Predicados extra lógicos. Prof. Elaine Faria e Hiran Nonato Programação Lógica UFU 2012

Transcrição

1 Predicados extra lógicos Prof. Elaine Faria e Hiran Nonato Programação Lógica UFU 2012

2 Créditos O material a seguir consiste de adaptações e extensões dos originais gentilmente cedidos pelo Prof. Alexsandro Santos Soares

3 Introdução Todas as implementações Prolog oferecem um certo número de predicados pré definidos orientados a execução de rotinas que são necessárias com muita freqüência são de difícil programação se destinam a um domínio particular realçado pela implementação

4 Tipos de termos Os termos Prolog podem assumir desde simples constantes até estruturas complexas Se um termo é uma variável, então esta pode ou não estar instanciada em algum momento da execução do programa Exemplo: adicionar os valores de duas variáveis, X e Y, por meio de Z is X + Y Deseja se verificar se as variáveis X e Y estão instanciados com valores inteiros Pode se utilizar o predicado pré definido integer(x), que é verdadeiro se X estiver instanciada com um valor inteiro..., integer(x), integer(y), Z is X + Y,...

5 Tipos de termos Luis, A. M. Palazzo, Introdução à Programação Prolog, Educat, 1997.

6 Tipos de termos

7 Tipos de termos? X=1, classifica(x). Tipo Atômico: > Numero Inteiro? X=[], classifica(x). Tipo Atômico: > Lista Vazia? X=tio(josé), classifica(x). Termo Estruturado

8 Construção e decomposição de termos Há três predicados pré definidos para a decomposição de termos e construção de novos termos: functor/3 arg/3 =../2

9 Construção e decomposição de termos =../2 "univ (operador infixo) O objetivo Termo =.. L é bem sucedido se L é uma lista contendo como primeiro elemento o functor principal de Termo, seguido pelos seus argumentos.? f(a, b) =.. L. L=[f, a, b]? T =.. [retângulo, 3, 5]. T=retângulo(3, 5)? Z =.. [p, X, f(x, Y)]. Z=p(X, f(x, Y))

10 Construção e decomposição de termos functor/3 functor(termo, Functor, Aridade) é verdadeiro se Functor é o functor principal de Termo e Aridade é o seu número de argumentos arg/3 arg(n, Termo, Argumento) é verdadeiro se Argumento é o N ésimo argumento em Termo

11 Construção e decomposição de termos Exemplos? functor(teste(f(x), X, t), Functor, Aridade). Functor=teste Aridade=3? arg(2, teste(x, t(a), t(b)), Argumento). Argumento=t(a)? functor(d, data, 3), arg(1, D, 5), arg(2, D, abril), arg(3, D, 1994). D=data(5, abril, 1994)

12 Programas ou Bases de Dados Modelo relacional uma base de dados é a especificação de um conjunto de relações Um programa Prolog pode ser visto como uma base de dados A especificação das relações é parcialmente implícita (regras) e parcialmente explícita (fatos).

13 Manipulação da base de dados Prolog possui cinco comandos básicos para a manipulação da base de dados: assert/1 asserta/1 assertz/1 Adicionar informação retract/1 retractall/1 Remover informação

14 Inicie com uma base de dados vazia? listing. true

15 Using assert/1? assert(feliz(maria)). true

16 Using assert/1 feliz(maria).? assert(feliz(maria)). true?

17 Using assert/1 feliz(maria).? assert(feliz(maria)). true? listing. feliz(maria).?

18 Using assert/1 feliz(maria).? assert(feliz(maria)). true? listing. feliz(maria).? assert(feliz(vicente)), assert(feliz(marcelo)), assert(feliz(bruno)), assert(feliz(vicente)).

19 Using assert/1 feliz(maria). feliz(vicente). feliz(marcelo). feliz(bruno). feliz(vicente).? assert(feliz(maria)). true? listing. feliz(maria).? assert(feliz(vicente)), true? assert(feliz(marcelo)), assert(feliz(bruno)), assert(feliz(vicente)).

20 Alterando o significado de predicados As manipulações na base de dados alteraram o significado do predicado feliz/1 Mais genericamente: Os comandos de manipulação da base de dados nos dão a habilidade de alterar o significado dos predicados em tempo de execução.

21 Predicados estáticos e dinâmicos Predicados cujo o significado se altera durante o tempo de execução são chamados de predicados dinâmicos feliz/1 é um predicado dinâmico Alguns interpretadores Prolog necessitam de uma declaração de predicados dinâmicos. Predicados comuns são algumas vezes chamados de predicados estáticos.

22 Inserindo regras feliz(maria). feliz(vicente). feliz(marcelo). feliz(bruno). feliz(vicente).? assert( (ingenuo(x): feliz(x)).

23 Inserindo regras feliz(maria). feliz(vicente). feliz(marcelo). feliz(bruno). feliz(vicente).? assert( (ingenuo(x): feliz(x)). true? ingenuo(a): feliz(a).

24 Removendo informação Agora sabemos como adicionar informação à base de dados do Prolog Fazemos isto como o predicado assert/1 Como nós removemos informação?

25 Removendo informação Agora sabemos como adicionar informação à base de dados do Prolog Fazemos isto como o predicado assert/1 Como nós removemos informação? Fazemos isto como o predicado retract/1 que removerá uma cláusula Podemos remover muitas cláusulas simultaneamente com o predicado retractall/1

26 Usando retract/1 feliz(maria). feliz(vicente). feliz(marcelo). feliz(bruno). feliz(vicente).? retract(feliz(marcelo)). ingenuo(a): feliz(a).

27 Usando retract/1 feliz(maria). feliz(vicente). feliz(bruno). feliz(vicente).? retract(feliz(marcelo)). true? ingenuo(a): feliz(a).

28 Usando retract/1 feliz(maria). feliz(vicente). feliz(bruno). feliz(vicente).? retract(feliz(marcelo)). true? retract(feliz(vicente)). ingenuo(a): feliz(a).

29 Usando retract/1 feliz(maria). feliz(bruno). feliz(vicente).? retract(feliz(marcelo)). true? retract(feliz(vicente)). true ingenuo(a): feliz(a).

30 Usando retract/1 feliz(maria). feliz(bruno). feliz(vicente).? retract(feliz(x)). ingenuo(a): feliz(a).

31 Usando retract/1 feliz(bruno). feliz(vicente).? retract(feliz(x)). X=maria; ingenuo(a): feliz(a).

32 Usando retract/1 feliz(vicente).? retract(feliz(x)). X=maria; X=bruno; ingenuo(a): feliz(a).

33 Usando retract/1? retract(feliz(x)). X=maria; X=bruno; X=vicente; ingenuo(a): feliz(a).

34 Usando retract/1 ingenuo(a): feliz(a).? retract(feliz(x)). X=maria; X=bruno; X=vicente; false?

35 Programas ou Bases de Dados Exemplo? crise. false.? assert(crise). true.? crise. true.? retract(crise). true.? crise. false

36 Programas ou Bases de Dados bom: sol, not(chuva). instavel: sol, chuva. deprimente: chuva, neblina. chuva. neblina.? bom. false.? deprimente. true.? retract(neblina). true.? deprimente. false.? assert(sol) true.? instavel. true.? retract(chuva). true.? bom. true.

37 Programas ou Bases de Dados Pode se especificar a posição na qual a cláusula deve ser inserida na base de dados asserta(c) introduz a cláusula C no início da base de dados assertz(c) adiciona a cláusula C no final da base de dados

38 Programas ou Bases de Dados? assert(p(a)), assertz(p(b)), asserta(p(c)). true.? p(x). X=c; X=a; X=b; false.

39 Programas ou Bases de Dados Relação entre consult/1 e assertz/1 para "consultar" um arquivo, ler cada um dos seus termos (cláusulas) e inseri los no final da base de dados consult(x) : open(x,read,a), read(a,c),transfere(a,c), close(a). transfere(f,_) : at_end_of_stream(f),!. transfere(a,c) : assertz(c), read(a,c1),transfere(a,c1).

40 Programas ou Bases de Dados Em algumas implementações Prolog asserta/1, assertz/1e retract/1 só funcionam em predicados que tenham sido declarados dinâmicos Deve aparecer antes da definição ou uso do predicado dinâmico : dynamic Nome/Aridade. A intenção é evitar a alteração acidental da base de conhecimento Exemplo: : dynamic gosta/2.

41 Programas ou Bases de Dados Uma aplicação útil do predicado asserta/1 é armazenar respostas já computadas para consultas formuladas ao programa Exemplo: predicado resolve(problema, Solução)? resolve(prob1,sol), asserta(resolve(prob1, Sol)). Se o primeiro objetivo acima é bem sucedido, então a resposta(solução) é armazenada e utilizada na resposta a questões futuras

42 Programas ou Bases de Dados Adicionar a correspondente tabela de multiplicação à base de dados tabmult : L = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9], membro(x, L), membro(y, L), Z is X*Y, assert(produto(x, Y, Z)), fail. tabmult.? produto(a, B, 8). A=1 B=8; A=2 B=4; A=4 B=2; A=8 B=1; false.

43 Programas ou Bases de Dados Cuidado O uso abusivo de assert retract pode obscurecer o significado do programa e dificultar a compreensão do que é verdadeiro e o que não é num dado instante O comportamento resultante do programa pode se tornar difícil de entender, de explicar e de confiar

44 Recursos para o controle de programas call(p) dispara um objetivo P. Será bem sucedido se e somente se P também o for repeat objetivo que sempre é bem sucedido. Sua principal propriedade é ser não determinístico toda vez que é alcançado por backtracking ele gera um caminho alternativo para a execução repeat. repeat : repeat.

45 Recursos para o controle de programas Exemplos do uso do repeat quadrado : repeat, read(x), (X=fim,!; Y is X*X, write(y), fail). executa : repeat, menu(x), (X=fim,!; exec(x), fail).

46 Bagof, Setof e Findall Pode se gerar, através de backtracking, todos os objetos, um a um, que satisfazem algum objetivo Cada vez que uma nova solução é gerada, a anterior desaparece e não é mais acessível O que fazer quando deseja se dispor de todos os objetos gerados?

47 Bagof, Setof e Findall bagof(x, P, L) irá produzir uma lista L de todos os objetos X que satisfazem ao objetivo P classe(a, vog). classe(b, con). classe(c, con). classe(d, con). classe(e, vog)....? bagof(letra, classe(letra, con), Consoantes). Consoantes=[b, c, d,..., z]

48 Bagof, Setof e Findall? bagof(letra, classe(letra, Classe), Letras). Classe=vog, Letras=[a, e, i, o, u]; Classe=con, Letras=[b, c, d, f,..., z]. Se não houver solução para P no objetivo bagof(x, P, L), então este falha Se algum objeto X é encontrado repetidamente, todas as suas ocorrências irão aparecer em L possibilidade de existência de elementos duplicados em L

49 Bagof, Setof e Findall setof(x, P, L) irá produzir uma lista L dos objetos X que satisfazem a P, sendo que a lista L estará ordenada e itens duplicados serão eliminados? setof(classe/letra, classe(letra, Classe), Letras). Letras=[con/b, con/c,..., con/z, vog/a,..., vog/u]

50 Bagof, Setof e Findall findall(x, P, L) produz a lista L de todos os objetos X que satisfazem P Diferença entre findall e o bagof todos os objetos X são coletados sem considerar eventuais soluções diferentes para as variáveis em P que não são compartilhadas com X? findall(letra, classe(letra, Classe), Letras). Letras=[a, b, c,..., z]

51 Bagof, Setof e Findall idade(pedro,7). idade(ana,5). idade(alice,8). idade(tomaz,5).? findall(crianca,idade(crianca,idade),l). L = [pedro,ana,alice,tomaz]? findall(crianca/idade,idade(crianca,idade),l). L = [pedro/7, ana/5, alice/8, tomaz/5]? findall(crianca/idade, (idade(crianca,idade),idade>5),l). L = [pedro/7, alice/8]

52 Bagof, Setof e Findall Se não há nenhum objeto X que satisfaça P, então o predicado findall(x, P, L) resulta bem sucedido com L=[]

53 Referências Luis, A. M. Palazzo, Introdução à Programação Prolog, Educat, Slides da Profa Solange ICMC USP Inteligência Artificial