Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
Кубанский Государственный Технологический Университет
Курсовая работа на тему:
ПРОГРАММИРОВАНИЕ НА ЯЗЫКЕ CLIPS
Работу выполнил студент группы 01-
КТ-22 факультета
КТАС Мариненко А.
А.
Краснодар 2001
СОДЕРАЖНИЕ
. А.1. Краткая история CLIPS 3
. А.2. Правила и функции в CLIPS
3
. А.3. Обектно-ориентированные средства в CLIPS
10
. А.4. Задача «Правдолюбцы и лжецы» 15
. А.5 Стиль программирования на языке CLIPS 66
А.1. КРАТКАЯ ИСТОРИЯ CLIPS
Название языка CLIPS – аббревиатура от C Language Integrated Production System. Язык был разработан в центре космических исследований NASA
{NASA’s Johnson Space Center} в середине 1980-х годов и во многом сходен с языками , созданными на базе LIPS, в частности OPS5 и ART. Использование C в качестве языка реализации объясняется тем, что компилятор LISP не поддерживается частью распространенных платформ, а также сложностью интеграции LISP-кода в приложения, которые используют отличный от LIPS язык программирования. Хотя в то время на рынке уже появились программные средства для задач искусственного интеллекта, разработанные на языке C , специалисты из NASA решили создать такой продукт самостоятельно. Разработанная ими система в настоящее время доступна во всем мире, и нужно сказать, что по своим возможностям она не уступает множеству гораздо более дорогих коммерческих продуктов.
Первая версия представляет собой, по сути, интерпретатор порождающих правил. Процедурный язык и объективно-ориентированное расширение CLIPS Object-Oriented Language {COOL} были включены в этот программный продукт только в 1990-х годах. Существующая в настоящее время версия может эксплуатироваться на платформах UNIX, DOS, Windows и Macintosh. Она является хорошо документированным общедоступным программным продуктом и доступна по сети FTR с множества университетских сайтов. Исходный код программного пакета CLIPS распространяется совершенно свободно и его можно установить на любой платформе, поддерживающей стандартный компилятор языка C. Однако я бы рекомендовал пользоваться официальной версией для определенной платформы, поскольку такие версии оснащены пользовательским интерфейсом, включающим меню команд и встроенный редактор.
Это Приложение организовано следующим образом. В разделе А.2. рассмотрены основные функции языка, описание правил и процедурного языка. В разделе А.3. представлены методы работы с объектами и показано, как использовать их в сочетании с правилами и процедурами. В разделе А.4. описан пример, демонстрирующий некоторые приемы программирования правил, а в разделе А.5. резюмируются характеристики этого программного продукта и предлагаются темы для более углубленного изучения.
А.2. ПРАВИЛА И ФУНКЦИИ В CLIPS
CLIPS включает в язык представления порождающих правил и язык описания процедур. В этом разделе мы рассмотрим оба этих модуля, сопровождая описание отдельных функций примерами.
Основными компонентами языка описания правил являются база фактов (fact base) и база правил (rule base). На них возлагаются следующие функции: - база фактов представляет собой исходное состояние проблемы; - база правил содержит операторы , которые преобразуют состояние проблемы, приводя его к решению.
Машина логического вывода CLIPS сопоставляет эти факты и правила и выясняет, какие из правил можно активизировать. Это выполняется циклически, причем каждый цикл состоит из трех шагов: 1) сопоставление фактов и правил; 2) выбор правила, подлежащего активизации; 3) выполнение действий, предписанных правилом.
Такой трехшаговый циклический процесс иногда называют «циклом распознование – действие»
А.2.1. Факты
Сразу после запуска CLIPS-приложения на выполнение на экране появится приглашение, извещающее пользователя , что он работает с интерпретатором.
CLIPS>
В режиме интерпретатора пользователь может использовать множество команд. Факты можно включить в базу фактов прямо из командной строки с помощью команды assert, например:
CLIPS> (assert (today is Sunday))
CLIPS> (assert (weather is warm))
Для лучшего восприятия теста Приложения мы в дальнейшем будем выделять текст, вводимый пользователем, полужирным щрифтом, а запросы и ответы интерпретатора – обычным моноширинным шрифтом.
Для вывода списка фактов, имеющихся в базе, используется команда facts:
CLIPS>(facts) f-1 (today is Sunday) f-2 (weather is warm)
В последних версиях CLIPS , в частности, в той, которая работает в операционной среде Windows, такие команды как facts, можно вызвать с помощью меню.
Для удаления фактов из базы используется команда retract.
CLIPS> (retract 1)
CLIPS> (facts) f-0 (today is Sunday)
Эти же команды , assert и retract, используются в выполняемой части правил (заключении правила) и с их помощью выполняется программное изменение базы фактов. Часто приходится пользоваться и другой командой интерпретатора, clear, которая очищает базу фактов ( как правило, эта команда доступна в одном из выпадающих меню).
CLIPS> (clear)
CLIPS> (facts)
В тексте программы факты можно включать в базу не по одиночке, а целым массивом. Для этого в CLIPS имеется команда deffacts.
(deffacts today
(today is Sunday)
(weather is warm)
)
Выражение deffacts имеет формат , аналогичный выражениям в языке LISP. Выражение начинается с команды deffacts, затем приводится имя списка фактов, который программисти собирается определить ( в нашем примере – today), а за ним следуют элементы списка, причем их количество не ограничивается. Этот массив фактов можно затем удалить из базы командой undeffacts.
CLIPS> (undeffacts today)
Выражение deffacts можно вводить и в командную строку интерпретатора, но лучше записать его в текстовый файл с помощью редактора CLIPS или любого другого текстового редактора. Загрузить этот файл в дальнейшем можно с помощью команды в меню File либо из командной строки.
CLIPS> (load “my file”)
Однако после загрузки файла факты не передаются сразу же в базу фактов CLIPS. Команда deffacts просто указывает интерпретатору, что существует массив today, который содержит множество фактов. Собственно загрузка выполняется командой reset.
CLIPS> (reset)
Команда reset сначала очищает базу фактов , а затем включает в неё факты из всех раннее загруженных массивов. Она также добавляет в базу единственный системно определенный факт: f-0 (initial-fact)
Это делается по умолчанию, поскольку иногда имеет смысл включить в программу правило start rule, которое может быть сопоставлено с этим фактом и позволит выполнить какие-либо нестандартные инициализирующие операции. Однако включать такое правило в программу или нет – дело программиста.
Можно проследить, как выполняется команда reset, если перед выполнением приведенных выше команд установить режим слежения среды разработки. Для этого нужно вызвать команду Watch из меню Execution и установить в ней флажок Facts.
А.2.2. Правила
В языке CLIPS правила имеют следующий формат:
(defrule
< необязательный комментарий >
< необязательное объявление >
< предпосылка_1 >
……………….
< предпосылка_m >
=>
< действие_1 >
………………..
< предпосылка_n >
Например:
(defrule chores
“Things to do on Sunday”
(salience 10 )
(assert (wash car))
(assert (chop wood)
В этом примере Chores – произвольно выбранное имя правила. Предпосылки в условной части правила
(weather is warm) сопоставляются затем интерпретатором с базой фактов, а действия, перечисленные в выполняемой части правила ( она начинается после пары символов =>), вставят в базу два факта
(wash car)
(chop wood) в случае, если правило будет активизировано. Приведенный в тексте правила комментарий
“Что делать в воскресенье” поможет в дальнейшем вспомнить, чего ради это правило включено в программу. Выражение
(salience 10) указывает на степень важности правила. Пусть например, в программе имеется другое правило
(defrule fun
“Better things to do on Sunday”
(salience 100)
(assert (drink beer))
(assert (play guitar))
Поскольку предпосылки обоих правил одинаковы, то при выполнении оговоренных условий они будут «конкурировать» за внимание интерпретатора. Предпочтение будет отдано правилу, у которого параметр salience имеет более высокое значение, в данном случае – правилу fun. Параметру salience может быть присвоено любое целочисленное значение в диапазоне [-10000, 10000]. Если параметр salience в определении правила опущен, ему по умолчанию присваивается значение 0.
Обычно в определении правила присутствуют и переменные. Если, например, правило
(defrule pick-a-chore
“Allocating chores to days”
(today is ?day)
(chore is ?job)
(assert (do ?job on ?day))
) будет сопоставлено с фактами
(chore is carwash) то в случае активизации оно включит в базу новый факт
(do carwash on Sunday).
Аналогично, правило
(defrule drop-a-chore
?chore
(retract ?chore)
) отменит выполнение работ по дому (a chore). Обратите внимание на то, что оба экземпляра переменной ?day должны получить одно и то же значение. Переменная ?chore в результате сопоставления должна получить ссылку на факт, который мы собираемся исключить из базы. Таким образом, если это правило будет сопоставлено с базой фактов, в которой содержатся
(do carwash on Sunday) то при активизации правила из базы будет удален факт
(do carwash on Sunday)
С подробностями выполнения процесса сосоставления в интерпретаторе CLIPS вы сможете познакомиться в Руководстве пользователя , а здесь только отметим, что факт
(do carwash on Sunday) будет сопоставлен с любым из представленных ниже образцов
(do ? ? Sunday)
(do ? on ?)
(do ? on ?when)
(do $?)
(do $? Sunday)
(do ?chore $?when)
Учтите, что префикс $? является признаком сегментной переменной, которая будет связана с сегментом списка. Например, в приведенном выше примере переменная $?when будет связана с
(on Sunday)
Если за префиксами ? и $? не следует имя переменой , они рассматриваются как универсальные символы подстановки, которым соответственно может быть сопоставлен любой элемент или сегмент списка.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6
