Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

  удобство модификации

  документированность

• Принцип пошаговой детализации — хороший способ организации процесса разработки программ. Пошаговая детализация применима к отношениям, алгоритмам и структурам данных.

• Следующие методы часто помогают находить идеи для совершенствования программ на Прологе:

  Применение рекурсии: выявить граничные и общие случаи рекурсивного определения.

  Обобщение: рассмотреть такую более общую задачу, которую проще решить, чем исходную.

  Использование рисунков: графическое представление помогает в выявлении важных отношений.

• Полезно следовать некоторым стилистическим соглашениям для уменьшения опасности внесения ошибок в программы и создания программ, легких для чтения, отладки и модификации.

• В пролог-системах обычно имеются средства отладки. Наиболее полезными являются средства трассировки программ.

• Существует много способов повышения эффективности программы. Наиболее простые способы включают в себя:

  изменение порядка целей и предложений

  управляемый перебор при помощи введения отсечений

  запоминание (с помощью assert) решений, которые иначе пришлось бы перевычислять

Более тонкие и радикальные методы связаны с улучшением алгоритмов (особенно, в части повышения эффективности перебора) и с совершенствованием структур данных. 

Часть 2 Пролог в искусственном интеллекте

Глава 9 Операции над структурами данных

Один из фундаментальных вопросов программирования — это вопрос о представлении сложных объектов (таких как, например, множества), а также вопрос об эффективной реализации операций над подобными объектами. В этой главе мы рассмотрим несколько часто используемых структур данных, принадлежащих к трем большим семействам: спискам, деревьям и графам. Мы изучим способы представления этих структур на Прологе и составим программы, реализующие некоторые операции над ними, в том числе, сортировку списков, работу с множествами как древовидными структурами, запись элементов данных в дерево, поиск данных в дереве, нахождение пути в графе и т.п. Мы подробно разберем несколько примеров, чрезвычайно поучительных с точки зрения программирования на Прологе.

9.1. Представление списков. Сортировка

9.1.1. Замечания в некоторых альтернативных способах представления списков

В главе 3 была введена специальная система обозначений для списков (специальная прологовская нотация), которую мы и использовали в последующем изложении. Разумеется, это был всего лишь один из способов представления списков на Прологе. Список — это, в самом общем смысле, структура, которая либо

• пуста, либо

• состоит из головы и хвоста, причем хвост должен быть сам списком.

Поэтому для представления этой структуры нам необходимо иметь всего лишь два языковых средства: специальный символ, обозначающий пустой список, и функтор для соединения головы с хвостом. Мы могли бы, например, выбрать

ничего_не_делать

в качестве символа, обозначающего пустой список, и атом

затем

в качестве инфиксного оператора для построения списка по заданным голове и хвосту. Этот оператор мы можем объявить в программе, например, так:

:- op( 500, xfy, затем).

Список

[ войти, сесть, поужинать]

можно было бы тогда записать как

войти затем сесть затем поужинать
 затем ничего_не_делать

Важно заметить, что на соответствующем уровне абстракции специальная прологовская нотация и всевозможные альтернативные способы обозначения списков сводятся, фактически, к одному и тому же представлению. В связи с этим типовые операции над списками, такие как

принадлежит ( X, L)
конк( L1, L2, L3)
удалить( X, L1, L2)

запрограммированные нами в специальной прологовской нотации, легко поддаются перепрограммированию в различные системы обозначений, выбранные пользователем. Например, отношение конк транслируется на язык 'затем — ничего_не_делать' следующим образом. Определение, которое мы использовали до сих пор, имеет вид

конк( [], L, L).
конк( [X | L1], L2, [X | L3] ) :-
 конк( L1, L2, L3).

В новой системе обозначений оно превращается в

конк( ничего_не_делать, L, L).
конк( X затем L1, L2, X затем L3) :-
 конк(L1, L2, L3).

Этот пример показывает, как легко наши определения отношений над списками обобщаются на весь класс структур этого типа. Решение о том, какой именно способ записи списков будет использоваться в той или иной программе, следует принимать в соответствии с тем смыслом, который мы придаем списку в каждом конкретном случае. Если, например, список — это просто множество элементов, то наиболее удобна