Италия 20 век по всеобщей истории. Презентация на тему "италия во второй половине хх века"

Чем же он удивительный? Я знаю пару десятков языков и для меня не проблема изучить еще один новый, я просто уже не вижу необходимости.

Пролог - уникален. Это единственный язык представляющий парадигму декларативного программирования; это язык, который имеет сотни различных имплементаций, но они все равно называются Prolog, добавляя лишь префиксы и суффиксы к названию; это живой язык в котором не происходит никаких существенных изменений более 20 лет; это, наверное, единственный настолько популярный язык программирования, который не имеет применения в реальном программировании. Почему же Prolog?

Пролог - уникален по своей природе, он появился благодаря счастливому совпадению (таинственному устройству мира). Когда-то в 60-х годах очень бурно развивалась теория автоматического доказательства теорем и Робинсоном был предложен алгоритм резолюций, который позволял доказать любую верную теорему (вывести из аксиом) за конечное время (за какое не известно). Как оказалось позже, это наилучшее решение общей задачи, невозможно доказать теорему за ограниченное число операций. Простыми словами, алгоритм представляет собой обход (в общем случае бесконечного) графа в ширину, естественно, что предсказуемость работы алгоритма практически равно 0, соответственно для Языка Программирования - это абсолютно не подходит. И в этот момент Кальмэроу нашел блестящее сужение задачи, благодаря которому доказательство некоторых теорем выглядело как процедурное исполнение программы. Стоит отметить, что класс доказуемых теорем достаточно широк и очень хорошо применим для класса программируемых задач. Вот так в 1972 появился Prolog.

В этой статье я попытаюсь рассказать о Prolog как инструменте решения общих логических задач. Этот топик будет интересен тем, кто уже владеет синтаксисом Prolog и хочет понять его изнутри, а также тем, кто абсолютно не владеет синтаксисом языка, но хочет понять его «изюминку» не тратя лишнее время на изучение синтаксических конструкций.

Главной чертой Prolog является то, что его можно легко читать, но очень тяжело писать, что принципиально отличается от всех mainstream языков, которые так и говорят писать стало еще легче еще один шаг и можно будет писать на планшете, перетягивая рабочие модули как друзей в Google+ , от этого все мы знаем очень сильно страдает само качество кода. Вроде бы каждая строчка понятна, но как система работает за гранью понимания даже для разработчиков, как говорится наиндусили. Мне кажется во всех книгах по обучению Prolog, делают одну и ту же ошибку, начиная рассказ о фактах, отношениях, запросах и у человека складывается отношение к языку как к Экспертной Системе или Базе Данных. Гораздо важнее научится правильно читать программы и почитать так с десяток:)

Как правильно читать программы на прологе

Читать программы очень просто, так как в языке очень мало специальных символов и ключевых слов и они легко переводятся на естественный язык. Главная ошибка программиста, что он хочет сразу представить как программа работает, а не прочитать, что программа описывает, поэтому мне кажется обучить незатуманенный мозг обычного человека, гораздо проще чем програмиста.

Понятия

В языке существует 2 понятия предикаты (условия) и объекты (они же переменные и термы). Предикаты выражают некоторое условие, например объект зеленый или число простое, естественно что условия имеют входные параметры. Например green_object(Object) , prime_number(Number) . Сколько в предикате параметров, такова и арность предиката. Объектами - являются термы, константы и переменные. Константы - это числа и строки, переменные - выражают неизвестный объект, возможно искомый, и обозначаются как строчки с большой буквы. Оставим пока термы и рассмотрим простейшую программу.

Программа

Программа - это набор правил, вида Если условие1 и условие2 и… то верно условие. Формально эти правила объединяются через И, но противоречие получить невозможно, так как в Прологе отсутствует логическое отрицание, а в связке То может присутствовать только один предикат (условие).

A:- B_1, B_2. % правило читается как: Если B_1 и B_2, то A
нечетное_простое(Число) :- простое(Число), нечетное(Число).
% Если "Число" - простое и нечетное, то "Число" - нечетное_простое

Как видно имя переменной имеет область видимости - это правило. Математически верно, правило звучит: для любой переменной - «Число», если оно простое и нечетное, то оно простое_нечетное. Аналогично, можно перефразировать так: Если существует «Число», что оно нечетное и простое, то оно нечетно_простое. Поэтому имя переменной очень важно! Если в левой части (до:-) заменить Число на Число2, то правило поменяет смысл: Для любого Число2 и Число, если Число - простое и нечетное, то Число2 - простое нечетное. Получается все числа простые_нечетные! Это самая распространенная ошибка в Прологе.

A:- B_1, B_2. % правило читается как: Если B_1 и B_2, то A нечетное_простое(Число) :- простое(Число), нечетное(Число). % Если "Число" - простое и нечетное, то "Число" - нечетное_простое

Пример - совершенные числа

совершенное_число(Ч) :- число(Ч), сумма_делителей_без_числа(Ч, СуммаДелителей), равно(СуммаДелителей, Ч). совершенное_число(1). равно(Объект, Объект). сумма_делителей_без_числа(1, 1). сумма_делителей_без_числа(Число, Сумма) :- число_предыдущее(Число, Предыдущее), сумма_делителей_числа_до_числа(Число, Сумма, Предыдущее). сумма_делителей_числа_до_числа(Число, 1, 1). сумма_делителей_числа_до_числа(Число, Сумма, Делитель) :- делится_на(Число, Делитель), число_предыдущее(Делитель, Предыдущее), сумма_делителей_числа_до_числа(Число, СуммаПред, Предыдущее), сложить(СуммаПред, Делитель, Сумма). сумма_делителей_числа_до_числа(Число, Сумма, Делитель) :- не_делится_на(Число, Делитель), число_предыдущее(Делитель, Предыдущее), сумма_делителей_числа_до_числа(Число, Сумма, Предыдущее).

Для начала формально прочитаем, что означают правила:

1. Если «Ч» - число и для «Ч» и «СуммаДелителей» выполняется условие сумма_делителей_без_числа, проще говоря СуммаДелителей есть сумма делителей числа «Ч», и «Ч» равно «СуммаДелителей», то «Ч» совершенное число.
2. 1 - совершенное число. Правила могут не иметь условий, в этом случае они называются фактами.
3. Всякий объект «О» равен «О». В принципе существует, стандартный предикат "=", но можно вполне заменить на свой.
4. Факт сумма_делителей_без_числа 1 равна 1.
5. Если сумма делителей «Число» до предыдущего числа «Число» равна «Сумма», то это и есть сумма_делителей_без_числа. Таким образом выражается, сумма делителей X меньше либо равных Y, так как X делится на X, поэтому берем Y = X - 1.
6. Далее 3 предиката определяют сумму делителей число меньше либо равных Y (Делитель), 1-й случай Y равное 1, 2-й случай Число делится на Y, тогда сумма_делителей(X, Y) = сумма_делителей(X, Y-1) + Y, и 3-й случай Число не делится на Y, тогда сумма_делителей(X, Y) = сумма_делителей(X, Y-1).

Программа - как набор определений

Существует второй способ прочтения данных правил, менее математический и более естественный, основанный на «определениях». Можно заметить, что в Прологе все правила слева (в части то) содержат только одно условие, что по сути является «определением» это условия.
Например, 1-ое правило определение совершенных чисел. «Ч» совершенное число, когда «Ч» число и сумма делителей «Ч» равна «Ч». Одинаковые предикаты группируются по имени объединяясь условием «или». То есть к определению можно добавить: «Ч» совершенное число, когда.., или когда «Ч» - это 1.

Данный способ чтения широко применяется, так как позволяет объединять предикаты в однородные группы и помогает понять, в каком же порядке интерпретатор раскручивает предикаты, для того, чтобы
проверить истинность некоторого утверждения. Например, очевидно, что если предикат не имеет ни одного определения, то доказать истинность утверждения с ним невозможно. В примере № 1 не имеет определения предикат «делится_на».

Интересный факт, что в Прологе нет ни циклов, ни присвоения переменных, ни объявления типов, а если вспомнить еще про термы и отсечение, то язык становится алгоритмически полным.

Термы

Термы имеют рекурсивное определение, как именованная совокупность объектов. Терм = "имя"(объект, объект, ...), пример person("Name", "Surname"), "+"(1, 2), person(address("Некоторый адрес"), surname("Фамилия"), phone("Телефон")) . Если рассматривать терм, как математическое понятие, то терм является функцией, а точнее функтором, то есть "+"(1, 2) - означает, что существует такой объект, который равен 1+2. Это абсолютно не означает, что 1+2 = 3, в Прологе - это выражение неистинно, точно так же как и в группе остатков по модулю 2, там 3 вообще не существует. Опять же с математической точки зрения Переменные связываются словом Для Всех, а если в утверждении необходимо слово существует то, для этой цели применяется терм (функтор). Для любого числа существует число-факториал:- factorial(X, fact(X)).

С точки зрения программирования терм можно объяснить гораздо проще: терм - это объект с набором атрибутов, атрибуты могут быть другими термами или константами или переменными (то есть не определены). Главное отличие, все объекты в Prolog immutable, то есть менять атрибуты в них нельзя, зато есть специальное состояние - переменная.

Пример - целочисленная арифметика

нат(0). нат(число(Число)) :- нат(Число). плюс(0, Число, Число). плюс(число(Ч1), Ч2, число(Рез)) :- плюс(Ч1, Ч2, Рез). умножить(0, Число, 0). умножить(число(Ч1), Ч2, Рез2) :- умножить(Ч1, Ч2, Рез), плюс(Рез, Ч2, Рез2).

1. Определение свойства нат (натуральное число). 0 - натуральное число, если Число натуральное, то существует объект число(Число), которое тоже является натуральным. Математически терм «число» выражает функцию +1, с точки зрения программирования «число» рекурсивная структура данных, вот ее элементы: число(0), число(число(0)), число(число(число(0))).
2. Отношение плюс - 0 + Число = Число. Если Ч1 + Ч2 = Рез, то (Ч1+1) + Ч2 = (Рез+1).
3. Отношение умножить - 0 * Число = 0. Если Ч1 * Ч2 = Рез и Рез + Ч2 = Рез2, то (Ч1+1) * Ч2 = Рез2.

Очевидно эти утверждения верны для обычной арифметики, но почему тогда мы не включили такие же очевидные как Число + 0 = Число. Ответ простой: избыточность очень плохо для любого определения. Да, это может помогать вычислениям, своеобразная преждевременная оптимизация, но побочными эффектами могут быть противоречия в определениях, неоднозначный вывод утверждения, зацикливание интерпретатора.

Как Prolog понимает предикаты и как доказывает утверждения

Конечно чтение программ, помогает ощутить стиль Пролог, но не делает понятным для чего и как данные определения могут использоваться. Полноценной программой, примеры приведенные выше, назвать нельзя так как не хватает входной точки. Входной точкой в Пролог является запрос, аналог запроса к базе данных SQL или аналог вызова главной функции в функциональном программировании. Примеры запросов: нат(Число) - найти натуральное число, плюс(0, 0, Результат) - найти результат сложения 0 и 0 в переменной Результат, нат(0) - проверить является ли 0 натуральным числом и др.

Конечно, результаты запросов не трудно предсказать из логических соображений, но крайне важно понять, как программа их получила. Все-таки Пролог не черный ящик, а язык программирования, и в отличие от базы данных, где строится SQL-план и запрос может выполняться по-разному на разных Базах данных, Пролог имеет вполне определенный порядок выполнения. Дело в том, что в Базе данных мы вполне знаем какой ответ мы хотим получить исходя из данных в таблице, к сожалению глядя на Пролог программы достаточно сложно сказать, какие утверждения логически выводимы, поэтому понять как работает Пролог интерпретатор гораздо проще.

Рассмотрим на примере запроса плюс(0, 0, Результат) :
1. Находим совпадение (своеобразный pattern-matching, резолюция) данного запроса с левой частью одно из правил. Для данного запроса плюс(0, Число, Число). Соотнесем поочередно все аргументы запроса с правилом и получим: 0 = 0, 0 = Число, Результат = Число. В этих уравнениях участвуют 2 переменные (Число и Результат), решив их мы получаем, что Число = Результат = 0. Так как у данного правила нет условий, мы получили ответ на заданный вопрос. Ответ: да и Результат = 0.

Запрос нат(Число) :
1. Находим 1-е совпадение с правилом, правило нат(0), решая уравнения по соответствию, проще говоря находя резолюцию, мы получаем Число = 0. Ответ: да и Число = 0.

Запрос плюс(Результат, 0, число(0)) :
1. Находим резолюцию с правилом плюс(0, Число, Число): Результат = 0, 0 = Число, число(0) = Число, но (!) Число = 0 = число(0) - не возможно так как 0 совпадает число(0). Следовательно ищем резолюцию со следующим правилом.
2. Находим резолюцию с правилом плюс(число(Ч1), Ч2, число(Рез)), получаем число(Ч1) = Результат, Ч2 = 0, число(Рез) = число(0), отсюда Рез = 0. У этого правила, есть условия которые мы должны проверить, учитывая результаты резолюции (значения переменных), плюс(Ч1, Ч2, Рез) -> плюс(Ч1, 0, 0). Запоминаем значение переменных в стеке и формируем новый запрос плюс(Ч1, 0, 0)
3*. Решая запрос плюс(Ч1, 0, 0) находим резолюцию с плюс(0, Число, Число) и получаем Ч1 = 0 и Число = 0.
4. Возвращаемся по стеку к предыдущим переменным Результат = число(Ч1) = число(0). Ответ найден число(0). Соответственно сейчас пролог машина решила уравнение X + 0 = 1.

Грамотное составление правил на языке Пролог, очень сложная штука, но если их составить компактно, то можно получать не только прямые ответы и решения, но и обратные.

Пример запроса плюс(Число, Число, Число) : ответ да, Число = 0.

Пример запроса плюс(0, 0, 0) : ответ нет, при первой же попытке все резолюции не выполняются.

Пример запроса плюс(Число, Число, число(Число)) : ответ да, Число = 1. Решение уравнения X + X = X + 1.

Попробуйте провести вывод для умножить(Число, число(0), число(0)), для этого потребуется 2 раза заносить в стек переменные и вычислять новый запрос. Суть Пролог машины такова, что вы можете отказаться от 1-го результата, тогда Пролог вернется к предыдущему состоянию и продолжит вычисление. Например запрос нат(Число) , сначала применит 1-е правило и выдаст 0, а затем применит 2-е правило + 1-е правило и выдаст число(0), можно повторить и получить бесконечную последовательность всех натуральных чисел. Другой пример, запрос плюс(Число, число(0), Число2) , будет выдавать последовательность всех пар решения уравнения X + 1 = Y.

Заключение

К сожалению, разумный размер топика, не дал мне подобраться к главной теме, а именно к решению сложных логических задач на языке Пролог, не обладая стратегией их решения. Большие куски кода на Прологе могут отпугнуть не только начинающих, но даже опытных программистов. Цель данной статьи показать, что программы на Прологе могут простым образом читаться на естественном языке , а также исполняться простейшим интерпретатором .
Главная особенность Пролога - это не черный ящик и не библиотека, который решает сложные логические задачи, в Mathematica можно ввести алгебраическое уравнение и она выдаст решение, но последовательность выполняемых шагов - неизвестна. Пролог не может решать общие логические задачи (у него отсутствует логическое «или» и «отрицание»), иначе бы его вывод был недетерминированный как линейной резолюции. Пролог - это золотая середина, между простым интерпретатором и машиной для доказательства теорем, сдвиг в любую сторон приводит к потери одного из свойств.

В следующей статье я бы хотел рассказать, как решаются задачи сортировки, о последовательности переливаний, Miss Manners и другие известные логические задачи. Для тех, кто почувствовал себя неудовлеторенным хочу предложить следующую задачу (решившему первым приз ):
Написать предикат , который бы генерировал, бесконечную последовательность натуральных чисел, начиная с 3. Это должны быть стандартные числа в Прологе, операции над которыми выполняются при помощи предиката is: X is 3 + 1 => X=4.

На протяжении многих тысячелетий человечество занимается накоплением, обработкой и передачей знаний. Для этих целей непрерывно изобретаются новые средства и совершенствуются старые: речь, письменность, почта , телеграф, телефон и т. д. Большую роль в технологии обработки знаний сыграло появление компьютеров.

В октябре 1981 года Японское министерство международной торговли и промышленности объявило о создании исследовательской организации - Института по разработке методов создания компьютеров нового поколения (Institute for New Generation Computer Technology Research Center ). Целью данного проекта было создание систем обработки информации, базирующихся на знаниях. Предполагалось, что эти системы будут обеспечивать простоту управления за счет возможности общения с пользователями при помощи естественного языка. Эти системы должны были самообучаться, использовать накапливаемые в памяти знания для решения различного рода задач, предоставлять пользователям экспертные консультации, причем от пользователя не требовалось быть специалистом в информатике. Предполагалось, что человек сможет использовать ЭВМ пятого поколения так же легко, как любые бытовые электроприборы типа телевизора, магнитофона и пылесоса. Вскоре вслед за японским стартовали американский и европейский проекты.

Появление таких систем могло бы изменить технологии за счет использования баз знаний и экспертных систем. Основная суть качественного перехода к пятому поколению ЭВМ заключалась в переходе от обработки данных к обработке знаний. Японцы надеялись, что им удастся не подстраивать мышление человека под принципы функционирования компьютеров, а приблизить работу компьютера к тому, как мыслит человек, отойдя при этом от фон неймановской архитектуры компьютеров. В 1991 году предполагалось создать первый прототип компьютеров пятого поколения.

Теперь уже понятно, что поставленные цели в полной мере так и не были достигнуты, однако этот проект послужил импульсом к развитию нового витка исследований в области искусственного интеллекта и вызвал взрыв интереса к логическому программированию. Так как для эффективной реализации традиционная фон неймановская архитектура не подходила, были созданы специализированные компьютеры логического программирования PSI и PIM .

В качестве основной методологии разработки программных средств для проекта ЭВМ пятого поколения было избрано логическое программирование , ярким представителем которого является язык Пролог . Думается, что и в настоящее время Пролог остается наиболее популярным языком искусственного интеллекта в Японии и Европе (в США, традиционно, более распространен другой язык искусственного интеллекта -язык функционального программирования Лисп ).

Название языка "Пролог" происходит от слов ЛОГическое ПРОграммирование (PROgrammation en LOGique во французском варианте и PROgramming in LOGic - в английском).

Пролог основывается на таком разделе математической логики, как исчисление предикатов . Точнее, его базис составляет процедура доказательства теорем методом резолюции для хорновских дизъюнктов . Этой теме будет посвящена следующая лекция.

В истории возникновения и развития языка Пролог можно выделить следующие этапы.

В 1965 году в работе "A machine oriented logic based on the resolution principle", опубликованной в 12 номере журнала " Journal of the ACM ", Дж Робинсон представил метод автоматического поиска доказательства теорем в исчислении предикатов первого порядка, получивший название " принцип резолюции ". Эту работу можно прочитать в переводе: Робинсон Дж. Машинно-ориентированная логика, основанная на принципе резолюции // Кибернетический сборник. - Вып. 7 (1970). На самом деле, идея данного метода была предложена Эрбраном в 1931 году, когда еще не было компьютеров (Herbrand, "Une methode de demonstration ", These, Paris, 1931). Робинсон модифицировал этот метод так, что он стал пригоден для автоматического, компьютерного использования, и, кроме того, разработал эффективный алгоритм унификации, составляющий базис его метода.

В 1973 году " группа искусственного интеллекта" во главе с Аланом Колмероэ создала в Марсельском университете программу, предназначенную для доказательства теорем. Эта программа использовалась при построении систем обработки текстов на естественном языке. Программа доказательства теорем получила название Prolog (от Programmation en Logique). Она и послужила прообразом Пролога. Ходят легенды, что автором этого названия была жена Алана Колмероэ. Программа была написана на Фортране и работала довольно медленно.

Большое значение для развития логического программирования имела работа Роберта Ковальского " Логика предикатов как язык программирования " (Kowalski R. Predicate Logic as Programming Language . IFIP Congress, 1974), в которой он показал, что для того чтобы добиться эффективности, нужно ограничиться использованием множества хорновских дизъюнктов . Кстати, известно, что Ковальский и Колмероэ работали вместе в течение одного лета.

В 1976 г. Ковальский вместе с его коллегой Маартеном ван Эмденом предложил два подхода к прочтению текстов логических программ: процедурный и декларативный. Об этих подходах речь пойдет в третьей лекции.

В 1977 году в Эдинбурге Уоррен и Перейра создали очень эффективный компилятор языка Пролог для ЭВМ DEC–10, который послужил прототипом для многих последующих реализаций Пролога. Что интересно,

Цель урока: Знакомство с историей языка программирования Prolog, основы работы с компиляторами

Prolog (Pro gramming in log ic) — это язык высокого уровня, не алгоритмический, предназначенный для написания программ с использованием концепций и методов .

История

Пролог был разработан в Марсельском университете во Франции Алэном Колмероэ и другими членами «группы искусственного интеллекта» в 1973 году. Данная команда энтузиастов разработала программу, предназначенную для доказательства теорем. Написана она была на Фортране, и использовалась при построении систем обработки текстов на естественном языке. Работала программа довольно медленно и назвалась Prolog (от Programmation en Logique на франц.). Программа послужила прообразом Пролога.

Язык логического программирования prolog — , что означает, что программа, написанная на нем, выглядит как набор логических описаний, определяющих цель, ради которой она и написана .

В основе Пролога лежит раздел математической логики, называемый исчисление предикатов . Его базис составляет процедура доказательства теорем методом резолюции для хорновских дизъюнктов .

Логика предикатов - это простейший способ объяснить, как «работает» мышление.

По сути, Prolog представляет собой не столько язык для программирования, сколько средство для описания данных и логики их обработки. Поскольку язык не алгоритмический, то и программа на Прологе не содержит явных алгоритмических конструкций типа условных или циклических операторов, т.е. не является программой в классическом понимании. Написанная на Прологе, она представляет собой модель фрагмента предметной области на решение проблемы которой и направлена задача. Само решение задачи записывается не в терминах компьютера, как это принято в , а в терминах предметной области решаемой задачи, по сути, в духе .

Пролог включает механизм вывода, который основан на сопоставлении образцов, с помощью подбора ответов на запросы он извлекает хранящуюся (известную) информацию.

Области применения языка Prolog и декларативных языков в целом

• Реализация систем искусственного интеллекта.
• Создание экспертных систем и оболочек экспертных систем.
• Разработка систем помощи принятия решений.
• Разработка систем обработки естественного языка.
• Построение планов действий роботов.
• и т.п.

Особенности языка

• Описание проблемы и правил ее решения.
• Нахождение всех возможных решений с помощью механизма поиска с возвратом (backtracking).
• Легкий синтаксис.

Версии и компиляторы

На сегодня существует довольно много реализаций Пролога. Но самый первый компилятор языка был создан Уорреном и Перейрой в 1977 году в Эдинбурге, компилятор предназначался для ЭВМ DEC–10. Тот самый компилятор, известный как реализация под названием «эдинбургская версия», фактически стал первым и единственным стандартом языка и послужил прототипом для многих последующих реализаций Пролога. Интересным фактом является то, что компилятор был написан на самом Прологе.

Изучать Пролог без привязки к конкретной его версии не совсем целесообразно. Версий Пролога очень много, но мы выберем наиболее известную в России и довольно эффективную версию Пролога - Турбо Пролог . Начинала разработку версии (реализации) фирма Borland International совместно с датской компанией Prolog Development Center (PDC ). Первая версия вышла в 1986 году. Последняя совместная версия 1988 года вышла под номером 2.0.

Рис. 1. Сайт центра разработки Prolog (Prolog Developement Center)

Остальные версии начиная с 1990 года, когда PDC получила монопольное право на Турбо Пролог, продвигались под названием PDC Prolog.

Таким образом, в 1992 году вышла версия PDC Prolog 3.31, а в 1996 году, при участии группы питерских программистов, PDC выпустила систему Visual Prolog 4.0, у которой много достоинств, но мы не будем на них останавливаться.

Для работы мы выберем самый простой компилятор TPtolog (Турбо Пролог).

К достоинствам Турбо Пролога относится возможность присоединять к программе на этом языке процедуры, написанные на Паскале, Си , Фортране или ассемблере.

Для работы в Tprolog с 68 битной системой необходимо использовать программу для эмуляции DOS (например, dosbox).

Алгоритм работы с программой следующий:

• запуск dosbox
• mount c c:\dos\TProlog
• c: => enter
• prolog => enter
• Набор кода программы в редакторе «notepad++» и сохранение с расширением.PRO в папке tprolog\labs

Работа в Tprolog

Горячие клавиши и основные команды:

• F10 , Esc — переход в главное меню.
• Esc — выход из текущего пункта / отмена.
• Меню Edit — переход к редактированию кода.
• Меню Files -> New File — создание нового файла.
• Меню Compile -> Memory -> Меню Run — компиляция и запуск программы.

При работе в tprolog иногда возникают нестандартные ситуации, когда программа не реагирует на нажатия клавиш. Если не открывается какой-либо пункт меню – то надо несколько раз нажать клавишу i .

Запуск программы осуществляется :

1. Через написание раздела GOAL и запуска программы в меню compile и run .
2. Работа с окном DIALOG (в таком случае раздел GOAL в программе не нужен).

Запуск программы при использовании раздела GOAL

• Compile — компилируем
• Run — запускаем
• Esc – выход в меню

Работа с окном dialog

• Команда Run .
• Окно dialog .
• Запрос в виде: postroil (jack,house) .

Раздел Goal программы нельзя использовать, если работа осуществляется в окне dialog

И рассмотреть решения простейших задач на Прологе.

Прежде, чем начинать, хотелось бы кратко ответить на злободневные вопросы от хабрачитателей:
- Где реально используется Пролог?
- Такие проекты существуют, некоторые приводились в комментариях к 1-й статье. Важно что, большинство программистов пишут на Прологе не от безвыходности, а от того, что им нравится Пролог. В конце концов Пролог не может использоваться для любой задачи, такой создание UI или манипулирование с файлами.

Почему таких проектов мало?
- Потому что программистов владеющих Пролог крайне мало, не только потому что люди не изучали его, а потому что недоизучали для написания полных программ. Главная же причина, что люди недостаточно четко понимают в каких ситуациях лучше всего его использовать. Часто можно видеть, что ярые сторонники Пролога, пишут на нем все, включая обработчиков клавиатуры и мыши, из-за чего код получается еще хуже, чем на С.

Почему нет сообщества Пролога?
- Оно есть. Такова специфика языка, что он очень полюбился в академической среде (большинство Prolog систем пишутся в различных университетах и наоборот практически любой университет пишет свой Пролог), из-за этого можно сказать страдает и применимость языка. Стоит отметить, что сообщество небольшое, но очень лояльное: практически все известные языки нашли свое отражение в современных языках (Lisp, ML -> F#, Scala; Smalltalk -> Java, Scala (агенты), скриптовые -> Ruby), в отличие от Пролог.

Думаю на этом хватит философских рассуждений и можно приступить к реальным примерам:)

В конце как обычно ожидает задача на приз.

Пример №1 - поиск совершенных чисел

Для этого примера нам понадобится предикат is/2. X is 3 + 1 * 2 - вычисляет выражение справа и заносит в переменную слева, это не присваивание (!), а утверждение что X = 7. Проще говоря фраза X = 7, X = 3 - не имеет решения потому как X не может быть одновременно 7 и 3.
Так же нам понадобится решение задачи из предыдущего топика. Задача была написать предикат, который бы генерировал все натуральные числа подряд, вот решение:
ints(0). ints(X) :- ints(Y), X is Y + 1.
На самом деле это декларативная версия стандартного предиката integer/1, который проверяет, что аргумент целое число. Проблема стандартного предиката, что он работает правильно для запроса:- integer(1) и не работает для запроса integer(X).

Задача : написать программу, которая бы находила все совершенные числа.
Решение очевидно, пробегаем по всем целым числам и проверяем не являются ли они совершенными, эта стратегия очень хорошо применима к императивным языкам, мы и сами не замечаем, как сразу же ищем алгоритм поиска решения, а не анализируем задачу. В Прологе мы должны не пытаться описать поиск решения задачи, а пытаться описать постановку задачи, чтобы сделать это руководствуйтесь правилом:

Не пытайтесь описать инструкции поиска решения, предположите, что вы уже нашли решение, а ваша задача только проверить, что решение найдено.

Как ни странно, но это стратегия прекрасно работает.
%% Декларативное определение натуральных чисел ints(0). ints(X) :- ints(Y), X is Y + 1. %% Совершенное число - это 1) натуральное число 2) сумма делителей равна числу perfect_number(X) :- ints(X), Y is X - 1, calculatesum_divisors_till(Sum, X, Y), Sum = X. %% Проверка суммы делителей 1-й аргумент Сумма, 2-й - число для которого ищем делители, %% 3-е - число до которого ищем делители calculatesum_divisors_till(0, _NumberToDivide, 0). calculatesum_divisors_till(Sum, NumberToDivide, Till) :- Till > 0, Rem is NumberToDivide mod Till, Rem = 0, Ts is Till - 1, calculatesum_divisors_till(SumPrev, NumberToDivide, Ts), Sum is SumPrev + Till. calculatesum_divisors_till(Sum, NumberToDivide, Till) :- Till > 0, Rem is NumberToDivide mod Till, Rem > 0, Ts is Till - 1, calculatesum_divisors_till(Sum, NumberToDivide, Ts).

Вставляем исходный текст в файл, запускаем интерпретатор и компилируем его (через запрос:-compile("путь_к_файлу/perfect_numbers.pl"). Пишете запрос :- perfect_number(X). и интерпретатор выдает ответ, при нажатии ";" выдает следующий. Обратите внимание запрос может быть :- perfect_number(X), X > 6 . Тогда все ответы будут больше 6. Конечно программа работает не оптимально, сама проверка может быть упрощена с использованием простых делителей, попробуйте.

Пример №2 - генерация перестановок.

Для постановки и решения этой задачи нам понадобятся понятие списков. Списки не являются базовым понятиям языка, между списками можно провести прямую аналогию со связными списками в C. Вернемся к определению терма как к рекурсивной структуре данных.
%% Определим пустой список как объект nil list(nil). %% Определим список из одного элемента 1 list(t(1, nil)). %% Определим список из элементов 1, 2, 3 list(t(1, t(2, t(3, nil)))). %% Опишем к примеру процедуру поиска в списке %% 1. результат находится в голове списка (1-й элемент) %% _ - означает незначимую для нас переменную member(X, t(Y, _)) :- X = Y. %% 2. результат не первый элемент, но содержится в хвосте списка после первого элемента member(X, t(_, Tail)) :- member(X, Tail).

Как многие бы сказали обычная рекурсия и чтобы списки не выглядели как-то особенно в Прологе существует синтаксический сахар для них: nil можно записать , t(1, nil) - , t(1, t(2, nil)) - , t(1, Sublist) - , t(1, t(2, Sublist)) - . Рекомендуется пользоваться синтаксическим сахаром для списков, потому как внутреннее название термов может отличаться (чаще всего терм называется ".").
%% 1. результат находится в голове списка (1-й элемент) member(X, ). %% 2. результат не первый элемент, но содержится в хвосте списка после первого элемента member(X, [_| Tail]) :- member(X, Tail).
Вернемся к исходной задаче генерации перестановок. Все прекрасно помнят, что количество перестановок n!, но вот дай эту задачу большинству программистов и все начнут судорожно вспоминать и говорить, что писали это в школе и забыли как делается перебор. В среднем алгоритм появляется после стараний и мучений через минут 20. При знании Пролога этот алгоритм пишется за 2 минуты или не пишется вообще:)

Как же решить на Прологе? Воспользуемся правилом не поиска решения, а проверки, что решение найдено. Предикат perm(Source, Permutation) - где Source исходный список, Permutation - перестановка.

%% Если исходный список пустой то существует одна перестановка пустой список perm(, ). %% 1-й элемент перестановки должен содержаться в исходном списке, %% при чем его надо сразу исключить из оригинального списка, %% остальные элементы должны быть перестановкой перестановкой %% оставшегося оригинального списка perm(Source, ) :- member_list_exclude(Element, Source, SourceExcluded), perm(SourceExcluded, Tail). %% Проверка того, что элемент содержится в списке, а 2-й список является списком без элемента %% Название предиката member_list_exclude соответствует порядку аргументов %% 1-й - элемент, 2-й - список, 3-й - список без элементов member_list_exclude(X, , L). member_list_exclude(X, , ) :- member_list_exclude(X, L, Ls).
Запрос :-perm(, X) генерирует все перестановки. Интересно, что запросы симметричны :-perm(X, ) относительно аргументов, правда данный запрос зависает и чтобы он работал необходимо поменять member_list_exclude и perm местами в perm.

Пример №3 - генерация сочетаний.

Генерация сочетаний по простоте реализации похожа на генерацию перестановок. Нам понадобится предикат member/2 - принадлежность элемента списку. Предположим у нас есть 2 списка: 1-й исходный список, 2-й - предполагаемое сочетание, необходимо проверить правильность сочетания. Элементы сочетания располагаются в порядке исходного списка.

Member(X, ). member(X, [_|L]) :- member(X, L). comb(, ). %% Вариант 1: 1-й элемент сочетания содержится в исходном списке comb(, ) :- comb(List, Tail). %% Вариант 2: сочетание является правильным сочетанием хвоста списка, %% то есть 1-й элемент исходного списка не содержится в сочетании comb([_|List], Tail) :- comb(List, Tail).

Пример №4 - сортировка.

Данный пример рассмотрим достаточно подробно и попытаемся провести оптимизацию первичного решения. Процесс написания на Прологе выглядит следующим образом: 1) первичное описание задачи и получение переборного решения 2) логическая оптимизация перестановкой предикатов справа 3) логическая оптимизация введения упрощенных проверок или удаление лишних условий 4) введение эвристик и оптимизация отдельних случаев путем отсечений.

Вариант 1. Сортировка наивная : первый элемент отсортированного массива должен быть минимальным, остальные элементы должны быть отсортированы. Первый массив исходный, второй массив отсортированный исходный.

Sort(, ). sort(List, ) :- min_list_exclude(Min, List, Exclude), sort(Exclude, SortRest). %% Рекурсивно исключаем минимальное число, если в списке одно число исключаем его min_list_exclude(M, [M], ). min_list_exclude(Min, , ExcludeRes) :- min_list_exclude(Ms, L, Exclude), find_result(result(M, L), result(Ms, ), result(Min, ExcludeRes)). %% Дополнительный предикат для определения пары с минимальным ключом find_result(result(M, L), result(Ms, _), result(M, L)):- M < Ms. find_result(result(M, _), result(Ms, Exclude), result(Ms, Exclude)):- Ms =< M.
Можно заметить, что сложность данного алгоритма квадратичная и основная проблема в том, что мы каждый раз ищем минимальный элемент, не сохраняя при этом никакой полезной информации.
Отметим также, что мы пытаемся определить, что такое 1-й элемент отсортированного массива.

Вариант 2. Быстрая сортировка. Посмотрим на проблему со второй стороны и попытаемся определить место 1-го элемента списка в отсортированном массиве (применим рекурсию к исходному массиву).

Sort_b(, ). sort_b(, List) :- split(T, R, Less, Great), sort_b(Less, LessSort), sort_b(Great, GreatSort), append(LessSort, , List). %% Разделяем массив на 2 массива больше и меньше split(_, ,, ). split(T, ,, Great) :- M < T, split(T,R, Less,Great). split(T, ,Less, ) :- M >= T, split(T,R, Less,Great). %% Склеиваем 2 списка append(, M, M). append(, Right, ) :- append(Left, Right, Res).
Можно заметить, что мы улучшили результаты сортировки, так как быстрая сортировка заведомо быстрее пузырьковой. Для того, чтобы еще улучшить результаты, мы можем вспомнить сортировку слияниями, которая в любом случае дает O(n lg n), но к сожалению данная сортировка применима только к массивам, а не к связным списка, с которыми мы работаем. Единственный вариант использовать дополнительную структуру данных для хранения - дерево.

Вариант 3. Сортировка с использованием бинарного дерева.

Для данного вида сортировки переведем исходный список в бинарное дерево, а затем, воспользовавшись обходом дерева слева, получим отсортированный массив. Дерево будем представлять рекурсивным термом tree(Object, LeftSubTree, RightSubTree) .
sort_tree(, nil). sort_tree(, Tree) :- sort_tree(L, LTree), plus(X, LTree, Tree). %% Добавление в элемента в дерево plus(X, nil, tree(X, nil, nil)). plus(X, tree(O, L, R), tree(O, ResL, R)) :- O >= X, plus(X, L, ResL). plus(X, tree(O, L, R), tree(O, L, ResR)) :- O < X, plus(X, R, ResR). sort_t(X, Y) :- sort_tree(X, Tree), tree_list(Tree, Y). append_list(, L, L). append_list(, R, ) :- append_list(L, R, T). tree_list(nil, ). tree_list(tree(X, L, R), List) :- tree_list(L, ListL), tree_list(R, ListR), append_list(ListL, , List).

Вариант 4. Сортировка с использованием сбалансированного бинарного дерева.

Проблема использования бинарного дерева такая же как использования быстрой сортировки. Метод не гарантирует оптимальной работы. В случае бинарного дерева, дерево может быть разбалансировано и процедура добавления элемента в него может быть линейна, а не логарифмична. Специально для этого выполняются процедуры балансировки дерева, ниже для ознакомления будет приведен алгоритм с использованием АВЛ-дерева .

Sort_btree(X, Y) :- sort_tree(X, Tree), tree_list(Tree, Y). tree_list(nil, ). tree_list(tree(X, L, R, _), List) :- tree_list(L, ListL), tree_list(R, ListR), append(ListL, , List). sort_tree(, nil). sort_tree(, Tree) :- sort_tree(L, LTree), plus_tree(X, LTree, Tree). construct_tree(A, AL, AR, tree(A, AL, AR, ADepth)) :- diff(AL, AR, _, ADepth). diff(AL, AR, ADiff, ADepth) :- depth_tree(ALs, AL), depth_tree(ARs, AR), ADiff is ALs - ARs, max_int(ALs, ARs, AD), ADepth is AD + 1. max_int(A, B, A) :- A > B. max_int(A, B, B) :- A =< B. append(, L, L). append(, R, ) :- append(L, R, T). depth_tree(0, nil). depth_tree(X, tree(_, _, _, X)). plus_tree(X, nil, tree(X, nil, nil, 1)). plus_tree(X, tree(O, L, R, _), Res) :- O >= X, plus_tree(X, L, ResL), diff(ResL, R, Diff, Dep), balance_tree(tree(O, ResL, R, Dep), Diff, Res). plus_tree(X, tree(O, L, R, _), Res) :- O < X, plus_tree(X, R, ResR), diff(L, ResR, Diff, Dep), balance_tree(tree(O, L, ResR, Dep), Diff, Res). %% No rotations balance_tree(Tree, ADiff, Tree) :- ADiff < 2, ADiff > -2. %% Small right rotation balance_tree(tree(A, tree(B, BL, BR, _), AR, _), ADiff, Result) :- ADiff > 1, diff(BL, BR, BDiff, _), BDiff >= 0, construct_tree(A, BR, AR, ASubTree), construct_tree(B, BL, ASubTree, Result). %% Big right rotation balance_tree(tree(A, tree(B, BL, BR, _), AR, _), ADiff, Result) :- ADiff > 1, diff(BL, BR, BDiff, _), BDiff < 0, BR = tree(C, CL, CR, _), construct_tree(B, BL, CL, BSubTree), construct_tree(A, CR, AR, ASubTree), construct_tree(C, BSubTree, ASubTree, Result). %% Small left rotation balance_tree(tree(A, AL, tree(B, BL, BR, _), _), ADiff, Result) :- ADiff < -1, diff(BL, BR, BDiff, _), BDiff =< 0, construct_tree(A, AL, BL, ASubTree), construct_tree(B, ASubTree, BR, Result). %% Big left rotation balance_tree(tree(A, AL, tree(B, BL, BR, _), _), ADiff, Result) :- ADiff < -1, diff(BL, BR, BDiff, _), BDiff > 0, BL = tree(C, CL, CR, _), construct_tree(B, CR, BR, BSubTree), construct_tree(A, AL, CL, ASubTree), construct_tree(C, ASubTree, BSubTree, Result).
Данный пример не является достаточно выразительным для реализации на Прологе, хотя и дает представление о программах среднего объема. Для тренировки можно реализовать пузырьковую сортировку или сортировку вставками, оставим это на усмотрение читателя.

Пример №5 - Задача о переливаниях.

В качестве следующей задачи рассмотрим классическую задачу о состояниях, эта задача гораздо лучше отражает преимущества использования Пролог. Общая постановка задачи: даны некоторые емкости с водой, необходимо путем переливаний получить определенное количество воды в некоторой емкости. Для примера возьмем 3 кувшина емкостью 12 литров, 8 литров, 5 литров, наполним 1-й полностью, то есть 12 литрами и поставим задачу получить 6 литров . Для начала попытайтесь решить эту школьную задачу при помощи ручки и листка бумаги :)

Прежде чем генерировать различные алгоритмы и пытаться их применить к задаче, давайте сначала перепишем условия в терминах Пролога. Опишем емкость как терм sosud(Id, MaximumCapacity, CurrentCapacity) , состояние системы опишем как список емкостей. Пример . Теперь опишем запрос:

%% solve_pr_wo(InitialState, Goal, Steps). :- solve_pr_wo(, sosud(X, _, 6), Steps).

Обратите внимание, что Goal = sosud(_, _, 6), то есть нам не важно какой емкости сосуд главное чтобы в нем было именно 6 литров.

Теперь когда нам все известно опишем способ проверки решения, считая что шаги заданы в переменной Steps.

%% Для получения состояния не требуется ни одного шага, %% значит один из сосудов находится в списке solve_pr_wo(State, Goal, ) :- member(Goal, State). %% Первый шаг это перелить из Sosud в Sosud2 и получить состояние %% первого сосуда ResSosud, а второго ResSosud2. %% Конкретный пример шага: %% mv(sosud(1, 12, 12) -> sosud(2, 8, 0), sosud(1, 12, 4) -> sosud(2, 8, 8)). solve_pr_wo(State, Goal, ) :- %% В первую очередь проверка домена, что сосуды действительно %% содержатся в текущем состоянии и они не равны друг другу member(Sosud, State), member(Sosud2, State), not(Sosud = Sosud2), %% Осуществление самого переливания, здесь %% участвуют все 4 переменных шага mv(Sosud, Sosud2, ResSosud, ResSosud2), %% Замена состояния сосудов в списке состояний по очереди replace(Sosud, State, ResSosud, State2), replace(Sosud2, State2, ResSosud2, StateX), %% Дальнейшие шаги должны выполняться по рекурсии solve_pr_wo(StateX, Goal, Steps). %% На самом деле обычная замена элемента в списке %% replace(ElementToReplace, InList, ElementToReplaceWith, OutList). replace(S, , X, ). replace(S, , X, ) :- replace(S, L, X, Ls). %% Процедура переливания - 2 варианта %% исходный сосуд будет исчерпан или целевой наполнен %% Опустошение первого сосуда во второй mv(sosud(Id1, Max1, Current), sosud(Id2, Max2, Current2), sosud(Id1, Max1, 0), sosud(Id2, Max2, Current3)) :- Current > < Max2. %% Переливание из первого сосуда до краев второго mv(sosud(Id1, Max1, Current), sosud(Id2, Max2, Current2), sosud(Id1, Max1, Current3), sosud(Id2, Max2, Max2)) :- Current > 0, Current3 is Current2 + Current - Max2, Current3 >= 0.

Дополнения, может показаться что проверка домена необязательно, ведь если шаги по переливанию верны, то можно не проверять, что они описывают. На самом деле полнота проверки серьезно улучшает шансы программы заработать правильно. Правильнее даже сказать так, с избыточной проверкой программа работать будет, иногда даже более оптимизировано, чем без, но с недостаточной проверкой программа при некоторых входных данных будет выдавать абсолютно неправильные результаты или зависать.

Что же, описание программы написано - можно запустить. Не стоит удивляться программа не заработает, оно попросту зависнет:) Это не так плохо как может показаться, потому что если бы программа не зависла, то она выдала бы правильный ответ. Следует разобраться почему же она зависла и здесь нам на помощь придет понимание как же Пролог разворачивает правила, чтобы найти решение. На самом деле, не надо иметь голову способную запомнить до 10 точек возврата, чтобы понять, что каждый следующий раз когда solve_pr_wo -> вызывает по рекурсии solve_pr_wo, он вызывает 2 предиката member/2, которые всегда выдают одно и то же 1-й и 2-й сосуд (предикат not вызывает backtracking и не позволяет member выбрать 1-й и 1-й сосуд). То есть алгоритм постоянно переливает из 1-го во 2-й и обратно.

Для того, чтобы разрешить эту нелепость, на ум сразу приходит запретить делать одно и то же действие 2 раза, то есть иметь истории состояний и если состояние уже встречалось, то запретить его повторное попадание. Получается, что мы сужаем множество допустимых стратегий переливания, исключая повторения. На самом деле сужая множество стратегий, мы не сужаем множество допустимых состояний системы, то есть решений, что не трудно доказать.

Полная версия программа с распечаткой состояний и единственным предикатом для вызова solution:

Write_list(). write_list() :- writeln(X), write_list(L). solution:- solve_pr(, sosud(_, _, 6), , Steps), write_list(Steps). replace(S, , X, ). replace(S, , X, ) :- replace(S, L, X, Ls). %% будем считать стратегией переливания не сами шаги, а просто конечные состояния %% зная начальное и конечное состояние, не трудно догадаться, какой шаг был выполнен solve_pr(State, Goal, _, ) :- member(Goal, State). solve_pr(State, Goal, History, ) :- member(Sosud, State), member(Sosud2, State), not(Sosud = Sosud2), mv(Sosud, Sosud2, ResSosud, ResSosud2), replace(Sosud, State, ResSosud, State2), replace(Sosud2, State2, ResSosud2, StateX), %%% та самая проверка конечного состояния not(member(StateX, )), solve_pr(StateX, Goal, , Steps). %% mv(sosud(_Id, Max, Current), sosud(_Id2, Max2, Current2), ...,...). %% Опустошение первого сосуда во второй mv(sosud(Id1, Max1, Current), sosud(Id2, Max2, Current2), sosud(Id1, Max1, 0), sosud(Id2, Max2, Current3)) :- Current > 0, Current3 is Current2 + Current, Current3 =< Max2. %% Переливание из первого сосуда до краев второго mv(sosud(Id1, Max1, Current), sosud(Id2, Max2, Current2), sosud(Id1, Max1, Current3), sosud(Id2, Max2, Max2)) :- Current > 0, Current3 is Current2 + Current - Max2, Current3 >= 0.

Все теперь работает! Как упражнение можно модифицировать программу, чтобы она находила переливания за оптимальное число шагов. Можете поэкспериментировать вот на этих задачках .

Замечание : ярые сторонники императивного программирования заметят, что все, что мы сделали это перебор всех состояний с возвратами (проход в глубину), причем без использования эвристик, и будут абсолютно правы. Дело в том, что мыслить в Прологе нужно как раз не перебором, а описанием задачи и описанием проверки решения, а к императивности вычислений всегда нужно возвращаться для оптимизации, если она нужна! Двойственность природы - не минус, а плюс. Стоит также отметить, что крупные Пролог системы, очень хорошо адаптированы для поиска состояний с возвратами.

Заключение

Хотелось бы отметить, что задачи рассмотренные в данной статье являются этюдами для программирования на Прологе. Так как большинство из них занимает около 10-15 строк, то программист на Прологе в состоянии воспроизвести их по памяти при достаточном частом порешевании их. А возвращаться к ним обязательно стоит, так как это напоминает об искусстве программирования (точно так же как быстрая сортировка на C). Более сложные и более прикладные задачи для повседневного использования будут рассмотрены позже.

В конце аж 2 задачки на приз :

1. Как известно в функциональном и логическом всячески пытаются избежать программ с side эффектами, оборачивают их в монады, придумывают специальные концепции. Стандартная проблема - это проблема внешнего мира, например, запись данных в файл, невозможно откатить запись в файл или отменить отсылку нескольких байт по сокету, а следовательно бэктрекинг будет работать не совсем корректно. Совет один - не используйте для этих целей Пролог. Но есть такие предикаты, которые очень хороши и специфичны для Пролога, но имеют side effect. Пример assert (asserta, assertz): он добавляет в базу правил (фактов) простое правило (факт). Пример assert(prime(3)) : добавляет факт, что 3 простое число и запрос :-prime(X) , теперь будет выдавать 3, даже при пустой исходной программе.

   Задача : написать декларативную версию assert , то есть при возврате программы по бэктрекингу факт не должен оставаться в памяти, а должен работать как логическое предположение.

   Пример работы : запрос c(X) должен выдавать одно число 4 для следующей программы!
   a(X) :- b(Y), X is Y + 1 . c(X) :- my_assert(b(3)), a(X). c(X) :- b(X).

2. В классической математической логике 2 теориям уделяется гораздо больше внимание, чем всем остальным - это теория множеств и теория предикатов . Между ними существуют определенная связь, одно выражается через другое и наоборот. Например, предикат - это множество значений на которых он истинен, и наоборот множество - это предикат принадлежности. Традиционная реляционная теория баз данных оперирует множествами, а Пролог оперирует - предикатами. В общем, задача состоит в том, чтобы выразить абсолютно традиционную для теории множеств операцию - операцию взятия множества всех подмножеств .

   Задача : дан некоторый одноместный предикат a/1 (в общем случае множество элементов не ограничено, может быть бесконечно), написать предикат subset_a/1, который будет выдавать подмножества, состоящие из элементов множества a.

   Пример : запрос subset_a(X) выдает X = , X = , X = , X = (порядок не важен):
   a(1). a(2). subset_a(X) :- ....?

Спасибо за внимание.

Теги: Добавить метки

Тема 3. Язык программирования ПРОЛОГ

Лекция № 2

Язык программирования Visual Prolog

2. Представление знаний, структуры данных в программах на языке Пролог.

3. Функциональные возможности Visual Prolog

1. Основные конструкции языка Visual Prolog, разделы программы, дескриптивный, процедурный и машинный смысл программы на Прологе

Краткая историческая справка:

В начале 70 х годов группа специалистов Марсельского университета во главе с А. Колмероэ разработали специализированную систему для доказательств теорем на базе языка Фортран, которую использовали для обработки высказываний на естественном языке. В начале 80 годов в Отделении Вычислительных наук Датского Технического Университета сформировался коллектив программистов, которым в 1982 году был разработан интерпритатор языка пролог для VAX. В 1984 Лео Йенсен, Джон Гофман, Финн Гронсков разработали компилятор для IBM PC возникла фирма PDC (Prolog Development Center). Фирма Borland до 1990 Turbo Prolog затем права переданы PDC. С 1993 года под руководством Виктора Юхтенко в разработке Visual Prolog принимает участие группа PDC из СПб. Возглавляют проект в настоящее время Лео Йенсен, Томас Линдер Пулс, Виктор Юхтенко, Юрий Ильин.

1. Основные конструкции языка Visual Prolog

Имена

a. В Прологе, напомним, имена используются для обозначения символических кон­стант, доменов, предикатов и переменных. Имя состоит из буквы (или знака под­черкивания), за которой следует любая комбинация нуля или более букв, цифр или знаков подчеркивания. На имя накладываются два важных ограничения:

b. О имена символических констант должны начинаться со строчной буквы;

c. имена переменных должны начинаться с прописной буквы или знака подчерки­вания.

За исключением этих ограничений, вы можете использовать прописные и строчные буквы в программе как угодно. Например, можно сделать имя более читабельным, смешивая большие и маленькие буквы, как в переменной

MyLongestVariableNameSoFar

или используя знаки подчеркивания:

pair_who_might_make_ar_happy_couple (henry_yiii, ann_boleyn)

Компилятор Visual Prolog, кроме как для первой буквы, не делает отличий между прописными и строчными буквами. Это означает, что две переменные

одинаковы.

Ключевые слова

Следующие слова являются зарезервированными и их нельзя использовать как име­на, определенные пользователем:

abstract elsedef ifndef procedure

align endclass implement protected

as enddef include predicates

and erroneous language reference

class facts multi single

clauses failure nocopy static

constants global nondeterm struct

database goal object this

Специально определенные предикаты

Следующие предикаты обрабатываются компилятором специальным образом; эти имена нельзя переопределять в программе:

chain_insertafter

2. Разделы программы

Программа на языке Visual Prolog состоит из модулей, каждый из которых содержит несколько разделов. Раздел программы идентифицируется ключевым словом, как показано в табл. 23.1.

Опции компилятора Опции компилятора, заданные в начале модуля

constants Нуль или более символических констант

domains Нуль или более объявлений доменов

facts Нуль или более объявлений предикатов базы данных

predicates Нуль или более объявлений предикатов

goal Цель программы

clauses Нуль или более предложений

class Нуль или более объявлений открытых (и защищенных) предикатов, фактов и доменов

implement Нуль или более объявлений закрытых предикатов, фактов и доменов. Нуль или более предложений, реализующих откры­тые и закрытые предикаты (и инициализирующих факты)

abstract class Нуль или более объявлений открытых предикатов и доменов. не должны иметь реализацию

Чтобы создать программу, вы должны в ней указать цель. Программе необходимы, по меньшей мере, разделы predicates и clauses . Большинству программ нужен раздел domains для объявления списков, сложных структур и ваших собственных доменов.

При модульном программировании вы можете ставить перед ключевыми словами domains, predicates и facts ключевое слово global, указывая, что последующие объявления имеют глобальную область видимости и объявленные имена действи­тельны во всех программных модулях, которые включают объявления этих глобаль­ных разделов.

Программа может содержать несколько разделов domains, predicates, facts и clauses, а также несколько объявлений и реализаций классов,

Секция объявления объектов предметной области (domains sec­tion), которые будут использоваться в логической программе, например:

title, author = symbol pages = unsigned

секция объявления предикатов (predicates section), которые будут использоваться в логической программе, например:

book(title, pages) written_by(author, title) long_novel(title)

Секция логических предложений (clauses section), в которой указываются факты и правила, используемые системой Prolog для поиска решений поставленных перед ней задач, например:

секция цели (goal section), в которой формулируется задача для системы Prolog, например:

3. Дескриптивный, процедурный и машинный смысл программы на Прологе.

Обычно программа на Прологе не является последовательностью действий, - она представляет собой набор фактов с правилами, обеспечивающими получение заключений на основе этих фактов. По­этому Пролог известен как декларативный язык.

Программы на языке Пролог состоят из двух типов фраз: фактов и правил, также называемых предложениями.

· Факты - это отношения или свойства, о которых известно, что они имеют значение "истина".

· Правила - это связанные отношения; они позволяют Прологу логически вы­водить одну порцию информации из другой. Правило принимает значение "истина", если доказано, что заданный набор условий является истинным.

2. В Прологе все правила имеют 2 части: заголовок и тело, разделенные специаль­ным знаком: -.

· Заголовок - это факт, который был бы истинным, если бы были истинными несколько условий. Это называется выводом или зависимым отношением.

· Тело - это ряд условий, которые должны быть истинными, чтобы Пролог мог доказать, что заголовок правила истинен.

факты и правила- практически одно и то же, кроме того, что факты не имеют явного тела. Факты ведут себя так, как если бы они имели тело, которое всегда истинно.

Пролог всегда ищет решение, начиная с первого факта и/или правила, и просматри­вает весь список фактов и/или правил до конца.

Механизм логического вывода Пролога берет условия из правила (тело правила) и просматривает список известных фактов и правил, пытаясь удовлетворить условиям. Если все условия истинны, то зависимое отношение (заголовок правила) считается истинным. Если все условия не могут быть согласованы с известными фактами, то правило ничего не выводит.

Пролог базируется на предложениях Хорна, являющихся подмножеством формаль­ной системы, называемой логикой предикатов. Логика предикатов - это простейший способ объяснить, как "работает" мышление, и она проще, чем арифметика, которой вы давно пользуетесь.

Пролог использует упрощенную версию синтаксиса логики предикатов, он прост для понимания и очень близок к естественному языку.

Язык Пролог не предназначен для программирования задач с большим количеством арифметических операций. Для этого используются процедурные языки программирования. Однако в любую Пролог-систему включаются все обычные арифметические операторы:

Сложение - вычитание * умножение / деление mod остаток от деления целых чисел div целочисленное деление

Пролог включает механизм вывода, который основан на сопоставлении образцов. С помощью подбора ответов на запросы он извлекает хранящуюся (известную) ин­формацию. Пролог пытается проверить истинность гипотезы (другими словами - ответить на вопрос), запрашивая для этого информацию, о которой уже известно, что она истинна

Одной из важнейших особенностей Пролога является то, что, в дополнение к логи­ческому поиску ответов на поставленные вами вопросы, он может иметь дело с аль­тернативами и находить все возможные решения. Вместо обычной работы от начала программы до ее конца, Пролог может возвращаться назад и просматривать более одного "пути" при решении всех составляющих задачу частей.

2. Представление знаний, структуры данных в программах на языке Пролог.

2. структуры данных в программах на Прологе.

1. Представление знаний о предметной области в виде фактов и правил базы знаний Пролога.

Деревья относятся к рекурсивные структурам данных

Тип данных является рекурсивным, если он допускает структуры, содержащие такие же структуры, как и они сами.

Наиболее важным рекурсивным типом данных является список, хотя он и не выгля­дит непосредственно рекурсивной конструкцией.

Visual Prolog позволяет определить действительно рекурсивные типы, в которых ука­затели создаются и обрабатываются автоматически. Например, можно определить дерево следующим образом:

treetype = tree(string, treetype, treetype)

Эта декларация говорит о том, что дерево записывается как функтор tree, аргумен­тами которого являются строка и два других дерева.

Внутренняя база фактов (данных)

Внутренняя база фактов состоит из фактов, которые вы можете непосредственно добавлять и удалять из вашей программы на Visual Prolog во время ее исполнения. Вы можете объявлять предикаты, описывающие внутреннюю базу данных в разделе facts программы и применять эти предикаты таким же образом, как используются предикаты, описанные в разделе predicates.

Для добавления новых фактов в базу данных в Visual Prolog используются предикаты assert, asserta, assertz, а предикаты retract и retractall служат для удаления существующих фактов. Вы можете изменить содержание вашей базы фактов, снача­ла удалив факт, а потом вставив новую версию этого факта (или совершенно другой факт). Предикаты consult/1 и consult/2 считывают факты из файла и добавляют их к внутренней базе данных, a save/1 и save/2 сохраняют содержимое внутренней базы фактов в файле.

Visual Prolog интерпретирует факты, принадлежащие к базе данных, таким же обра­зом, как обычные предикаты. Факты предикатов внутренней базы фактов хранятся в таблице, которую можно легко изменять, тогда как обычные предикаты для дос­тижения максимальной скорости компилируются в двоичный код.

Ключевое слово facts (это синоним устаревшего слова database) определяет начало объявления раздела facts

Внешние базы данных в Visual Prolog

Система внутренних баз данных Visual Prolog, использующая предикаты asserta, assertz, retract и retractall, является простой и удобной. Однако она уступает в скорости работы с большими базами данных, отчасти из-за этих соображений была создана система внешних баз данных, с помощью которой можно, например, создать:

Систему управления запасами с большим количеством записей;

Экспертную систему со многими отношениями и небольшим количеством запи­сей сложной структуры;

Учетную систему для запоминания больших текстов в базе данных;

Пользовательскую базу, в которой данные связаны не реляционным путем.

2. структуры данных в программах на Прологе

Списки и рекурсия

Обработка списков, т. е. объектов, которые содержат произвольное число элемен­тов - мощное средство Пролога. В этой главе объясняется, что такое списки и как их объявлять. Затем приводится несколько примеров, в которых показано, как можно использовать обработку списков в задачах. Далее определяются два извест­ных предиката Пролога - member (член) и append (объединение) при рассмотрении процедурных и рекурсивных аспектов обработки списков.

После этого определяется стандартный предикат Visual Prolog - findall, который дает возможность находить и собирать все решения для одной цели.

Что такое список?

В Прологе список - это объект, который содержит конечное число других объектов. Списки можно грубо сравнить с массивами в других языках, но, в отличие от масси­вов, для списков нет необходимости заранее объявлять их размер.

Конечно, есть другие способы объединить несколько объектов в один. Если число объектов заранее известно, то вы можете сделать их аргументами одной составной структуры данных. Если число объектов не определено, то можно использовать ре­курсивную составную структуру данных, такую как дерево. Но работать со списками обычно легче, т. к. Visual Prolog обеспечивает для них более четкую запись.

Каждая составляющая списка называется элементом. Чтобы оформить списочную структуру данных, надо отделить элементы списка запятыми и заключить их в квад­ратные скобки. Вот несколько примеров:

["valerie ann", "Jennifer caitlin", "benjamin thomas"]

Объявление списков

Чтобы объявить домен для списка целых, надо использовать декларацию домена, такую как:

integerlist = integer*

Символ (*) означает "список чего-либо"; таким образом, integer* означает "список целых".

Обратите внимание, что у слова "список" нет специального значения в Visual Prolog. С тем же успехом можно назвать список "Занзибаром". Именно обозначение * (а не название), говорит компилятору, что это список.

Элементы списка могут быть любыми, включая другие списки. Однако все его эле­менты должны принадлежать одному домену. Декларация домена для элементов должна быть следующего вида:

elementlist = elements*

Здесь elements имеют единый тип (например: integer, real или symbol) или явля­ются набором отличных друг от друга элементов, отмеченных разными функторами. В Visual Prolog нельзя смешивать стандартные типы в списке. Например, следующая декларация неправильно определяет список, составленный из элементов, являющих­ся целыми и действительными числами или идентификаторами:

Головы и хвосты

Список является рекурсивным составным объектом. Он состоит из двух частей - головы, которая является первым элементом, и хвоста, который является списком, включающим все последующие элементы. Хвост списка - всегда список, голова списка - всегда элемент. Например:

голова [а, b, с] есть a

хвост [а, b, с] есть

Что происходит, когда вы доходите до одноэлементного списка? Ответ таков

голова[с] есть с

хвост [с] есть

Работа со списками

В Прологе есть способ явно отделить голову от хвоста. Вместо разделения элементов запятыми, это можно сделать вертикальной чертой "|". Например:

[а, b, с] эквивалентно [а| ] и, продолжая процесс,

[а | ] эквивалентно [а | ]], что эквивалентно [а| ] ]

Можно использовать оба вида разделителей в одном и том же списке при условии, что вертикальная черта есть последний разделитель. При желании можно набрать [а, b, с, d] как [а, b [с, d] ].

Использование списков

Список является рекурсивной составной структурой данных, поэтому нужны алго­ритмы для его обработки. Главный способ обработки списка - это просмотр и об­работка каждого его элемента, пока не будет достигнут конец.

Алгоритму этого типа обычно нужны два предложения. Первое из них говорит, что делать с обычным списком (списком, который можно разделить на голову и хвост), второе - что делать с пустым списком.

Подсчет элементов списка

Проверка нахождения в списке

3. Функциональные возможности Visual Prolog

1. Модульное программирование

2. объектный механизм

3. Средства создания графического интерфейса

1. Модульное программирование

Способность системы работать с программами, разбитыми на модули, - это еще одна положительная черта Visual Prolog. Вы можете писать, компоновать и компи­лировать модули раздельно, а затем связывать их вместе, чтобы создать одну выпол­няемую программу. Если вам надо изменить программу, то достаточно только отре­дактировать и перекомпилировать отдельные модули, а не всю программу в целом. Это вы непременно оцените при написании больших программ. Кроме того, мо­дульное программирование имеет еще и такое преимущество - по умолчанию все имена предикатов и доменов являются локальными. Это значит, что различные модули могут использовать одинаковые имена для разных целей. Visual Prolog ис­пользует две концепции для управления модульным программированием: глобальные объявления и проекты.

Глобальные объявления

По умолчанию все имена, используемые в модуле, являются локальными. Visual Prolog-программы взаимодействуют через границы модулей при помощи предикатов, определенных в разделах global predicates и в классах. Домены, определенные в этих глобальных разделах, должны быть определены как глобальные домены, либо должны быть стандартными доменами.

Начиная с версии 5.2, Visual Prolog обеспечивает управление глобальными объявлениями. А именно:

Главный модуль проекта (с разделом цели goal) должен содержать объявления всех глобальных доменов (и разделов глобальных фактов), объявленных во всех подмодулях проекта;

Любой другой проектный модуль содержит объявления только тех глобальных доменов, которые используются в этом модуле;

Глобальные объявления могут помещаться после локальных;

Если изменяется какое-либо глобальное объявление, то должны быть перекомпи­лированы только модули, включающие это объявление.

Глобальные домены

Вы делаете домен глобальным, записав его в разделе global domains. Во всем ос­тальном глобальные домены аналогичны локальным.

Visual Prolog версии 5.2 предоставляет усовершенствованное управление глобальны­ми доменами. Теперь не требуется, чтобы все модули содержали одинаковые объявления всех глобальных доменов в определенном порядке (в PDC Prolog и в версиях Visual Prolog до 5.2 для проверки этой идентичности использовалась специальная утилита chkdoms. exe). Теперь же вам нужно следовать двум правилам:

Только главный модуль проекта (с разделом цели) должен содержать объявления всех глобальных доменов (и разделов глобальных фактов), объявленных во всех подмодулях проекта;

Любой другой проектный модуль содержит объявления только тех глобальных доменов, которые используются в этом модуле.

Это дает следующие принципиальные преимущества:

Возможность создания и использования заранее скомпилированных библиотек (использующих глобальные домены);

Уменьшение времени компиляции: если изменяется какое-либо глобальное объ­явление, то должны быть перекомпилированы только модули, включающие это объявление;

Программы могут использовать больше доменов, т. к. модуль может включать только те глобальные домены, которые действительно используются в этом модуле.

Среда визуальной разработки Visual Prolog предоставляет гибкий автоматический механизм для управления включением объявлений глобальных доменов в модули проекта. Ядро этого механизма - диалоговое окно File Inclusion for Module, которое активизируется при создании нового модуля. Для небольших проектов вы можете использовать упрощенную стратегию обеспечения включения всех глобальных доме­нов в каждый проектный модуль. Для этого вам нужно:

Глобальные секции фактов

Раздел facts будет глобальным, если перед ключевым словом facts (можно исполь­зовать и устаревшее ключевое слово database) вставлено ключевое слово global.

Замечание

Размещать обязательно требующиеся инициализирующие предложения для single-фактов из глобальных секций фактов (баз данных) можно только после раз­дела goal в главном модуле проекта.

Поскольку Visual Prolog автоматически генерирует глобальный домен, соответст­вующий имени каждой глобальной секции фактов (базе данных), то все перечислен­ные правила управления глобальными доменами следует применить и к глобальным секциям фактов.

проекты

Если вы используете VDE, то эксперт приложений автоматически управляет созда­нием новых проектов и добавлением/удалением проектных модулей. Построитель программ (Make facility) VDE автоматически совершает операции компиляции и компоновки, необходимые для создания целевого модуля из исходных модулей проекта.

Следовательно, нужно объяснить здесь всего две особенности, которые будут важны в случае использования командной строки для вызова компилятора:

Как Visual Prolog-проект использует таблицу символов.

Visual Prolog-программы должны иметь цель (содержать Goal-секцию).

По умолчанию компилятор проверяет, имеет ли компилируемый файл раздел це­ли (Goal), и, если не имеет, - генерирует ошибку. Но в многомодульных проек­тах только один (главный) модуль проекта содержит раздел цели. Чтобы скомпи­лировать другие модули проекта, компилятор нужно проинформировать о том, что эти модули являются частями проекта и именно поэтому не содержат раздел цели. Это делается опцией компилятора командной строки - г.

Классы и объекты

Visual Prolog включает в себя объектный механизм, объединяющий парадигмы логи­ческого и объектно-ориентированного программирования (ООП).

Для того чтобы система могла рассматриваться как объектно-ориентированная, не­обходимо, чтобы она удовлетворяла четырем критериям. Это:

 инкапсуляция;

 наследование;

 индивидуальность.

Инкапсуляция

Необходимость инкапсуляции и модульности хорошо известны. Инкапсулированные объекты помогают создавать более структурированные и читаемые программы, по­скольку объекты могут рассматриваться как "черные ящики". Посмотрите на слож­ную программу и найдите часть, которую вы можете объявить и описать. Инкапсу­лируйте ее в объект, постройте интерфейс и продолжайте в том же духе, пока не будут объявлены все подпроблемы, составляющие программу. Когда вы разобьете всю программу на объекты и удостоверитесь, что каждый из них работает корректно, вы сможете абстрагироваться от них.

ООП также известно как программирование, управляемое данными. Фактически, вы позволяете объектам делать работу самим. Они содержат методы, которые вызыва­ются при создании объектов, при их удалении и, вообще, при любых обращениях к объектам. Методы могут вызывать и методы других объектов.

Объекты и классы

Способы хранения данных в традиционных языках программирования обычно труд­ны для понимания и не подходят для моделирования. С объектами работать гораздо проще, т. к. они близки к человеческому восприятию реальных вещей и сами по себе являются инструментом для моделирования.

Объект - гораздо более сложная структура данных, чем список. На элементарном уровне, объект - это объявление согласованных между собой данных. Это объявле­ние может содержать предикаты, которые работают с этими данными. В соответст­вии с терминологией ООП эти предикаты называются методами. Каждый класс представляет собой уникальный тип объектов и операций (методов), способных соз­давать такие объекты, удалять и манипулировать ими.

Класс - это определяемый пользователем тип объекта; класс может создавать объек­ты этого типа. Экземпляр - это фактическое состояние объекта. Вы можете опреде­лить столько экземпляров (объектов) класса, сколько вам необходимо.

Наследование

ООП - мощный инструмент для моделирования. Объекты могут быть определены на наиболее подходящем уровне абстракции . Относительно этого уровня объекты-наследники могут быть определены на более низких уровнях, или объекты-родители - на более высоких уровнях. Объект может наследовать данные и методы от объектов, определенных на более высоких уровнях. Таким образом, объекты - наиболее простой путь к созданию модульных программ.

Индивидуальность

Каждый объект уникален. Объекты изменяют свое состояние, и, т. к. состояния объ­ектов можно наблюдать только посредством их предикатов-членов (т. е. предикатов, объявленных внутри определения класса), объект идентичен лишь самому себе. Таким образом, даже если состояния двух объектов одинаковы, объекты не являются идентичными, ибо мы можем изменять состояние одного объекта, не изменяя при этом состояния другого, и в этом случае объекты становятся не идентичными.

Очень важной характеристикой объекта является то, что индивидуальность сохраня­ется, даже несмотря на изменение его атрибутов. Мы всегда получаем доступ к объ­екту через ссылку на него. К нему можно получить доступ и через множество раз­личных ссылок, а, т. к. объект идентичен только самому себе, мы можем организо­вать несколько ссылок на один и тот же объект.

Средства создания графического интерфейса

Визуальный интерфейс программирования VPI (Visual Programming Interface) - вы­сокоуровневый программный интерфейс, разработанный для облегчения создания программ на Visual Prolog, способный поддерживать сложные интерфейсы, исполь­зующие графические возможности современных операционных систем. Окна, меню, диалоговые окна, элементы управления, перья, кисти, курсоры, рисунки и т. д. - все эти ресурсы и инструментальные средства входят в состав Visual Prolog как про­стые структуры,

VPI делает возможным создание переносимого исходного кода, который может быть откомпилирован, чтобы работать в 16-разрядной конфигурации под MS Windows 3.1*, 32-разрядной - под Windows 95/98/ME, Windows NT/2000, под администратором представлений OS/2.

Управляемые событиями приложения

Современная операционная система, кроме обеспечения уровня, сервиса, активно вовлечена в процесс выполнения всех прило­жений. Приложение взаимодействует с пользователем косвенно через операционную систему. Когда пользователь делает что-либо (нажимает клавишу, перемещает мышь, щелкает на пиктограмме и т. д.), интерфейс аппаратного обеспечения генерирует событие, операционная система переводит это событие в стандартизированный формат сообщения и посылает уведомительное сообщение вызвавшему его элементу. Обычно это окно, которое является активным.

События могут достигать приложения асинхронно, поэтому приложение должно быть написано так, чтобы обеспечить целостность всех данных и процессов независимо от последовательности событий. Приложения, основанные на графическом интерфейсе пользователя, должны реагировать на свое окружение и не могут имити­ровать стандартное поведение приложений DOS. Приложения позади неактивных окон могут оставаться активными, могут писать или рисовать в своих неактивных окнах, и все это будет отображаться, если окно не закрыто или не перекрыто дру­гим. Приложение может в любое время активизировать одно из своих окон, чтобы запросить входные данные. Активное на этот момент окно становится неактивным, но его приложение продолжает работать.

Вообще, во время работы могут возникать самые разные ситуации, например, поль­зователь может получить срочный телефонный звонок. На него можно ответить, выбрав системную кнопку окна Task или меню файла и закрыв приложение. Опера­ционная система сообщает приложению о событии, посылая сообщение обработчи­ку событий окна Task . В большинстве многозадачных системах операционная сис­тема может приостановить ваше приложение в любое время. Приложение никогда не будет знать, запрашивал ли пользователь закрытие или это операционная система обнаружила сбой питания. Или если приложение хочет закрыть какое-то окно, то оно посылает этому окну запрос на закрытие CloseRequest точно так же, как поль­зователь, когда он выбирает команду Close в меню окна Task .

Конечно, вы можете уменьшить количество возможных событий и сообщений, бло­кируя пункты меню и кнопки управления. Часть обработки сообщений GUI-приложений может быть очень сложной, но это цена за большую гибкость. Про­лог и VPI существенно упрощают работу программиста по связыванию приложения с GUI операционной системы. Эксперт кода и браузер (The Code Expert and the Browser) облегчают поиск и обработку кода, который соответствует определенному событию, отвечая на определенное сообщение, и вы редко будете иметь дело с запу­танными деталями основной логики передачи сообщений.

Окна

Окно представляет собой прямоугольное пространство на экране. Окно используется приложением для вывода и ввода данных . Все пространство экрана рассматривается как специальное "экранное окно". Каждое окно разделяет экран с другими окнами, включая окна иных приложений, а иногда и операционной системы. Эти окна могут перекрывать друг друга.

Независимо от того, сколько приложений одновременно запущено, в любой момент времени активизировано лишь одно окно, т. е. только это окно может получать входные данные от пользователя. Активное окно всегда находится поверх остальных окон.

Все предикаты динамического создания окон формируют структуру в памяти, затем они отображают окно согласно этой управляющей структуре и присваивают окну дескриптор, который является уникальным номером. Дескрипторы присваиваются всем окнам, как видимым, так и скрытым. Почти все остальные VPI-предикаты в качестве входного параметра требуют дескриптор окна для доступа к нему. Загру­жаемые и готовые для использования ресурсы всех видов также имеют идентифика­торы или дескрипторы, с помощью которых к ним можно обращаться.

Каждое окно или диалоговое окно в приложении представлены не только структу­рой памяти, но также и предикатом обработчика событий окна, которому VPI посы­лает сообщения при возникновении пользовательских или системных событий, свя­занных с окном. Причем эти сообщения не обязательно синхронизированы с при­ложением. Приложение также может посылать события любому из своих обработчиков событий. В VPI названия событий из домена событий всегда имеют префикс е_.

Типы окон

Окна классифицируются по типам. Типы окон должны принадлежать домену windowtype и иметь префиксы w_ (для окон), wc_ (для элементов управления) или wd_ (для диалоговых окон). Тип окна может быть получен по дескриптору окна вызовом предиката win_GetType. Возможные типы окон перечислены.

Обычное окно документа

Дочернее окно

Окно экрана Screen

Модальное диалоговое окно

Немодальное диалоговое окно

Командная кнопка

Переключатель

Горизонтальная полоса прокрутки

Вертикальная полоса прокрутки

Поле редактирования

Статический текст

Раскрывающийся список

Поле редактирования с раскрывающимся списком

Групповой блок

Пиктограмма

Специальные (определяемые пользователем) элементы управления

Внутреннее окно, используемое во время печати

Внутреннее окно, используемое во время создания изображений

Внутреннее окно, используемое во время создания метафайлов/