Русское просвещение: основные черты и особенности

телефон(иванов,т561532).

телефон(петров,т642645).

телефон(сидоров,т139833).

Это означает: телефон Иванова - 56-15-32 и т.п. Заметим, что перед цифрами номера идет буква ''т". Она делает номер телефона литерной константой, так как числа 561532,642645, 139833 слишком велики, чтобы быть числовыми константами.

Пример 2, Факты, описывающие студентов:

нравится(сергей,рэп).

нравится(юрий,джаз).

носит(сергей,блейзер).

носит(юрий,пиджак).

Это означает: «Сергею нравится рэп», «Юрию нравится джаз» и т.п.

Правила - это хорновские фразы с заголовком и одной или несколькими подцелями-предикатами. Правила имеют форму

<голова правила> : - <список подцелей>

где знак : - читается «если», а список подцелей состоит из отдельных подцелей, разделенных знаком «запятая» (читаемым как «и»). Правила позволяют определить новые отношения между объектами на основе уже объявленных с помощью фактов. В качестве аргументов в предикатах правила могут использоваться не только константы, но и переменные. На переменные в правилах действуют кванторы общности, поэтому правила очень концентрированно и лаконично выражают конструкции логического вывода. Так, к фактам примера 2 можно добавить следующее утверждение:

крутойпарень(Х):- нравится(Х,рэп),носит(Х,блейзер).

Это означает «любой Х - крутой парень, если Х нравится рэп и Х носит блейзер». Еще примеры правил:

ест(Х,Y): - пища(Y), любит(Х,Y). («Каждый Х ест любой Y, если Y - пища, и Х любит Y»)

владелец(А,В) : - купил(А,В). («Любой А есть владелец каждого В, если А купил В»)

В Прологе все предложения программы - факты, правила, вопрос - заканчиваются точкой.

Отметим, что в Прологе вместо оператора присваивания имеется более общий и мощный механизм задания значений переменных. Переменные в Прологе получают свои значения в результате сопоставления с константами в фактах и правилах. До тех пор. пока переменная не получила какого-либо значения, она называется «свободной». Когда переменная примет значение, она становится «связанной». Однако, она остается связанной только в течение времени, необходимого для получения одного ответа на запрос, после этого Пролог «развязывает» ее, возвращается и ищет альтернативные решения. Это очень важный момент: нельзя хранить информацию, задавая значения переменных. Переменные служат частью процесса сопоставления, а не «хранилищем» информации. Область действия переменной -ровно одно предложение (правило или запрос программы).

         Вопрос - отправная точка логического вывода, происходящего при выполнении программы. На любой вопрос компьютер будет пытаться дать ответ «Да» или «Нет» в зависимости от того. согласуется или нет утверждение, стоящее в вопросе, с фактами и правилами базы знаний. Вопрос, не содержащий переменных, является общим: «имеет ли место факт... ?». Так, например, к базе знаний примера 1 можно поставить вопрос

?-телефон(иванов,т123456).

и ответ будет «Нет», так как константа т123456 не согласуется ни с одним фактом.

Если к базе знаний (пример 3)

нравится(сергей ,рэп).

нравится(юрий,джаз).

носит(сергей,блейзер).

носит(юрий,пиджак).

крутойпарень(Х) : - нравится(Х,рэп),носит(Х,блейзер).

задать вопрос

?-крутойпарень(юрий).

то будет получен ответ «Нет». В самом деле, в результате резолюции утверждение в этом вопросе согласно правилу заменится конъюнкцией утверждений

нравнтся(юрий,рэп), носит(юрий,блейзер).

(переменная Х в правиле  получила значение «юрий»). Эти утверждения не согласуются с остальными фактами базы знаний. Для вопроса

? - крутойпарень(сергей).

будет получен ответ «Да», так как в этом случае противоречий при согласовании вопроса и базы знаний не возникает.

Вопрос, в котором имеются переменные, является частным: «для каких значений переменных факт ... имеет место ?». В процессе сопоставлений при выполнении программы переменные получат значения тех констант (конкретизируются), для которых сопоставление запроса, в целом, успешно, и будут выведены на экран. Так, в ответ на вопрос ? - телефон(иванов,Х).

к базе знаний примера 1 на экране появится сообщение Х=т561532 и будет дан ответ «Да». Если к базе знаний примера 3 задать вопрос в форме ?- крутойпарень(А), то свободная переменная А в вопросе сопоставляется со свободной переменной Х в правиле и совмещается с ней, т.е. становится одним и тем же. В результате резолюции согласно правилу произойдет замена крутой парень(А) на нравится(А,рэп), носит(А,блейзер), а затем предикат «нравнтся(А.рэп)» успешно согласуется с фактом «нравится(сергей,рэп)>>, и при этом переменная А конкретизируется значением «Сергей»; от вопроса теперь остается «носит(сергей,блейзер)», а в базе знаний имеется соответствующий факт. Ответ: «Да» и на экране появится значение присутствовавшей в вопросе переменной А:

А=сергей.

Отметим, что машина «не понимает» используемых в программе имен: «нравится», «носит», «сергей» и т.д. Мы могли бы вместо них использовать любые другие обозначения. Для интерпретатора Пролога существенны только совпадения и различия имен, а также связи между предикатами, устанавливаемые с помощью конъюнкций и импликаций. Осмысленные имена мы будем использовать только для того, чтобы облегчить чтение и понимание программ самим себе. Однако, в Прологе существуют предопределенные имена (встроенные предикаты), которые позволяют выполнить арифметические операции, сравнения, графические построения, ввод-вывод и другие полезные операции как побочный продукт выполнения программы. Встроенные предикаты Arity-Prolog описаны в справке по системе программирования, вызываемой нажатием клавиши F1.

Аналогичный набор встроенных предикатов имеется в других версиях языка Пролог.

5. Введение в функциональное программирование на языке Лис.

Программы на языке Лисп строятся из простейших неделимых элементов, называемых атомами. Символы и числа представляют собой атомы, из них состоят все остальные структуры.

         Символ - это имя, состоящее из букв, цифр и специальных знаков, которое обозначает какой-нибудь предмет или действие из реального мира, а также число, функцию (программу) и другие объекты. Наряду с символами используются и числа (значения), которые могут быть целыми (например, 543), десятичными (например, 3.789) и в представлении с мантиссой и порядком (например, 1.0243Е-6).

Главной структурой в Лиспе является список.

        Списком называется упорядоченная последовательность, элементами которой являются либо атомы, либо списки (подсписки). Списки заключаются в круглые списки, а их элементы разделяются пробелами. Например,

(ab(cd)e)

(В группе 18 студентов)

(((((первый) 2) третий) 4) 5).

Список, в котором нет ни одного элемента, называется пустым списком и обозначается "( )" или специальным символом NIL. Список - это структура данных, представляющая некоторую иерархическую связь (дерево) с помощью строго соответствующих друг другу открывающих и закрывающих скобок. Имеется и альтернативный способ записи списков - с использованием, так называемой, точечной нотации. Точка при этом отделяет начальный элемент списка -его голову - от остальной части списка - хвоста: (голова, хвост) или (а1 а2 ... aN) = (а1. (а2.... (aN.Nil)...)).

Здесь Nil - это предопределенная константа, означающая пустой список (и одновременно логическое значение «Ложь»).

        Атомы и списки называются S-выражениями. Все вышесказанное можно обобщить в следующих формах Бэкуса - Наура

<S-выражение>    :: = <атом> | <список>

<список>     :: = (<внутренняя часть>)

<внутренняя часть>   :: = NIL | <S-выражение> [{внутренняя часть}}

<атом>  :: = цепочка алфавитно-цифровых символов без пробелов или специальных символов (,);.

Списки в Лиспе - основное средство представления знаний. Например, с помощью вложенных списков может быть представлена характеристика человека: (сотрудник), (имя Петр), (отчество Петрович ), (фамилия Иванов),

( образование ( среднее (с 1969 по 1979)), (высшее ( ВГУ г.Воронеж (с 1979 по 1982), (МГУ г. Москва (с 1982 по 1984)), ( специальность (техническая кибернетика), (программирование ), (стаж (с 1984 по 1997).

6. Введение в объектно–ориентированное программирование.

Объектно-ориентированная методология проектирования программ основана на концепциях упрятывания информации и абстрактных типов данных. Такой подход рассматривает все такие ресурсы как данные, модули и системы в качестве объектов. Каждый объект содержит некоторую структуру данных (или тип данных), обрамленную набором процедур (методов), предназначенных для манипулирования этими данными. Используя эту методологию, программист может создать свой собственный абстрактный тип и отобразить проблемную область в эти созданные им абстракции вместо традиционного отображения проблемной области в предопределенные управляющие структуры и структуры данных языка программирования. Подобный подход является более естественным, чем методологии, ориентированные на обработку (на процесс), из-за возможности использовать в процессе программирования разнообразные виды абстракции типов данных. На этом пути программист может сконцентрироваться на проекте системы, не беспокоясь о деталях информационных объектов, используемых в системе.

Основные шаги разработки программы, предусмотренные данной методологией:

• определить проблему;

•развить неформальную стратегию, представляющую общую последовательность шагов, удовлетворяющую требованиям к будущей программе;

• формализовать стратегию;

• идентифицировать объекты и их атрибуты;

• идентифицировать операции;

• установить интерфейсы;

• реализовать операции.

       Большинство современных языков и систем программирования развивается в направлении все большего использования объектной методологии в создании программ. Характерными примерами являются универсальные языки Паскаль, СИ и даже Бейсик, в современных версиях которых появились средства объектно-ориентированного программирования. Так, начиная с версии 5.5, Турбо-Паскаль охватывает метод проектирования программ на основе объектно-ориентированного программирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 3. Индивидуальное задание.

МАТРИЧНЫЕ И ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АЛГОРИТМЫ

1. Вариант 5.     Х=(А-В)А+2В

Найти матрицу Х=|x ij| и определить:

- минимальные элементы  каждой строки =min , расположив их справа в дополнительном столбце;

- максимальные элементы  каждого столбца =max , записав эти значения внизу в дополнительной строке;

- сравнить max min и min max .

Составить программу для решения поставленной задачи. Целочисленные квадратные матрицы А/4,4/ и В/4,4/ задать самостоятельно.

2. Для нахождения суммы (разности) С=[] матриц А=[] и B[] необходимо сложить (вычесть) их соответствующие элементы =+(-). Произведением двух матриц А=[] и B[] называется матрица С=[], каждый элемент которой равен сумме парных произведений элементов i – строки матрицы А на соответствующие элементы j – столбца матрицы В.         =*+*+……

Для умножения матрицы А=[] на действительное число n необходимо каждый элемент матрицы А умножить на число n.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Блок-схема алгоритма решения задачи:

 

 

                      начало                                                 

                                                                                 цикл  по j от 0 до n

                      n, m, l

                A, B, S, T, X                                                        

                 MIN, MAX                                                                   z=x(0, j)

 

           цикл по i от 1 до n

           цикл по j от 1 до m                                                   цикл по i от 0 до m

 

                     A(i, j)                                                            нет

                                                                                                      x(l, j)z

               ввод данных

                                                                                            да

           цикл по i от 1 до n                                                              z=x(i, j)

           цикл по j от 1 до m

                                                                               цикл по j от 0 до n