Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта

дети( семья( _, _, СписокДетей ), СписокДетей).

Можно также создать селекторы для отдельных детей семьи:

первыйребенок( Семья, Первый) :-

 дети( Семья, [Первый | _ ]).

второйребенок( Семья, Второй) :-

 дети( Семья, [ _, Второй | _ ]).

...

Можно обобщить этот селектор для выбора N-го ребенка:

nребенок( N, Семья, Ребенок) :-

 дети( Семья, СписокДетей),

 n_элемент( N, СписокДетей, Ребенок)

  % N-й элемент списка

Другим интересным объектом является "член семьи". Вот некоторые связанные с ним селекторы, соответствующие рис. 4.1:

имя( членсемьи( Имя, _, _, _ ), Имя).

фамилия( членсемьи( _, Фамилия, _, _ ), Фамилия).

датарождения( членсемьи( _, _, Дата), Дата).

Какие преимущества мы можем получить от использования отношений-селекторов? Определив их, мы можем теперь забыть о конкретном виде структуры представления информации. Для пополнения и обработки этой информации нужно знать только имена отношений-селекторов и в оставшейся части программы пользоваться только ими. В случае, если информация представлена сложной структурой, это легче, чем каждый раз обращаться к ней в явном виде. В частности, в нашем примере с семьей пользователь не обязан знать, что дети представлены в виде списка. Например, предположим, мы хотим сказать, что Том Фокс и Джим Фокс принадлежат к одной семье и что Джим — второй ребенок Тома. Используя приведенные выше отношения-селекторы, мы можем определить двух человек, назовем их Человек1 и Человек2, и семью. Следующий список целей приводит к желаемому результату:

имя( Человек1, том), фамилия( Человек1, фокс),

  % Человек1 - Том Фокс

 имя( Человек2, джим), фамилия( Человек1, фокс),

  % Человек2 - Джим Фокс

 муж( Семья, Человек1),

 второйребенок( Семья, Человек2)

Использование отношений-селекторов облегчает также и последующую модификацию программ. Представьте себе, что мы захотели повысить эффективность программы, изменив представление информации. Все, что нужно сделать для этого, — изменить определения отношений-селекторов, и вся остальная программа без изменений будет работать с этим новым представлением.

Упражнение

4.3. Завершите определение отношения nребенок, определив отношение

n_элемент( N, Список, X)

которое выполняется, если X является N-м элементом списка Список.

4.3. Моделирование недетерминированного автомата

Данное упражнение показывает, как абстрактную математическую конструкцию можно представить на Прологе. Кроме того, программа, которая получится, окажется значительно более гибкой, чем предполагалось вначале.

Недетерминированный конечный автомат — это абстрактная машина, которая читает символы из входной цепочки и решает, допустить или отвергнуть эту цепочку. Автомат имеет несколько состояний и всегда находится в одном из них. Он может изменить состояние, перейдя из одного состояния в другое. Внутреннюю структуру такого автомата можно представить графом переходов, как показано на рис. 4.3. В этом примере S₁, S₂, S₃ и S₄ — состояния автомата. Стартовав из начального состояния (в нашем примере это S₁), автомат переходит из состояния в состояние по мере чтения входной цепочки. Переход зависит от текущего входного символа, как указывают метки на дугах графа переходов.

Рис. 4.3. Пример недетерминированного конечного автомата.

Переход выполняется всякий раз при чтении входного символа. Заметим, что переходы могут быть недетерминированными. На рис. 4.3 видно, что если автомат находится в состоянии S₁, и текущий входной символ равен  а,  то переход может осуществиться как в S₁, так и в S₂. Некоторые дуги помечены меткой пусто, обозначающей "пустой символ". Эти дуги соответствуют "спонтанным переходам" автомата. Такой переход называется спонтанным, потому что он выполняется без чтения входной цепочки. Наблюдатель, рассматривающий автомат как черный ящик, не сможет обнаружить, что произошел какой-либо переход.

Состояние S₃ обведено двойной линией, это означает, что S₃ — конечное состояние. Про автомат говорят, что он допускает входную цепочку, если в графе переходов существует путь, такой, что:

(1) он начинается в начальном состоянии,

(2) он оканчивается в конечном состоянии, и

(3) метки дуг, образующих этот путь, соответствуют полной входной цепочке.