Загрузил valerazmihface

001a4c49-c38704a5

реклама
Комитет общего и профессионального образования Ленинградской области
Автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Ленинградский государственный университет имени А.С. Пушкина»
Факультет математики и информатики
Кафедра информатики и вычислительной математики
РАЗРАБОТКА БАЗЫ ЗНАНИЙ «АВИАКАССА» НА ЯЗЫКЕ ПРОЛОГ
Выполнил:
Цурикова Р.В.
Санкт–Петербург
2015
Оглавление
Введение .........................................................................................................................................3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ .......................................................................................4
§1 Основные сведения о языке Prolog .........................................................................................4
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ .........................................................................................8
§1 Элементы структуры программы ............................................................................................8
§2 Алгоритмы, используемые в программе ..............................................................................10
§3 Инструкция пользователю .....................................................................................................16
Заключение...................................................................................................................................20
Библиография...............................................................................................................................21
2
Введение
Работа посвящена разработке базы знаний «Авиакасса» средствами
языка программирования Prolog.
Пользователь с помощью этой программы сможет:

Просматривать базу данных фактов

Добавлять новые записи в базу данных

Удалять записи из базы данных

Редактировать записи базы данных

Найти информацию в базе знаний
Цель работы: разработка поставленной задачи средствами языка Prolog.
3
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
§1 Основные сведения о языке Prolog
Prolog (от “PROgramming in LOGic”) — декларативный язык
программирования общего назначения.
Prolog был создан в 1972 с целью сочетать использование логики с
представлением знаний. С тех пор у него появился ряд диалектов,
расширяющих основу языка различными возможностями.
Prolog — один из старейших и все еще один из наиболее популярных
языков
логического
программирования,
хотя
он
значительно
менее
популярен, чем основные императивные языки. Он используется в системах
обработки естественных языков, исследованиях искусственного интеллекта,
экспертных системах, онтологиях и других предметных областях, для
которых естественно использование логической парадигмы.
Prolog был создан под влиянием более раннего языка Planner и
позаимствовал из него следующие идеи:

обратный логический вывод (вызов процедур по шаблону,
исходя из целей);

построение
структура
управляющей
логики
в
виде
вычислений с откатами;

принцип “отрицание как неудача”;

использование разных имен для разных сущностей и т.д.
Главной
парадигмой,
реализованной
в
языке
Prolog,
является
логическое программирование. Как и для большинства старых языков, более
поздние реализации, например, Visual Prolog, добавляют в язык более
поздние парадигмы, например, объектно-ориентированное или управляемое
событиями программирование, иногда даже с элементами императивного
стиля.
Prolog использует один тип данных, терм, который бывает нескольких
типов:
4
атом — имя без особого смысла, используемое для

построения составных термов;

числа и строки такие же, как и в других языках;

переменная обозначается
именем,
начинающимся
с
прописной буквы, и используется как символ-заполнитель для любого
другого терма;
составной терм состоит из атома-функтора, за которым

следует несколько аргументов, каждый из которых в свою очередь
является атомом.
Программы, написанные на чистом Prolog, описывают отношения
между обрабатываемыми сущностями при помощи клауз Хорна. Клауза —
это
формула
вида Голова
:-
Тело.,
которая
читается
как
“чтобы
доказать/решить Голову, следует доказать/решить Тело”. Тело клаузы
состоит из нескольких предикатов (целей клаузы), скомбинированных с
помощью конъюнкции и дизъюнкции. Клаузы с пустым телом называются
фактами и эквивалентны клаузам вида Голова :- true.(true — не атом, как в
других языках, а встроенный предикат).
Другой
важной
частью
Prolog
являются
предикаты.
Унарные
предикаты выражают свойства их аргументов, тогда как предикаты с
несколькими
аргументами
выражают
отношения
между
ними.
Ряд
встроенных предикатов языка выполняют ту же роль, что и функции в
других языках.
Предикаты
с
несколькими
аргументами
могут
действовать
в
нескольких направлениях в зависимости от того, какие из аргументов уже
связаны, а какие — нет.
Наконец, для того, чтобы быть языком общего назначения, Prolog
должен предоставлять ряд сервисных функций, например, процедур
ввода/вывода. Они реализованы как предикаты без специального логического
смысла, которые всегда оцениваются как истинные и выполняют свои
сервисные функции как побочный эффект оценивания.
5
Целью выполнения программы на Prolog является оценивание одного
целевого предиката. Имея этот предикат и набор правил и фактов, заданных в
программе, Prolog пытается найти привязки (значения) переменных, при
которых целевой предикат принимает значение истинности.
Структура программы на Прологе отличается от структуры программы,
написанной на процедурном языке. Пролог-программа является собранием
правил и фактов. Решение задачи достигается интерпретацией этих правил и
фактов. При этом пользователю не требуется обеспечивать детальную
последовательность
инструкций,
чтобы
указать,
каким
образом
осуществляется управление ходом вычислений на пути к результату. Вместо
этого он только определяет возможные решения задачи и обеспечивает
программу фактами и правилами, которые позволяют ей отыскать требуемое
решение.
Во всех других отношениях Пролог не отличается от традиционных
языков программирования. Как и в случае программы написанной на любом
другом языке, Пролог-программа предназначена для решения отдельной
задачи.
Пролог (Prolog) — язык логического программирования, основанный
на логике дизъюнктов Хорна, представляющей собой подмножество логики
предикатов первого порядка. Начало истории языка относится к 70-м годам
XX века. Будучи декларативным языком программирования, Пролог
воспринимает в качестве программы некоторое описание задачи, и сам
производит
поиск
решения,
пользуясь
механизмом
бэктрекинга
и
унификацией.
Пролог
относится
к
так
называемым
декларативным
языкам,
требующим от автора умения составить формальное описание ситуации.
Поэтому программа на Прологе не является таковой в традиционном
понимании, так как не содержит управляющих конструкций типа if … then,
while … do; нет даже оператора присваивания. В Прологе задействованы
другие механизмы. Задача описывается в терминах фактов и правил, а поиск
6
решения Пролог берет на себя посредством встроенного механизма
логического вывода.
Перечень возможных синтаксических конструкций Пролога невелик, и
в этом смысле язык прост для изучения. С другой стороны, декларативный
стиль программирования оказывается столь непривычным и новым для
опытных программистов, что вызывает шок и в ряде случаев оказывается
тормозом.
Пролог реализован практически для всех известных операционных
систем и платформ. В число операционных систем входят OS для
мэйнфреймов, всё семейство Unix, Windows, OS для мобильных платформ.
Многие современные реализации языка имеют внутреннее расширение
за счет ООП-архитектуры. Кроме проприетарных решений, существуют
свободные реализации Пролога.
Пролог критикуется в первую очередь за свою недостаточную
гибкость, отчего решения на обычных языках программирования в сочетании
с базами данных оказываются более технологичными, чем аналогичные
решения на Прологе. Негибкость заключается в трудности изучения языка,
более высоких требованиях к квалификации программиста на Прологе,
трудности отладки программы, неразвитости технологии программирования,
плохой контролируемости промежуточных результатов.
7
ГЛАВА 2. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
§1 Элементы структуры программы
Исходный код программы находится в файле 1.ARI.
Информация о рейсах:
База данных о пассажирах находится в файле pas.txt.
Информация о зарегистрированных пассажирах:
База данных о рейсах находится в файле avia.txt.
Меню:
Описание предикатов:
Start – начало работы программы.
Cls – очистка экрана.
Read_line(0,X) – считывает символ с клавиатуры.
M(X) – вызывает выполнение соответствующего пункта меню.
Stdout(avia.txt,listing(avia)) – сохраняет сведения об авиабилетах.
Stdout(pas.txt,listing(pas)) – сохраняет сведения о пассажирах.
Retract – позволяет удалить запись из базы данных.
Retractall – обновляет внутреннюю базу фактов.
8
Write – предикат вывода.
Assert – добавление факта во внутреннюю базу.
String_search – поиск строки.
Fail – поиск с возвратом.
9
§2 Алгоритмы, используемые в программе
Просмотр базы данных «Пассажиры»:
Просмотр базы данных «Авиабилеты»:
Добавление новой записи в базу данных «Пассажиры»:
Редактирование записи в базе данных «Пассажиры»:
10
Редактирование ФИО пассажира:
Редактирование номера рейса пассажира:
Редактирование номера места пассажира:
Удаление записи из базы данных «Пассажиры»:
11
Добавление новой записи в базу данных «Авиабилеты»:
Удаление записи из базы данных «Авиабилеты»:
Редактирование записи в базе данных «Авиабилеты»:
Редактирование номера рейса:
12
Редактирование пункта назначения рейса:
Редактирование пункта промежуточной посадки рейса:
Редактирование времени отправления рейса:
13
Редактирование времени в пути рейса:
Редактирование количества свободных мест рейса:
Поиск информации о пассажирах и рейсах:
Список пассажиров по номеру рейса:
14
Список рейсов по месту назначения:
Вывод сообщения об ошибке:
15
§3 Инструкция пользователю
При открытии программы перед пользователем будет выведено
следующее меню:
1.
Просмотр базы данных «Пассажиры»
2.
Просмотр базы данных «Авиабилеты»
3.
Добавление новой записи в базу данных «Пассажиры»
4.
Удаление записи из базы данных «Пассажиры»
5.
Редактирование записи базы данных «Пассажиры»
6.
Добавление новой записи в базу данных «Авиабилеты»
7.
Удаление записи из базы данных «Авиабилеты»
8.
Редактирование записи базы данных «Авиабилеты»
9.
Поиск информации
0.
Сохранение данных и выход из программы
Для выбора команды необходимо нажать на соответствующую цифру и
нажать клавишу Enter.
При запуске некоторых команд программа выводит вопросы для
подтверждения выбора пользователя. Пользователю необходимо выбрать
соответствующую цифру и нажать клавишу Enter.
1 Просмотр базы данных «Пассажиры»:
16
2 Просмотр базы данных «Авиабилеты»:
3 Добавление новой записи в базу данных «Пассажиры»:
4. Удаление записи из базы данных «Пассажиры»:
5. Редактирование записи базы данных «Пассажиры»:
1)
2)
17
6. Добавление новой записи в базу данных «Авиабилеты»:
7. Удаление записи из базы данных «Авиабилеты»:
8. Редактирование записи базы данных «Авиабилеты»:
1)
2)
18
9. Поиск информации:
1)
2)
19
Заключение
В данной курсовой работе рассматривалась проблема разработки базы
знаний при помощи средств языка программирования Prolog.
В начале работы были обозначены основные цели и задачи, которые
необходимо выполнить. Были разобраны и прокомментированы алгоритмы в
используемых программных фрагментах. Так же были описаны предикаты,
которые использовались при разработке программы.
Главной задачей было не только создание базы знаний «Авиакасса», но
и закрепление полученных знаний в ходе изучения курса.
Поставленные цели и задачи были достигнуты.
20
Библиография
1. О.П. Солдатова, И.В.Лёзина Логическое программирование на языке
Visual Prolog - Учебное пособие, Самара, 2010.
2. И. Братко Алгоритмы искусственного интеллекта на языке PROLOG –
Учебник, Вильямс, 2004
3. А. Адменко, А. Кучуков Логическое программирование и Visual Prolog
– Учебник, БХВ, СПб, 2003
4. С.П. Хабаров Интеллектуальные информационные системы – Учебное
пособие, СПб, 2013
21
Скачать