Database – db1 % База данных с именем db1
fact1(integer,string,list)
Database – db2 % База данных с именем db2
fact2(integer,string)
Clauses
fact1(1,f1,[1,2,3]).
fact1(2,f2,[1,3]).
fact1(3,f3,[2,2,1]).
fact2(1,],"one").
fact2(1,"one one"]).
fact2(2,"two").
Тогда цель:
Goal fact1(X,Y,Z)
ответит:
X=1 Y=f1 Z=[1,2,3])
X=2 Y=f2 Z=[1,3]).
X=3 Y=f3 Z=[2,2,1]).
3 solutions
Goal rettactall(fact1(X,Y,[_,2|Z])) % удалить факты по образцу
X=1 Y=f1 Z=3
X=3 Y=f3 Z=1
Goal retractall(fact1(X,Y,Z))
X=2 Y=f2 z=[1,3]
Goal retractall(db2) % удалить поименованную базу данных
Yes .
23. Программа классификации. Здесь мы рассмотрим вопросно-ответную систему, которая является примером маленькой экспертной системы в том смысле, что программа варьирует процесс опроса в зависимости от обстоятельств; более того, она может задавать минимально необходимое число вопросов.
Основой базы данных такой программы является дерево решений некоторой предметной области. В нашем случае таким деревом будет система классификации животных. Все животные делятся на млекопитающих, птиц и рыб. Среди млекопитающих могут быть хищники и копытные. К хищникам, в частности, относятся тигр и гепард.
Приведем здесь пример версии программы с обратной цепочкой рассуждений, т.к. она ближе к встроенному в Пролог механизму вывода. Программу с прямой цепочкой рассуждений можно посмотреть в [1].
Структура версии с обратной цепочкой рассуждений проектируется введением группы правил высокого уровня. Каждое такое правило описывает одно животное, например:
animal_is("гепард") :– it_is("млекопитающее"),
it_is("хищник"),
positive("имеет","рыжий цвет"),
positive("имеет", "черные пятна").
animal_is(“тигр”) :– it_is(“млекопитающее”),
it_is(“хищник”),
positive(“имеет”, “рыжий цвет”),
positive(“имеет”, “черные полосы”).
animal_is("зебра") :– it_is("копытное"),
positive("имеет","черные полосы").
animal_is("пингвин") :– it_is("птица"),
negative("умеет", "летать"),
positive("умеет", "плавать"),
positive("имеет", "черно-белый цвет").
Сходные правила должны быть для всех животных, которых предстоит классифицировать программе.
Все правила поддерживаются на следующем, более низком уровне некоторыми соподчиненными предикатами:
it_is("хищник") :–
positive("имеет","острые зубы"),
positive("имеет", "когти"),
positive("имеет", "глаза, направленные вперед").
it_is("копытное") :–
it_is("млекопитающее"),
positive("имеет","копыта"),
positive("æóåò", "æâà÷êó").
Свою работу программа начинает с использования правила
Goal animal_is(X), !,
write("Задуманное вами животное ",X).
Далее система пытается по очереди установить истинность или ложность правил высокого уровня, т.е. найти кандидата, которого она сможет проверить на соответствие предикату animal_is.
Определение истинности такого правила влечет за собой проверку всего дерева подчиненных фактов и свидетельств, которые должны быть истинными, чтобы подтвердить основное заключение. По мере продвижения вниз по дереву программа соответственно ситуации задает нужные вопросы в нужное время для получения недостающей информации, поэтому ее поведение кажется разумным. Большая часть работы совершается правилами positive и negative, xpositive и xnegative. Они используются для проверки конкретных атрибутов животных, которые могут быть обнаружены в процессе диалога и записаны в базу данных.
Здесь задействован механизм вопросов-ответов, поэтому нам необходимо подробно рассмотреть эти правила. Ниже следует соответствующая часть программы.
database
xpositive(symbol, symbol)
xnegative(symbol, symbol)
Clauses
positive(X, Y) :– % Положительный ответ обнаружен
xpositive(X, Y), !. % в базе данных
positive(X,Y):–xnegative(X,Y),!,fail. % Отрицательный ответ обнаружен
positive(X, Y) :– % Задается вопрос, для которого
not(xnegative(X, Y)), % ожидается положительный ответ
ask(X, Y, yes),!.
ask(X, Y, yes) :–
write(X, " оно ", Y, '\n'),
readchar(Reply),
ans_pos(X, Y, Reply).
ans_pos(X,Y,'y'):– assertz(xpositive(X,Y)).
ans_pos(X,Y,'n'):– assertz(xnegative(X,Y)), !, fail.
Когда механизм вывода доходит до места, где требуется узнать, был ли установлен некоторый атрибут животного, он использует правила positive и negative. (Здесь у нас приведен предикат positive, соответствующий положительному значению атрибута. Сходный по работе с ним предикат negative записывается симметрично.)
Первая из статей предиката positive заставляет систему непосредственно просмотреть информацию, уже включенную в базу данных. Если атрибут в ней найден, процесс заканчивается. Второе правило этого предиката инициирует поиск отрицания того, что мы пытаемся установить, и если оно найдено, значение атрибута становится ложным, система переходит к проверке следующего правила animal_is. Если же фактов нет среди истинных и ложных, программа задает вопрос пользователю, при этом любой полученный ответ запоминается с целью непосредственного или последующего применения.
Все, что программа помещает в базу данных, всегда имеет вид пары, состоящей из глагола и свойства, например:
positive("имеет","перья").
Поэтому легко создать грамматически правильное предложение для предъявления его пользователю, поставив слово "оно" между глаголом и свойством. Пользователь, вероятно, введет символы "y" или "n" в ответ на запрос, а запоминающее правило занесет информацию в базу данных посредством одного из двух предикатов:
xpositive(verb,,attribute)
xnegative(verb,attribute).
Поэтому если вы хотите перезапустить программу, то сначала надо очистить базу данных от ответов на вопросы, заданные при ведении последнего диалога. Они продолжают находиться в базе данных и будут влиять на следующие результаты, если их не удалить.