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Text File | 1994-09-22 | 74.1 KB | 1,906 lines

TOY Prolog ST Dokumentation für Version 3 Inhalt I. Urheberrechte II. Syntax und Benutzerschnittstelle III. Systemfunktionen und vordefinierte Prädikate IV. Die Hilfsprogramme V. Die Demonstrationsprogramme Anhang A.1 Aufbau des Interpreters A.2 Syntax des inneren Interpreters A.3 Die Systemdatei A.4 Die Implementierung der Benutzerschnittstelle A.5 Unterschiede der vorliegenden Version zur Dokumentation I. Urheberrechte Das Programm basiert auf einer Implementierung von Prolog, die von Feliks Kluzniak und Stanislaw Szpakowicz in ihrem Buch "Prolog for Programmers" (Academic Press, London, 1985) veröffentlicht wurde. Die Rechte für die ATARI-Version liegen bei Jens Kilian, Bensheim. Das Programm ist unter der Bedingung, daß keiner der Hinweise auf die bestehenden Urheberrechte aus den verschiedenen Dateien entfernt oder verändert wird, freigegeben zur öffentlichen Verbreitung, jedoch darf es nicht gewinnbringend verkauft werden. ATARI, 520 ST und TOS sind Warenzeichen der ATARI Corp. GEM ist Warenzeichen von Digital Research, Inc. II. Syntax und Benutzerschnittstelle Der verwendete Dialekt ähnelt stark dem in "Programming in Prolog" (Clocksin/Mellish, Springer-Verlag, Berlin und Heidelberg 1981) verwendeten Dialekt Prolog-10. Einige der Unterschiede werden weiter unten mit angegeben. II.1 Syntax von TOY Prolog Die verwendete Notation ist BNF, wobei die nicht-terminalen Symbole fett dargestellt sind; einige davon sind mit Indizes versehen. Der Konstrukt { s } bedeutet, daß die Symbolfolge s beliebig oft (auch 0 mal) wiederholt werden kann. Um Verwechselungen vorzubeugen, sind die terminalen Symbole {, |, } ebenfalls fett dargestellt. Es wird angenommen, daß die normalen Operatorvereinbarungen in Kraft sind. Kommentare sind durch *** angegeben. Klausel ::= Definition | Grammatische_Regel | Direktive Definition ::= Regel | Fakt Regel ::= Kopf :- Rumpf Fakt ::= Kopf *** Der äußerste Funktor von Kopf ist nicht :- / 2 Kopf ::= Funktor_Term Rumpf ::= Rumpf_Alternative { ; Rumpf_Alternative } Rumpf_Alternative ::= Aufruf { , Aufruf } Aufruf ::= Funktor_Term | Variable | ( Rumpf ) Funktor_Term ::= Term *** Keine Variable und kein Integer; eine formale Definition *** wäre ziemlich aufwendig Grammatische_Regel ::= Linke_Seite --> Rechte_Seite Linke_Seite ::= Nicht_terminal Kontext | Nicht_terminal Nicht_terminal ::= Funktor_Term Kontext ::= terminale_Symbole Rechte_Seite ::= Alternativen Alternativen ::= Alternative { ; Alternative } Alternative ::= Regel_Element { , Regel_Element } Regel_Element ::= Nicht_terminal | terminale_Symbole | Bedingung | ! | ( Alternativen ) terminale_Symbole ::= Liste | Zeichenkette *** Nur 'geschlossene' Listen sind erlaubt Bedingung ::= Klammer_Term Direktive ::= Kommando | Anfrage Kommando ::= :- Rumpf Anfrage ::= Rumpf *** Der äußerste Funktor von Rumpf ist nicht :- / 1 Term ::= Term1200 TermN ::= Opfx,N TermN-1 | Opfy,N TermN | TermN-1 Opxf,N | TermN Opyf,N | TermN-1 Opxfx,N TermN-1 | TermN-1 Opxfy,N TermN | TermN Opyfx,N TermN-1 | TermN Opyfy,N TermN | TermN-1 *** 1 ≤ N ≤ 1200; OpTyp,N ist ein Operator mit Typ 'Typ' und *** Priorität N; TermN kann man 'Term mit Priorität N' nennen. Term0 ::= Variable | Integer | Zeichenkette | Liste | Nicht_Operator | Nicht_Operator ( Term { , Term } ) | ( Term ) | Klammer_Term Klammer_Term ::= { Term } Nicht_Operator ::= Funktor OpT,N ::= Funktor *** T ∈ { fx, fy, xf, yf, xfx, xfy, yfx, yfy }, 1 ≤ N ≤ 1200 *** siehe auch Bemerkung 1 Liste ::= [] | [ Term999 { , Term999 } ] | [ Term999 { , Term999 } | Term ] *** Terme mit Priorität 999 können ohne Klammern mit Kommas *** verbunden werden ( , / 2 hat Priorität 1000) Funktor ::= Wort | Q_Name | Symbol | Einzelzeichen Wort ::= Wortanfang { Alphanum } Wortanfang ::= Kleinbuchstabe Alphanum ::= Kleinbuchstabe | Großbuchstabe | Ziffer | _ Q_Name ::= ' { Q_Zeichen } ' Q_Zeichen ::= '' | Nicht_' *** Nicht_' ist ein beliebiges Zeichen außer ' Symbol ::= Symbolzeichen { Symbolzeichen } Variable ::= Variablenanfang { Alphanum } Variablenanfang ::= Großbuchstabe | _ Integer ::= - Ziffer { Ziffer } | Ziffer { Ziffer } Zeichenkette ::= " { S_Zeichen } " *** In TOY bedeutet eine Zeichenkette eine Liste aus den Namen *** der Zeichen, in Prolog-10 eine Liste ihrer ASCII-Codes S_Zeichen ::= "" | Nicht_" *** Nicht_" ist ein beliebiges Zeichen außer " Kleinbuchstabe ::= a | b | c | d | e | f | g | h | i | j | k | l | m | n | o | p | q | r | s | t | u | v | w | x | y | z | ü | é | â | ä | à | å | ç | ê | ë | è | ï | î | ì | æ | ô | ö | ò | û | ù | ÿ | ß | ƒ | á | í | ó | ú | ñ | ª | º | ã | õ | ø | œ | ĳ Großbuchstabe ::= A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O | P | Q | R | S | T | U | V | W | X | Y | Z | Ç | Ä | Å | É | Æ | Ö | Ü | Ñ | Ø | Œ | À | Ã | Õ | Ĳ Ziffer ::= 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 Symbolzeichen ::= # | $ | & | * | + | - | . | / | : | < | = | > | ? | @ | \ | ^ | ` | ~ | | ¢ | £ | ¥ | ¿ | ⌐ | ¬ | ¡ | « | » | § | ∧ | ∞ | ≡ | ± | ≥ | ≤ | ÷ | ≈ | ¯ *** Ein einzelner Punkt, gefolgt von Leerraum, *** ist kein Symbolzeichen, sondern ein Ende_Punkt. Einzelzeichen ::= , | ; | ! Zeichengruppe ::= Funktor | Variable | Integer | Zeichenkette | Klammer_oder_Strich *** Zeichengruppen werden in Bemerkung 6 verwendet, s.u. Klammer_oder_Strich ::= ( | ) | [ | ] | { | } | | Kommentar ::= % { Nicht_Zeilenende } Zeilenende *** Zeilenende ist ein Zeichen, das das Ende einer Zeile angibt, *** Nicht_Zeilenende ist ein beliebiges anderes Zeichen. *** TOY Prolog wandelt alle Zeilenenden in einzelne CR-Zeichen um. Leerraum ::= { Kontrollzeichen } *** Kontrollzeichen ist 'SPACE' oder 'TAB' oder Zeilenende oder *** ein beliebiges nichtdruckbares Zeichen (ASCII-Code < 32). Ende_Punkt ::= . Kontrollzeichen Bemerkungen: (1) Gemischte Operatoren wurden nicht in die Beschreibung mit aufgenommen, aber die Regeln dafür haben alle dieselbe Form wie z.B. TermN ::= Op[xfy,fx],N TermN-1 (es gibt noch 11 weitere Regeln für gemischte Operatoren). In TOY Prolog kann ein gemischter Operator höchstens einen unären und einen binären Typ besitzen, beide mit derselben Priorität. (2) Es gibt viele mehrdeutige Kombinationen von zusammenhängenden Operatoren, die nicht von dieser Beschreibung erfaßt werden. (3) Nicht alle Funktoren (z.B. Namen in Apostrophen) können als Operatoren vereinbart werden. (4) In der Beschreibung von Rumpf hätte man die gesonderte Betrachtung von , / 2 und ; / 2 weglassen können, da beide normalerweise als Infix-Operatoren vereinbart sind. Die Regel Rumpf ::= Funktor_Term hätte aber die im Regelfall auftretende Struktur eines Rumpfes verschleiert. (5) Die Syntax für Direktiven (Kommandos und Anfragen) orientiert sich an der in TOY Prolog verwendeten Benutzerschnittstelle. (6) Kommentare und Leerraum können beliebig vor und hinter Zeichengruppen eingesetzt werden, nicht jedoch im Innern einer Zeichengruppe. Ein Kommentar erstreckt sich nur bis zum nächsten Zeilenende. (7) Zwischen einem Minuszeichen, das als Funktor behandelt werden soll, und einer vorzeichenlosen Integerzahl muß ein Leerraum stehen. Ein Minuszeichen direkt vor einer Ziffernfolge wird als Vorzeichen betrachtet. (8) Ein eingegebener Term muß mit einem Ende_Punkt (außerhalb eines apostrophiertens Namens, einer Zeichenkette oder eines Kommentares) abgeschlossen werden (9) TOY Prolog benutzt einen einfachen Unifikationsalgorithmus ohne 'occurrence check'. Daher können z.B. die Terme X und f(X) unifiziert werden. Dabei entstehen zyklische Datenstrukturen, die bei unvorsichtiger Programmierung den Interpreter bei der Ausgabe oder der Unifikation in eine Endlosschleife führen können. Bei solchen Strukturen ist daher Vorsicht geboten. II.2 Die Benutzerschnittstelle Die Benutzerschnittstelle von TOY Prolog ist in Prolog selbst geschrieben. Dabei wurde ein Zwischencode verwendet, der nur leichte Einschränkungen gegenüber der vollständigen Syntax aufweist, der aber leicht in den vom inneren Interpreter benutzten Code übersetzt werden kann. Näheres dazu im Anhang. Der innere Interpreter ruft das Prädikat ear / 0 auf, sobald er vom Benutzer-Eingabestrom 'user' lesen soll. Dieses Prädikat ruft die Hauptschleife des äußeren Interpreters auf; ihr Name ist loop / 0. In der Schleife wird der Benutzer durch den Prompt ?- aufgefordert, einen Term einzugeben, der danach auf folgende Weise ausgeführt wird : (1) Variablen oder fehlerhafte Terme werden ignoriert. (2) Zahlen erzeugen eine Fehlermeldung. (3) Terme der Form "Kopf :- Rumpf" oder "Links --> Rechts" werden als Regeln in die Datenbank übernommen (grammatische Regeln mit '-->' werden vorher übersetzt). (4) Terme der Form ":- Rumpf" werden als Kommandos angesehen und deterministisch ausgeführt. (5) Eine Liste wird als Liste von Dateinamen betrachtet. Zur Auswertung der Liste wird das Prädikat 'consultall' aufgerufen. (6) Alle anderen Terme werden als Anfragen behandelt : es wird versucht, das beschriebene Ziel zu erfüllen. Gelingt das, so werden die resultierenden Variableninstantiierungen ausgegeben, und der Interpreter wartet auf die Eingabe eines Zeichens. Ist es das Zeichen ';', so wird versucht, die Anfrage neu zu erfüllen. Enthält die Anfrage keine Variablen, so wird bei Gelingen 'yes' ausgegeben. Schlägt die Anfrage fehl, so wird 'no' ausgegeben. Durch Aufruf des Prädikats 'stop' wird das Programm abgebrochen. III. Systemfunktionen und vordefinierte Prädikate III.1 Allgemeines Systemfunktionen sind Funktionen, die im eigentlichen (inneren) Interpreter implementiert sind, vordefinierte Prädikate sind in Prolog geschrieben und werden nach dem Start des Interpreters aus der Systemdatei 'SYSFILE.TOY' gelesen (siehe dazu den Anhang). Die grundlegenden Funktionen von Prolog-10 werden durch diese beiden Gruppen abgedeckt. In der ATARI-Version wurden viele zusätzliche Systemfunktionen implementiert, die den Zugriff auf spezielle Eigenschaften des ST (GEM - Grafikroutinen und Echtzeituhr) ermöglichen. Eine Systemfunktion kann drei verschiedene Ergebnisse produzieren: sie kann fehlschlagen, erfüllt werden, oder einen Systemfehler produzieren. Wird eine Systemfunktion erfüllt, so treten üblicherweise Nebeneffekte auf (z.B. Ausgabefunktionen). Ein auftretender Fehler kann zur Folge haben, daß der Versuch, das aktuelle Ziel zu erfüllen, vollständig abgebrochen wird; es kann sogar (bei Speicherüberlauf) zum Abbruch des Interpreters kommen. Ein derart schwerwiegender Fehler wird durch die Meldung "Fatal error : ..." angezeigt. Nach einem solchen Fehler startet der Interpreter selbständig das Prädikat ear / 0, falls nicht gerade eine Datei eingelesen wird. Im Falle von Fehlern beim Öffnen oder Schließen von Dateien werden vorher Eingabe und Ausgabe wieder auf Tastatur bzw. Bildschirm umgeleitet. Im Normalfall wird ein Fehler jedoch durch andere Umstände verursacht, z.B. durch fehlerhafte Parameter beim Aufruf einer Systemfunktion. In diesem Fall wird die Erfüllung des aktuellen Zieles nicht abgebrochen; es wird fortgefahren, als ob der den Fehler verursachende Term ein Aufruf des Prädikats error / 1 ist. Das Argument von error(...) ist dabei der fehlerhafte Aufruf selbst. error / 1 ist in Prolog geschrieben und befindet sich in der Systemdatei; der Benutzer kann eigene Fehlerroutinen schreiben. error(...) kann auch explizit aufgerufen werden. In der vorliegenden Version gibt error(Call) eine Meldung der Form "System call error : Call" aus, wenn der äußerste Funktor von Call eine Systemfunktion bezeichnet, andernfalls einfach "Error : Call". Nach der Ausgabe schlägt error / 1 fehl. III.2 Beschreibung der Systemfunktionen und vordefinierten Prädikate Bemerkung: In den folgenden Beschreibungen werden Aussagen wie "ein Prädikat versucht, zwei Terme zu unifizieren" gemacht, wenn das Prädikat je nach dem Ergebnis der Unifikation fehlschlägt oder erfüllt wird. Nach der Erfüllung sind die Terme unifiziert. "Ein Prädikat prüft eine Bedingung" bedeutet, daß es je nach dem Ergebnis der Bedingung fehlschlägt oder erfüllt wird. Parameter werden in den Beschreibungen wie folgt bezeichnet : TERM irgendein Term INTEGER eine Integer-Zahl VAR eine Variable VARINT eine Integer-Zahl oder eine Variable F_TERM ein Term mit Funktor und keinem oder mehreren Argumenten AUFRUF siehe F_TERM (aber im Sinne eines zu erfüllenden Zieles) ATOM ein Funktor ohne Argumente NAME siehe ATOM (aber die betrachtete Funktion bezieht sich auf den druckbaren Namen des Funktors) ZEICHEN ein aus einem einzelnen Zeichen bestehender NAME DATEINAME der Name eines Standard-Ein-/Ausgabestroms (siehe die Funktionen see/tell etc.), oder eine Spezifikation für eine Diskettendatei des TOS, also z.B. 'B:\ORDNER.1\PROLOG\DATEN.PRO' AUFRUFLISTE eine (möglicherweise leere) Liste von AUFRUFEN ZEICHENLISTE eine (möglicherweise leere) Liste von ZEICHEN ZIFFERNLISTE eine ZEICHENLISTE aus Ziffernzeichen Die Parameter des beschriebenen Prädikates werden mit PAR_1, PAR_2 usw. bezeichnet. In TOY Prolog existieren vordefinierte Operatoren, von denen einige die Namen von Prädikaten sind. Eine Liste davon befindet sich bei der Beschreibung von op / 3 in Abschnitt III.2.5.4. III.2.1 Allgemeine Prädikate true kann immer erfüllt werden. fail schlägt immer fehl. not AUFRUF wird erfüllt genau dann, wenn AUFRUF fehlschlägt. AUFRUF, AUFRUF wird genau dann erfüllt, wenn beide Parameter erfüllt werden können. AUFRUF; AUFRUF wird genau dann erfüllt, wenn einer der Parameter erfüllt werden kann. check (AUFRUF) wird genau dann erfüllt, wenn der Parameter erfüllt werden kann, aber instantiiert keine Variablen. side_effects (AUFRUF) äquivalent zu check(AUFRUF); sollte benutzt werden, um zu betonen, daß die Seiteneffekte von AUFRUF wichtig sind. once (AUFRUF) versucht, AUFRUF deterministisch (genau einmal) zu erfüllen. III.2.2 Arithmetik mit Integer-Zahlen sum (INTEGER, INTEGER, INTEGER) wird erfüllt genau dann, wenn PAR_1+PAR_2 = PAR_3. sum (INTEGER, INTEGER, VAR) wird erfüllt, nachdem PAR_3 mit dem Wert von PAR_1+PAR_2 unifiziert wurde. sum (INTEGER, VAR, INTEGER) wird erfüllt, nachdem PAR_2 mit dem Wert von PAR_3-PAR_1 unifiziert wurde. sum (VAR, INTEGER, INTEGER) wird erfüllt, nachdem PAR_1 mit dem Wert von PAR_3-PAR_2 unifiziert wurde. prod (INTEGER, INTEGER, INTEGER, INTEGER) wird erfüllt genau dann, wenn PAR_1*PAR_2+PAR_3 = PAR_4. prod (INTEGER, INTEGER, INTEGER, VAR) wird erfüllt, nachdem PAR_4 mit dem Wert von PAR_1*PAR_2+PAR_3 unifiziert wurde. prod (INTEGER, INTEGER, VAR, INTEGER) wird erfüllt, nachdem PAR_3 mit dem Wert von PAR_4-PAR_1*PAR_2 unifiziert wurde. prod (INTEGER, VAR, VAR, INTEGER) wird erfüllt, nachdem PAR_2 mit dem Wert von PAR_4 div PAR_1 und PAR_3 mit dem Wert von PAR_4 mod PAR_1 unifiziert wurde. prod (VAR, INTEGER, VAR, INTEGER) wie der vorherige Fall, aber PAR_1 vertauscht mit PAR_2. prod (INTEGER, VAR, INTEGER, INTEGER) schlägt fehl, wenn (PAR_4-PAR_3) mod PAR_1 ungleich 0 ist; andernfalls wird es erfült, nachdem PAR_2 mit dem Wert von (PAR_4-PAR_3) div PAR_1 unifiziert wurde. prod (VAR, INTEGER, INTEGER, INTEGER) wie der vorherige Fall, aber PAR_1 vertauscht mit PAR_2. TERM is TERM Es wird angenommen, daß PAR_2 ein aus INTEGERs und den Standardoperatoren +, - (beide binär oder unär), *, / und mod zusammengesetzter arithmetischer Ausdruck ist; falls nicht, schlägt das Prädikat fehl (es kann auch zu Systemfehlern kommen, falls PAR_2 freie Variablen enthält). Falls PAR_2 ein Ausdruck ist, wird sein Wert berechnet und versucht, PAR_1 damit zu unifizieren. is kann auch eine Liste der Form [ INTEGER ] als den Wert dieser Integer-Zahl berechnen (nach den Konventionen von Prolog-10). is wird von anderen Prädikaten benutzt, die ihre Argumente als Ausdrücke ansehen,z.B. den folgenden. III.2.3 Vergleich von Zahlen bzw. Namen less (INTEGER, INTEGER) wird erfüllt genau dann, wenn PAR_1 < PAR_2. TERM =:= TERM wird erfüllt genau dann, wenn PAR_1 und PAR_2 arithmetische Ausdrücke sind, die denselben Wert haben. TERM =\= TERM ( =\= ) wie =:=, aber überprüft, ob die Werte verschieden sind. TERM < TERM ( < ) wie =:=, aber überprüft, ob der Wert von PAR_1 kleiner als der Wert von PAR_2 ist. TERM =< TERM ( =< ) wie <, aber überprüft auf "kleiner oder gleich". TERM > TERM ( > ) wie <, aber überprüft auf "größer". TERM >= TERM ( >= ) wie <, aber überprüft auf "größer oder gleich". NAME @< NAME ( @< ) wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 in der durch den erweiterten ASCII-Zeichensatz des ATARI ST definierten lexikographischen Reihenfolge vor PAR_2 steht. NAME @=< NAME ( @=< ) wie @<, aber überprüft auf "kleiner oder gleich". NAME @> NAME ( @> ) wie @<, aber überprüft auf "größer". NAME @>= NAME ( @>= ) wie @<, aber überprüft auf "größer oder gleich". III.2.4 Vergleich von Termen TERM = TERM versucht, PAR_1 und PAR_2 zu unifizieren. eqvar (VAR, VAR) wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 und PAR_2 zwei Instanzen derselben, nicht-anonymen Variable sind. TERM == TERM wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 und PAR_2 zwei Instanzen desselben Terms sind. TERM \== TERM ( \== ) wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 und PAR_2 nicht zwei Instanzen desselben Terms sind. III.2.5 Ein- und Ausgabe III.2.5.1 Datenströme Die Ein- und Ausgabe in TOY Prolog ST ist an Datenströmen orientiert. Ein Datenstrom ist (vom Benutzer aus gesehen) der Name bzw. die vollständige Spezifikation einer Diskettendatei, oder der vordefinierte Name eines speziellen Ein- oder Ausgabegerätes. Auf eine Diskettendatei kann - sofern sie nicht vom Betriebssystem aus gegen Überschreiben geschützt ist, und sie sich nicht auf einer schreibgeschützten Diskette befindet, schreibend und lesend zugegriffen werden. Namen von Datei-Strömen können z.B. sein : editor (eines der Hilfsprogramme) 'sysfile.toy' (die Systemdatei) 'b:\ordner.1\daten' (eine Datei namens 'daten' auf einer Diskette im Laufwerk B im Ordner 'ordner.1') Bei Datei-Strömen können Groß- und Kleinschreibung beliebig gewählt werden. Ein Dateistrom kann nur in eine Richtung, also nur lesend oder nur schreibend, geöffnet werden. Wird ein Dateistrom mehrmals in einer Richtung geöffnet, so hat das keine Wirkung. Die vordefinierten Datenströme sind vorhanden, um mit anderen Geräten bzw. Komponenten des Computers zu kommunizieren. Auf die vordefinierten Datenströme kann nicht immer lesend und schreibend zugegriffen werden, aber ein vordefinierter Datenstrom kann, falls Lese- und Schreibzugriff erlaubt sind, in beide Richtungen gleichzeitig geöffnet werden. Eine Liste der vordefinierten Datenströme mit den erlaubten Zugriffsarten : Name Lesezugriff Schreibzugriff user Standard-Benutzereingabe Standard-Benutzerausgabe (Tastatur, gepuffert) (Bildschirm) keybd Benutzereingabe Ausgabe an den (Tastatur, Einzelzeichen) Tastaturcontroller. modem RS232-Interface lesen RS232 schreiben midi MIDI-Interface lesen MIDI schreiben printer nicht erlaubt ! Centronics-Interface Diese Namen können wieder groß- oder kleingeschrieben werden (bei Großschreibung Apostrophen nicht vergessen). III.2.5.2 Umschalten der Ein- und Ausgabeströme Es können bis zu 16 Dateiströme gleichzeitig offen sein. see (DATEINAME) der angegebene Datenstrom wird zum aktuellen Eingabestrom; handelt es sich um eine noch nicht geöffnete Datei, so wird diese zum Lesen geöffnet. seeing (TERM) versucht, den Parameter mit dem aktuellen Eingabestrom zu unifizieren. seen ist der aktuellen Eingabestrom eine Datei, so wird sie geschlossen. Der vordefinierte Datenstrom 'user' wird zum aktuellen Eingabestrom. tell (DATEINAME) der angegebene Datenstrom wird zum aktuellen Ausgabestrom; handelt es sich um eine noch nicht geöffnete Datei, so wird diese auf der Diskette erzeugt (eine eventuell vorhandene Datei mit dem gleichen Namen wird gelöscht !) und zum Schreiben geöffnet. telling (TERM) versucht, den Parameter mit dem aktuellen Ausgabestrom zu unifizieren. told ist der aktuelle Ausgabestrom eine Datei, so wird sie geschlossen. Der vorgefinierte Datenstrom 'user' wird zum aktuellen Ausgabestrom. III.2.5.3 Kontrolle der Eingabe TOY Prolog besitzt die Fähigkeit, die von einem Dateistrom oder einem Peripheriegerät eingelesenen Zeichen zur Kontrolle auf dem Bildschirm auszugeben. echo schaltet die Kontrollausgabe ein. noecho schaltet die Kontrollausgabe aus. III.2.5.4 Ein- und Ausgabe von Termen; Operatoren display (TERM) gibt TERM in Standardform auf den aktuellen Ausgabestrom aus : Funktoren werden in Präfixform mit Klammern ausgegeben, Namen werden nicht in Apostrophen gesetzt; Variablen werden als _N ausgegeben, wobei N eine Zahl ist. write (TERM) gibt TERM auf den aktuellen Ausgabestrom aus; die momentanen Operatorvereinbarungen werden beachtet, aber Namen werden nicht in Apostrophen gesetzt. Variablen werden in der Form XN ausgegeben, wobei N eine Zahl ist; die Numerierung beginnt bei 1. Achtung : In TOY Prolog wird zur Ausgabe von Variablen ein Prädikat benutzt, das die Variablen numeriert, indem es sie an Terme der Form 'V'(N) bindet. Aus diesem Grund werden Terme der Form 'V'(N) nicht korrekt ausgegeben, wenn N eine Integer-Zahl ist. writeq (TERM) wie 'write', aber Namen, die keine wohlgeformten Worte darstellen, oder die in Konflikt zu einer momentanen Operatorvereinbarung stehen, werden in Apostrophen gesetzt. Terme, die mit 'writeq' ausgegeben wurden, können mit 'read' wieder eingelesen werden. read (TERM) liest einen durch einen Punkt abgeschlossenen Term vom aktuellen Eingabestrom; wird nur erfüllt, wenn dieser Term mit PAR_1 unifiziert werden kann. Die momentanen Operatorvereinbarungen werden beachtet. Falls der eingegebene Term syntaktische Fehler enthält, so wird die Meldung "Bad Term on input. Text skipped:" ausgegeben, und der eingegebene Text bis zum nächsten Punkt außerhalb eines Kommentares und außerhalb von Anführungszeichen übersprungen (falls kein Punkt vorhanden ist, sollte der Benutzer ihn eingeben). Danach wird versucht, PAR_1 mit 'e r r' zu unifizieren. Am Ende eines Dateistromes wird die Eingabe auf 'user' umgeschaltet. op (INTEGER, ATOM, ATOM) vereinbart PAR_3 als Operator mit Typ PAR_2 und Priorität PAR_1. Es muß gelten 1 ≤ PAR_1 ≤ 1200; Operatoren mit kleinerer Priorität haben Vorrang. Die Priorität sollte kleiner als 1000 sein, um Konflikte mit den Operatoren ',', ';', ':-' und '-->' zu vermeiden. PAR_2 muß aus der Menge { xf, yf, fx, fy, xfx, xfy, yfx, yfy } gewählt werden. PAR_3 muß ohne Apostrophen druckbar sein. Falls für PAR_3 bereits eine Operatorvereinbarung besteht, so wird diese gemäß den Angaben von PAR_1 und PAR_2, modifiziert : die neue Priorität ersetzt die alte und der neue unäre (bzw. binäre) Typ ersetzt den alten unären (bzw. binären) Typ. In TOY Prolog kann ein Operator nur einen unären und einen binären Typ gleichzeitig besitzen (beide mit der gleichen Priorität). delop (ATOM) die Operatorvereinbarung für PAR_1 wird gelöscht. PAR_1 sollte in Apostrophen gesetzt werden, da es zum Zeitpunkt der Eingabe von 'delop' ja noch ein Operator ist. Folgende Standardoperatoren sind bereits vereinbart : :- xfx, fx 1200 --> xfx 1200 ; xfy 1100 , xfy 1000 not fy 900 = xfx 700 is xfx 700 =:= xfx 700 =\= xfx 700 < xfx 700 =< xfx 700 > xfx 700 >= xfx 700 @< xfx 700 @=< xfx 700 @> xfx 700 @>= xfx 700 == xfx 700 \== xfx 700 =.. xfx 700 + yfx, fx 500 - yfx, fx 500 * yfx 400 / yfx 400 mod xfx 300 III.2.5.5 Einzelzeichen In TOY Prolog werden Einzelzeichen, anders als in Prolog-10, durch Atome dargestellt, deren Namen aus genau einem Zeichen besteht (in Prolog-10 als deren ASCII-Darstellung, also als Zahlen). TOY Prolog ST unterstützt den erweiterten Zeichensatz von GEM; dabei werden deutsche (französische, spanische, ...) Buchstaben auch wirklich als Buchstaben erkannt (!). Für Zeichenketten existiert eine besondere Darstellungsform. Zeichenketten werden als Listen von Einzelzeichen betrachtet (nicht wie in Prolog-10 als Listen von ASCII-Codes); die Notation für Zeichenketten benutzt Anführungszeichen ("), um eine Zeichenkette einzuschließen. Wie üblich bezeichnet ein verdoppeltes Anführungszeichen ("") im Inneren einer Zeichenkette ein in die Zeichenkette aufzunehmendes einzelnes ". Die folgenden Prädikate sind für die Verarbeitung von Einzelzeichen vorgesehen: ordchr (INTEGER, ZEICHEN) wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 die Ordinalzahl des Zeichens PAR_2 ist. ordchr (VAR, ZEICHEN) wird erfüllt, nachdem PAR_1 mit der Ordinalzahl von PAR_2 unifiziert wurde. ordchr (INTEGER, VAR) wird erfüllt, nachdem PAR_2 mit dem Zeichen unifiziert wurde, dessen Ordinalzahl PAR_1 mod 256 ist. iseoln (TERM) versucht, PAR_1 mit dem Zeilenendezeichen zu unifizieren. TOY Prolog wandelt jedes Zeilenende in ein einzelnes 'CR' um. smalletter (TERM) überprüft, ob PAR_1 ein Kleinbuchstabe ist. bigletter (TERM) überprüft, ob PAR_1 ein Großbuchstabe ist. letter (TERM) überprüft, ob PAR_1 ein Buchstabe ist. digit (TERM) überprüft, ob PAR_1 eine Dezimalziffer ist. alphanum (TERM) überprüft, ob PAR_1 ein Buchstabe, eine Ziffer oder ein Tiefstrich (_) ist. bracket (TERM) überprüft, ob PAR_1 eines der Zeichen ( ) [ ] { } ist. solochar (TERM) überprüft, ob PAR_1 eines der Zeichen ! , ; ist. symch (TERM) überprüft, ob PAR_1 ein Symbolzeichen ist. III.2.5.6 Ein- und Ausgabe von Einzelzeichen Für die Ein- und Ausgabe von Einzelzeichen gibt es eine Anzahl besonderer Prädikate. Diese arbeiten nicht - wie in Prolog-10 - mit ASCII-Codes. Die Prädikate von Prolog-10, die die Ein- und Ausgabe von Einzelzeichen erledigen, könnten etwa wie folgt definiert werden (nicht vollständig kompatibel): get0(Ord) :- rch, lastch(Ch), ordchr(Ord, Ch). get(Ord) :- rch, skipbl, lastch(Ch), ordchr(Ord, Ch). skip(X) :- repeat, get0(X), !. put(Ord) :- ordchr(Ord, Ch), wch(Ch). Der Hauptunterschied zwischen TOY Prolog und Prolog-10 bei der Verarbeitung von Einzelzeichen liegt darin, daß TOY Prolog einen Puffer für das letzte eingegebene Zeichen unterhält; in TOY Prolog kann daher mehrmals, auch nach eventuellem Backtracking, auf ein eingegebenes Zeichen zugegriffen werden. Wird bei der Eingabe ein Zeilenende erreicht, so wird es als ein einzelnes 'CR' in den Eingabepuffer ("letztes Zeichen") geschrieben. Wird das Ende eines Dateistromes erreicht, so führt der Interpreter selbständig das Prädikat 'seen' aus; die folgenden Zeichen werden vom Benutzerstrom gelesen. Dieser Vorgang wird dem Benutzer durch eine Meldung mitgeteilt. Die Prädikate für die Ein- und Ausgabe von Einzelzeichen : rch wird erfüllt, nachdem das nächste Zeichen vom aktuellen Eingabestrom in das letzte Zeichen geschrieben wurde. skipbl wird erfüllt, nachdem sichergestellt wurde, daß das letzte Zeichen ein druckbares Zeichen enthält (ASCII-Code > 32). Falls ein solches Zeichen bereits im letzten Zeichen steht, wird nichts getan, andernfalls wird 'rch' ausgeführt. lastch (TERM) versucht, PAR_1 mit dem letzten Zeichen zu unifizieren. rdch (TERM) liest das nächste Zeichen vom Eingabestrom und schreibt es in das letzte Zeichen; macht eine Kopie des letzten Zeichens, wobei nichtdruckbare Zeichen als Leerraum angesehen werden; versucht, die Kopie mit PAR_1 zu unifizieren. rdchsk (TERM) wie 'rdch', aber vorher wird 'skipbl' ausgeführt. wch (ZEICHEN) schreibt das Zeichen in den aktuellen Ausgabestrom. 'CR' wird als Zeilentrenner interpretiert. nl beendet die momentane Zeile (gibt 'CR' aus). bell gibt das Zeichen 'Bel' aus; bei Ausgabe auf den Benutzerstrom bewirkt dieses Zeichen das Ertönen eines 'Glockentones'. Der ATARI ST interpretiert das Zeichen 'Esc' (escape) als besonderes Steuerzeichen; wird 'Esc' auf den Benutzerstrom ausgegeben, so bewirken die nächsten 1-3 Zeichen eine Veränderung von Parametern der Bildschirmausgabe. Es existieren spezielle Prädikate zur Ausgabe von Escape-Sequenzen : escape gibt 'Esc' aus. cls gibt 'Esc', 'E' aus; der Bildschirminhalt wird gelöscht. III.2.6 Typenüberprüfung var (TERM) wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 eine freie Variable ist. integer (TERM) wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 eine Integer- Zahl ist. nonvarint (TERM) wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 ein F_TERM ist. atom (TERM) wird genau dann erfüllt, wenn PAR_1 ein ATOM ist. III.2.7 Zugriff auf die Termstruktur pname (NAME, TERM) erzeugt eine Liste der einzelnen Zeichen von PAR_1 und versucht, diese Liste mit PAR_2 zu unifizieren. pname (VAR, ZEICHENLISTE) wird erfüllt, nachdem PAR_1 mit einem NAMEn unifiziert wurde, der aus den einzelnen Zeichen von PAR_2 besteht. pnamei (INTEGER, TERM) erzeugt eine Liste von Ziffernzeichen, die die dezimale Darstellung von PAR_1 bilden, und versucht, diese Liste mit PAR_2 zu unifizieren. PAR_1 darf nicht negativ sein. pnamei (VAR, ZIFFERNLISTE) wird erfüllt, nachdem PAR_1 mit der Integer-Zahl unifiziert wurde, deren Dezimaldarstellung die Zeichen von PAR_2 sind. Auch bei korrekten Parametern kann ein Fehler auftreten, wenn die Zahl größer als die größte darstellbare Integer-Zahl wird. In dieser Implementation sind Zahlen bis 32767 ( = 215-1) darstellbar. 'pname' und 'pnamei' ersetzen die Funktion 'name' von Prolog-10, die zwar ähnlich arbeitet, aber ASCII-Codes anstelle der in TOY Prolog verwendeten Zeichendarstellung benutzt. functor (VAR, INTEGER, 0) PAR_3 ist die Zahl 0; dieser Aufruf wird erfüllt, nachdem PAR_1 mit PAR_2 unifiziert wurde. functor (VAR, NAME, INTEGER) wird erfüllt, nachdem PAR_1 mit einem F_TERM unifiziert wurde, dessen Funktor den Namen und die Stelligkeit hat, die durch PAR_2 und PAR_3 festgelegt werden, und dessen Argumente verschiedene freie Variablen sind. PAR_3 darf nicht negativ sein. functor (INTEGER, TERM, TERM) versucht, PAR_2 mit PAR_1 und PAR_3 mit der Zahl 0 zu unifizieren. functor (F_TERM, TERM, TERM) versucht, PAR_2 mit dem Namen und PAR_3 mit der Stelligkeit des äußersten Funktors von PAR_1 zu unifizieren. arg (INTEGER, F_TERM, TERM) schlägt fehl, falls PAR_1 kleiner als 1 oder größer als die Stelligkeit des äußersten Funktors von PAR_2 ist; ansonsten wird versucht, PAR_3 mit dem PAR_1-ten Argument von PAR_2 zu unifizieren. VAR =.. [INTEGER] wird erfüllt, nachdem PAR_1 mit der Zahl in PAR_2 unifiziert wurde. VAR =.. [NAME | TERM] falls der TERM in PAR_2 keine 'geschlossene' Liste ist, wird ein Fehler im Prädikat length / 2 erzeugt ('=..' benutzt 'length'). Ansonsten wird ein Term erzeugt, dessen Funktor NAME und dessen Argumentliste TERM ist;dieser Term wird mit PAR_1 unifiziert. INTEGER =.. TERM versucht, PAR_2 mit [PAR_1] zu unifizieren. F_TERM =.. TERM erzeugt eine Liste, deren Kopf der äußerste Funktor von PAR_1 und deren Rumpf die Liste der Argumente von PAR_1 ist; versucht, diese Liste mit PAR_2 zu unifizieren. III.2.8 Zugriff auf Prädikate in der Datenbank protect (NAME, INTEGER) schützt das Prädikat mit Namen PAR_1 und Stelligkeit PAR_2 gegen Veränderungen durch die weiter unten angegebenen Prädikate. protect schützt sämtliche in der Datenbank vorhandenen Prädikate. unprotect (NAME, INTEGER) hebt den Schutz für das Prädikat mit Namen PAR_1 und Stelligkeit PAR_2 wieder auf. unprotect hebt den Schutz aller Prädikate auf. Die Datenbank kann durch folgende Prädikate verändert werden: assert (F_TERM, AUFRUFLISTE, INTEGER) PAR_1 wird als der Kopf einer Klausel, PAR_2 als deren Rumpf betrachtet; diese Klausel wird direkt nach der n-ten Klausel der entsprechenden Prozedur in die Datenbank eingefügt ( n = PAR_3, falls die Klausel mit dieser Nummer existiert; n = Nummer der letzten Klausel, falls PAR_3 > Anzahl der Klauseln; falls keine Klauseln existieren, bzw. PAR_3 < 1, wird die neue Klausel als erste eingefügt). retract (NAME, INTEGER, INTEGER) PAR_2 darf nicht negativ sein. PAR_1 und PAR_2 geben Namen und Stelligkeit eines Prädikates an; falls das entsprechende Prädikat keine Klausel mit der Nummer PAR_3 besitzt, schlägt 'retract' fehl; sonst wird die entsprechende Klausel aus der Datenbank entfernt, und 'retract' wird erfüllt. Achtung : Falls zum Zeitpunkt der Löschung noch Instanzen der gelöschten Klausel aktiv sind, werden in den allermeisten Fällen katastrophale Fehler auftreten ! clause (NAME, INTEGER, INTEGER, TERM, TERM) PAR_2 darf nicht negativ sein. PAR_1 und PAR_2 geben Namen und Stelligkeit eines Prädikates an; falls das entsprechende Prädikat keine Klausel mit der Nummer PAR_3 besitzt, schlägt 'clause' fehl; sonst wird versucht, PAR_4 mit deren Kopf und PAR_5 mit deren Rumpf zu unifizieren. asserta (F_TERM) behandelt PAR_1 als eine Klausel; falls der äußerste Funktor ':-' ist, und das erste seiner Argumente kein F_TERM , wird ein Fehler erzeugt. Die Klausel wird als erste Klausel des entsprechenden Prädikates in die Datenbank eingefügt. assertz (F_TERM) wie 'asserta', aber die Klausel wird als letzte Klausel des entsprechenden Prädikates in die Datenbank eingefügt. assert (F_TERM) ein Synonym für 'asserta'. retract (F_TERM) behandelt PAR_1 als eine Klausel; falls deren äußerster Funktor ':- ist, und das erste seiner Argumente kein F_TERM, so wird ein Fehler erzeugt. Die erste Klausel, die mit PAR_1 unifiziert werden kann, wird aus der Datenbank entfernt (falls PAR_1 die Form F_TERM :- VAR hat, kann es nur mit Klauseln unifiziert werden, deren Rumpf aus einem einzigen Variablenaufruf besteht !). Wenn 'retract' wiedererfüllt werden soll, wird die nächste mit PAR_1 unifizierbare Klausel entfernt, usw. clause (F_TERM, TERM) findet die erste Klausel, deren Kopf mit PAR_1 und deren Rumpf mit PAR_2 unifiziert werden kann. Wird nach erfolgreicher Unifikation erfüllt; soll 'clause' wiedererfüllt werden, so wird die nächste Klausel gesucht, usw. redefine wird für die Implementierung von 'reconsult' gebraucht (sollte nicht direkt aufgerufen werden). Zwischen zwei Aufrufen von 'redefine' verhält sich 'assert' anders als normal : wenn eine Klausel mit 'assert' gespeichert werden soll, die nicht zu dem zuletzt mit 'assert' gespeicherten Prädikat gehört, wird vorher das gesamte Prädikat gelöscht, zu dem die neue Klausel gehört. abolish (NAME, INTEGER) PAR_2 darf nicht negativ sein; das Prädikat mit Namen PAR_1 und Stelligkeit PAR_2 wird vollständig gelöscht. predefined (NAME, INTEGER) PAR_2 darf nicht neagtiv sein; 'predefined' überprüft, ob das Prädikat mit Namen PAR_1 und Stelligkeit PAR_2 eine Systemfunktion ist. consult (DATEINAME) schaltet den aktuellen Eingabestrom um und liest Klauseln, die danach mit 'assertz' gespeichert werden. Es gibt dabei zwei Ausnahmen : der Term 'end' beendet den Einlesemodus und stellt den alten Eingabestrom wieder her; Terme mit dem Funktor ':-'/1 werden als Kommandos betrachtet und sofort ausgeführt. reconsult (DATEINAME) wie 'consult', aber vor und nach dem Einlesen wird 'redefine' aufgerufen, so daß zusammenhängende Folgen von Klauseln eines Prädikates das alte Prädikat ersetzen, statt es zu ergänzen. consultall (TERM) PAR_1 muß eine Liste von DATEINAMEn oder Termen der Form '- DATEINAME' sein (auch gemischt); für jeden einfachen DATEINAMEN wird 'consult', für jeden DATEINAMEN mit '-'/1 wird 'reconsult' aufgerufen. Dieses Prädikat wird von der Benutzerschnittstelle aufgerufen, wenn eine Liste als Kommando eingegeben wurde. listing (F_TERM) PAR_1 muß ein ATOM, oder ein Term der Form ATOM/INTEGER, oder eine (eventuell verschachtelte) Liste solcher Terme sein; jedes ATOM wird als Name, jede Zahl als Stelligkeit eines Prädikates betrachtet. Alle Klauseln, die zu dem jeweiligen Prädikat gehören, werden auf den aktuellen Ausgabestrom ausgegeben. listing wie listing/1, aber es werden alle Prädikate, einschließlich der vordefinierten Prädikate, ausgegeben. Die Reihenfolge wird durch die 'hash'- Funktion des inneren Interpreters festgelegt und kann nicht geändert werden. proc (TERM) versucht, PAR_1 mit einem F_TERM zu unifizieren, der den Namen und die Stelligkeit des ersten Prädikates in der Datenbank besitzt; soll 'proc' wiedererfüllt werden, wird das jeweils nächste Prädikat benutzt; schlägt fehl, wenn kein solches Prädikat mehr da ist. Zur Reihenfolge der Prädikate siehe listing/0. III.2.9 Kontrolle des Programmablaufs Bezeichnungen : Wenn der Aufruf eines Prädikats eine Klausel aktiviert, die nicht die letzte ihres Prädikats ist, so wird dieser Kausel ein Zeiger in die Datenbank zugeordnet. Dieser Zeiger wird verwendet, wenn das aufgerufene Ziel wiedererfüllt werden muß. Die direkten Nachkommen eines Aufrufes A sind die Aufrufe in der durch A aktivierten Klausel. Der direkte Vorfahr von A ist der Aufruf, der die Klausel aktivierte, in der A vorkommt. Ein Vorfahr von A ist der direkte Vorfahr oder ein Vorfahr des direkten Vorfahrs; ein Nachkomme von A ist ein direkter Nachkomme oder einer von dessen Nachkommen. ! ('cut', manchmal auch 'slash') wird erfüllt, nachdem der nächste Vorfahr gefunden wurde, der nicht call/1, tag/1, ,/2 oder ;/2 ist. Alle Datenbankzeiger, die zu diesem Vorfahren und allen seinen Nachkommen gehören, werden entfernt. repeat wird erfüllt, und kann beliebig oft wiedererfüllt werden. call (AUFRUF) verhält sich so, als ob PAR_1 anstelle des Aufrufs von 'call' stünde; allerdings wird ein fehlerhafter Parameter bei Verwendung von 'call' erst zur Laufzeit des Programms erkannt. Im äußeren Interpreter kann eine Variable anstelle eines Prädikates als Aufruf in einer Klausel vorkommen; ein solcher Variablenaufruf wird vom äußeren Interpreter in einen Aufruf von 'call' umgewandelt. tag (AUFRUF) eine andere Form von call(AUFRUF); auf einen Aufruf von 'tag' kann mit den Prädikaten 'tagfail', 'tagexit', 'tagcut' und 'ancestor' zugegriffen werden. PAR_1 heißt markierter Vorfahr seiner Nachkommen. Ein Aufruf von 'tag' wird von 'tagfail' etc. nur dann erkannt, wenn er explizit in einer Klausel steht; z.B. wird call(tag(A)) nicht erkannt. ancestor (TERM) sucht nach dem nächsten markierten Vorfahren, der mit PAR_1 unifiziert werden kann; wird keiner gefunden, so schlägt 'ancestor' fehl, ansonsten werden der Vorfahr und PAR_1 unifiziert und 'ancestor' erfüllt. tagcut (TERM) wie 'ancestor', aber bei Erfolg werden sämtliche zu dem gefundenen Vorfahren und seinen Nachkommen gehörenden Datenbankzeiger entfernt. tagfail (TERM) sucht nach dem nächsten mit PAR_1 unifizierbaren markierten Vorfahren; schlägt fehl, falls keiner gefunden wird. Wird ein markierter Vorfahr gefunden, so schlägt dieser sofort fehl. tagexit (TERM) sucht nach dem nächsten mit PAR_1 unifizierbaren markierten Vorfahren; schlägt fehl, falls keiner gefunden wird. Wird ein markierter Vorfahr gefunden, so wird er mit PAR_1 unifiziert und sofort erfüllt (d.h. der Aufruf nach tag(...) wird als nächstes betrachtet). halt (ATOM) gibt ATOM aus und beendet den inneren Interpreter. stop beendet die Hauptschleife des äußeren Interpreters; im Normalfall wird 'halt' aufgerufen und auch der innere Interpreter beendet. Ausnahmen sind möglich (z.B. im Editor). sysload (DATEINAME) beendet den äußeren Interpreter und schaltet den aktuellen Eingabestrom auf die angegebene Datei um. Diese Datei sollte ein Programm in der Syntax des inneren Interpreters enthalten (siehe Anhang). Nach einem 'seen', bzw. bei Erreichen des Dateiendes, wird der äußere Interpreter wieder gestartet. III.2.10 Hilfsmittel zum Testen von Programmen In der ST-Version von TOY Prolog gibt es die Möglichkeit, den Ablauf eines Programms durch Drücken der Tastenkombination 'Shift' 'Alternate' 'Help' zu unterbrechen. Das momentane Ziel wird in der Form INTR: ....... ausgegeben, und der Benutzer erhält die Möglichkeit, den Programmablauf zu verändern. Dazu kann er folgende Optionen wählen: A (Abort) Das gesamte zu erfüllende Ziel wird abgebrochen (einschließlich des äußeren Interpreters). B (Backtrace) Die Vorfahren des momentanen Zieles werden angezeigt. C (Continue) Das momentane Ziel wird bearbeitet. D (Debug ON/OFF) Der Testmodus wird ein- oder ausgeschaltet (siehe 'debug'). F (Fail) Das momentane Ziel schlägt fehl. S (Step ON/OFF) Der Einzelschrittmodus wird ein- oder ausgeschaltet; ist er eingeschaltet, so wird das Programm vor der Bearbeitung des nächsten Zieles von selbst wieder unterbrochen. Es existieren außerdem einige Prädikate, die den Programmtest erleichtern sollen: interrupt untebricht den Programmablauf (als hätte der Benutzer die Taste 'Help' gedrückt). debug schaltet den Testmodus ein. Im Testmodus wird jedes zu bearbeitende Ziel mit einer Information ausgegeben, die anzeigt, ob das Ziel - das erste Mal aufgerufen wird (CALL: ...) - wiedererfüllt werden soll (REDO: ...) - erfolgreich beendet wird (EXIT: ...) - oder fehlschlägt (FAIL: ...). nodebug schaltet den Testmodus aus. nonexistent schaltet die Überwachung der Aufrufe von undefinierten Prädikaten ein. Nach 'nonexistent' wird beim Aufruf eines undefinierten Prädikates eine Meldung ausgegeben. nononexistent schaltet diese Meldungen wieder aus. Die folgenden beiden Prädikate schalten den Testmodus selektiv für bestimmte Aufrufe ein: spy (NAME, INTEGER) PAR_2 darf nicht negativ sein; der Testmodus wird für das Prädikat mit dem Namen PAR_1 und der Stelligkeit PAR_2 eingeschaltet. spy (NAME, VAR) dito, aber für alle Prädikate mit diesem Namen; die Variable wird nicht instantiiert. spy (VAR, INTEGER) dito, aber für alle Prädikate mit gegebener Stelligkeit. spy (VAR, VAR) dito, aber für alle Prädikate. Der Effekt ist der gleiche wie bei 'debug', kann aber nicht mit 'nodebug' wieder abgeschaltet werden (!). Da die Variablen nicht instantiiert werden, kann man zweimal dieselbe Variable verwenden. nospy (PAR1, PAR2) schaltet den Testmodus selektiv wieder ab. Alle Aufrufmuster von 'spy' können in der gleichen Weise wie dort verwendet werden. 'nospy' kann den mit 'debug' eingeschalteten allgemeinen Testmodus nicht ausschalten. spied (NAME, INTEGER) überprüft, ob der selektive Testmodus für das Prädikat mit Namen PAR_1 und Stelligkeit PAR_2 eingeschaltet ist. III.2.11 Verarbeitung von grammatikalischen Regeln phrase (AUFRUF, TERM) behandelt PAR_1 als nicht-terminales Symbol einer grammatikalischen Regel und veranlaßt die Verarbeitung von PAR_2, wobei PAR_1 als Startsymbol verwendet wird. III.2.12 Verschiedene Funktionen length (F_TERM, TERM) PAR_1 muß eine 'geschlossene' Liste sein, deren Länge berechnet wird. Es wird versucht, das Ergebnis mit PAR_2 zu unifizieren. isclosedlist (TERM) überprüft, ob PAR_1 eine 'geschlossene' Liste ist. numbervars (TERM) instantiiert die Variablen, die in PAR_1 vorkommen, mit 'V'(1), 'V'(2), ... . Variablen, die aneinander gebunden sind, werden mit dem selben 'V'(n) instantiiert. member (TERM, TERM) überprüft, ob PAR_1 ein Element der Liste PAR_2 ist. Falls PAR_2 eine 'offene' Liste ist, die PAR_1 nicht enthält, so wird 'member' erfüllt, nachdem die Liste um PAR_1 erweitert wurde. bagof (TERM, AUFRUF, TERM) versucht, PAR_3 mit einer Liste der für PAR_1 - nach allen möglichen Berechnungen von PAR_2 - ermittelten Instantiierungen zu unifizieren. status gibt eine Übersicht über die momentane Speicherbelegung. Die folgenden Prädikate benutzen die Uhr des ATARI ST: date (VARINT, VARINT, VARINT) versucht, PAR_1, PAR_2 und PAR_3 mit Zahlen zu unifizieren, die das Datum in der Form "Tag, Monat, Jahr" angeben. set_date (INTEGER, INTEGER, INTEGER) setzt das Datum fest : Par_1 - Tag, PAR_2 - Monat, PAR_3 - Jahr. time (VARINT, VARINT, VARINT) versucht, PAR_1, PAR_2 und PAR_3 mit Zahlen zu unifizieren, die die Tageszeit in der Form "Stunde, Minute, Sekunde" angeben. set_time (INTEGER, INTEGER, INTEGER) stellt die Uhr (PAR_1 Stunde, PAR_2 Minute, PAR_3 Sekunde). 'time' und 'set_time' arbeiten mit Einheiten von 2 Sekunden. translate (DATEINAME, DATEINAME) schaltet die Eingabe auf PAR_1 und die Ausgabe auf PAR_2 um und übersetzt das von PAR_1 gelesene Programm in die Syntax des inneren Interpreters. Das Ergebnis ist eine Datei, die mit 'sysload' eingelesen werden kann. Siehe auch die Abschnitte über 'consult', 'sysload', sowie den Anhang. III.3 Die GEM-Funktionen TOY Prolog ST kann auf einige der Funktionen von VDI und AES zugreifen. Genaueres zu diesen Funktionen kann hier nicht angegeben werden. In den folgenden Kurzbeschreibungen sind alle Parameter, soweit nicht anders angegeben, INTEGER-Zahlen. III.3.1 Kontrollfunktionen grf_clip (Flag, X1, Y1, X2, Y2) Falls Flag = 0, wird das Clipping ausgeschaltet, sonst eingeschaltet; (X1, Y1) und (X2, Y2) sind diagonal gegenüberliegende Ecken des Clipping- Rechtecks. grf_wrmode (Modus) Stellt den Schreibmodus ein : 0 - Replace - Modus 1 - Transparent-Modus 2 - XOR - Modus 3 - Reverse-Transparent-Modus grf_colour (Index, Rot, Grün Blau) Setzt die Farbzusammensetzung für die Farbe mit der Nummer Index fest. Rot, Grün und Blau liegen im Bereich 1 - 1000. grf_mode Schaltet den Grafikmodus ein. txt_mode Schaltet den Textmodus ein. III.3.2 Graphische Ausgabe grf_pline (Koordinatenliste) PAR_1 muß eine Liste mit einer geraden Anzahl von INTEGERs sein. Je zwei der Listenelemente werden als Koordinaten betrachtet; es wird ein Polygonzug (Polyline) gezeichnet. grf_pmarker (Koordinatenliste) Es wird eine Anzahl von Markierungen mit den durch PAR_1 angegebenen Koordinaten gezeichnet. grf_poly (Koordinatenliste) Es wird ein ausgefülltes Polygon gezeichnet. grf_fill (X, Y, Index) Eine Fläche wird bis zu ihrem Rand ausgefüllt, ausgehend vom Punkt (X, Y). Index ist der ursprüngliche Farbindex der Fläche. grf_box (X1, Y1, X2, Y2) Es wird ein ausgefülltes Rechteck gezeichnet; (X1, Y1) und (X2, Y2) sind gegenüberliegende Ecken. grf_bar (X1, Y1, X2, Y2) dito, aber das Rechteck wird umrandet. grf_arc (X, Y, R, Alpha, Omega) Ein Kreisbogen mit Mittelpunkt (X, Y), Radius R, Startwinkel Alpha und Endwinkel Omega wird gezeichnet. grf_pie (X, Y, R, Alpha, Omega) dito, aber ausgefüllter Kreissektor. grf_circle (X, Y, R) Ein ausgefüllter Kreis mit Mittelpunkt (X, Y) und Radius R wird gezeichnet. grf_ellipse (X, Y, Xrad, Yrad) Eine ausgefüllte Ellipse mit Mittelpunkt (X, Y) und Achsenabschnitten Xrad und Yrad wird gezeichnet. grf_rbox (X1, Y1, X2, Y2) Zeichnet ein nicht ausgefülltes Rechteck mit abgerundeten Ecken. grf_rfbox (X1, Y1, X2, Y2) Wie 'grf_rbox', aber ausgefülltes Rechteck. grf_text (X, Y, Text) Text ist ein NAME, der an der Position (X, Y) als Grafiktext ausgegeben wird. III.3.3 Attribute-Funktionen grf_l_colour (Index) Setzt die Linienfarbe fest. grf_l_type (Style) Setzt den Linientyp fest : 1 : durchgezogen 2 - 6 : gestrichelt 7 : frei definierbar grf_l_udstyle (Pattern) Setzt den frei definierbaren Linientyp fest. Pattern ist eine INTEGER-Zahl, deren 16 Bits das Muster festlegen. grf_l_width (Width) Setzt die Linienbreite fest. grf_l_ends (Begin, End) Setzt das Aussehen von Linienanfang (Begin) und -ende (End) fest. 0 : kantig 1 : Pfeil 2 : abgerundet grf_m_colour (Index) Setzt die Farbe der Markierungen fest. grf_m_type (Type) Setzt den Markierungstyp fest. 1 : Punkt 2 : Kreuz 3 : Stern 4 : Quadrat 5 : Diagonalkreuz 6 : Raute grf_m_height (Height) Setzt die Markierungsgröße fest. grf_t_height (Height) Setzt die Textgröße fest. grf_t_point (Point) Setzt die Textgröße in Punkt fest. grf_t_rotation (Angle) Setzt den Winkel fest, um den die Textgrundlinie gedreht wird. grf_t_colour (Index) Setzt die Textfarbe fest. grf_t_effects (Effects) Setzt die Texteffekte fest. Effects entsteht als Summe der gewünschten Effekte : 1 : Fettdruck 2 : Helle Schrift 4 : Kursivschrift 8 : Unterstreichung 16 : Außenrand der Buchstaben grf_t_align (Hor, Vert) Setzt die Textausrichtung fest. Hor : horizontale Ausrichtung - 0 : links 1 : zentriert 2 : rechts Vert : vertikale Ausrichtung - 0 : Grundlinie 1 : Obergrenze Kleinbuchstaben 2 : Obergrenze Zeichen 3 : Untergrenze Zeichenbox 4 : Untergrenze Unterlängen 5 : Obergrenze Zeichenbox grf_f_colour (Index) Setzt die Füllfarbe fest. grf_f_type (Interior) Setzt den Fülltyp fest : 0 : leer 1 : voll 2 : gemustert 3 : schraffiert 4 : frei definierbar grf_f_style (Style) Setzt für die Fülltypen 2 und 3 den Füllstil fest. grf_f_perim (Flag) Schaltet die Umrandung von ausgefüllten Flächen an (Flag = 1) oder aus (Flag = 0). grf_f_udpat (Pattern) Pattern muß eine Liste mit genau 16 INTEGER-Zahlen sein. Die 16 Zahlen werden als Muster für den Fülltyp 4 verwendet. III.3.4 Funktionen zur Maussteuerung grf_mse_hide Schaltet die Maus (den Grafikcursor) aus. grf_mse_show (Flag) Ist Flag = 0, so wird die Maus sofort wieder eingeschaltet; ansonsten wird sie erst dann wieder eingeschaltet, wenn 'grf_mse_show' genauso oft aufgerufen wurde wie vorher 'grf_mse_hide'. grf_mse_form (Form) Schaltet eine vordefinierte Mausform ein. 0 : Pfeil 1 : 'Cursor' 2 : Biene 3 : zeigende Hand 4 : flache Hand 5 : dünnes Kreuz 6 : dickes Kreuz 7 : Umrißkreuz 255 : Bleistift grf_mse_form (Xhot, Yhot, Mask, Data, Pattern) Schaltet eine frei definierte Mausform ein : Xhot und Yhot sind die Koordinaten des Aktionspunktes innerhalb des 16x16-Rasters, Mask und Data sind die Hinter- bzw. Vordergrundfarbe. Pattern muß eine aus genau 32 INTEGER-Zahlen bestehende Liste sein; die ersten 16 davon geben die Maske, die letzten 16 die Daten für das Raster an. grf_mse_state (Button, X, Y) Die Parameter müssen Variablen oder INTEGER-Zahlen sein; es wird versucht, Button mit dem momentanen Zustand der Maustasten und X bzw. Y mit der momentanen Position des Grafikcursors zu unifizieren. III.3.5 Darstellen einer Warnmeldung alert (Defbutton, Alert, Exbutton) Alert muß ein NAME sein; die Zeichen des Namens werden als Zeichenkette betrachtet. Die AES-Funktion 'form_alert' wird aufgerufen; es wird versucht, den Wert, den sie zurückliefert, mit Exbutton zu unifizieren. Exbutton muß eine Integer-Zahl oder eine Variable sein. III.4 Namen der Systemfunktionen Die Namen der Systemfunktionen können geändert werden, indem man die Beschreibungen im zweiten Abschnitt der Systemdatei ändert (siehe Anhang). Dabei ist darauf zu achten, daß weder die Reihenfolge noch die Anzahl der Namen geändert wird, und daß die Stelligkeiten erhalten bleiben. Es empfiehlt sich, vor einer Änderung eine neue Version der Benutzerschnittstelle herzustellen, da nach einer Änderung die vorherige Version wahrscheinlich nicht mehr lauffähig ist. Das Gleiche gilt für alle anderen Programme. Die Namen der vordefinierten Prädikate können nur geändert werden, indem deren Definition in der Systemdatei, bzw. (bei Prädikaten, die zur Benutzerschnittstelle gehören) im Quelltext geändert werden. Auch hierfür gelten die obigen Hinweise. IV. Die Hilfsprogramme von TOY Prolog IV.1 Der Übersetzer für die Benutzerschnittstelle Quellcode und Zwischencode : 'BOOTER.TOY'. Das Programm 'BOOTER.TOY' wird benötigt, um nach Änderungen der Benutzerschnittstelle eine neue Version der Systemdatei herzustellen. Die Benutzerschnittstelle ist nicht im vollständigen Prolog geschrieben, sondern in einer 'abgemagerten' Version, die sich leicht in die Syntax des inneren Interpreters übersetzen läßt. Der Übersetzer erledigt genau diese Arbeit. Benutzung des Übersetzers Um eine neue Version der Benutzerschnittstelle zu übersetzen, wird der Übersetzer mit 'sysload' geladen. Der Aufruf erfolgt in der Form transl(Eingabedatei, Ausgabedatei). also analog zum vordefinierten Prädikat 'translate'. Als Zeichen für das Ende der Eingabedatei dient das Zeichen '#'; falls es nicht am Ende der Eingabedatei steht, muß es von Hand eingegeben werden. Der Übersetzer kann Fehlermeldungen produzieren; dabei gibt er den Namen desjenigen Prädikats aus, das den Fehler entdeckt hat, sowie das fehlerhafte Zeichen und den Rest der Eingabe bis zum nächsten Punkt. Ist die Übersetzung fehlerfrei verlaufen, so enthält die Ausgabedatei den Zwischencode der neuen Version der Benutzerschnittstelle; dieser Code kann - am besten nach Entfernen der Kommentare - mit einem Texteditor anstelle des alten Zwischencodes in die Systemdatei eingefügt werden. Es ist ratsam, vorher eine Kopie der alten (lauffähigen !) Benutzerschnittstelle zu machen, da es durchaus vorkommen kann, daß die neue Version fehlerhaft ist. Beliebte Fehler sind das Verwechseln von Groß- und Kleinschreibung, insbesondere bei Variablennamen wie z.B. NextCh - Nextch - NextChar - NextChr etc. IV.2 Der Editor Quelltext : 'EDITOR'. Zwischencode : 'EDITOR.TOY'. Es handelt sich um einen einfachen Editor für Prädikate. Er wird mit edit (Name/Stelligkeit). aufgerufen. Der Editor zeigt jeweils die momentane Klausel zusammen mit ihrer Nummer an; am Anfang steht er auf Klausel 0, d.h. vor der ersten Klausel. Nach jedem Kommando wird die (neue) Klausel angezeigt. Der Editor versteht folgende Kommandos : e Name/Stelligkeit ruft eine neue Inkarnation des Editors auf. Es kann ein anderes Prädikat bearbeitet werden. x verläßt die momentane Inkarnation des Editors. + zeigt die nächste Klausel an, falls es eine gibt. <CR> (Leerzeile) wie + - zeigt die vorherige Klausel an (falls es eine gibt). t geht zur Klausel 0. b geht zur letzten Klausel. l listet das gesamte Prädikat auf. d löscht die momentane Klausel und geht zur nächsten (oder zur letzten, falls die vorher letzte gelöscht wurde). i In den folgenden Zeilen eingegebene Klauseln werden nach der momentanen Klausel eingefügt; 'end.' beendet den Einfügemodus. f Dateiname Wie 'i', aber die Klauseln werden aus der angegebenen Datei gelesen. p ruft eine neue Inkarnation von Prolog auf (!). Wenn 'stop' ausgeführt wird, wird im Editor fortgefahren. In der verschachtelten Inkarnation von Prolog sollte 'sysload' nicht benutzt werden. Ein eingegebenes Kommando muß nach dem letzten Zeichen beendet werden. Wo Leerzeichen angegeben sind, muß genau eines eingegeben werden. IV.3 Der Programmanalysator Quelltext : 'CALLTREE' Zwischencode : 'CALLTREE.TOY' Der Programmstrukturanalysator wird mit calltree (Name/Stelligkeit). aufgerufen, um das Prädikat mit dem angegebenen Namen und der angegebenen Stelligkeit zu analysieren. Er erzeugt eine Liste der Aufrufe, die während des Programmablaufs als Teilziele betrachtet werden. Teilziele werden in der Zeile, in der sie erstmals vorkommen, mit einer Nummer versehen, auf die bei nochmaligem Auftreten verwiesen wird. Die Verschachtelungstiefe wird durch verschieden weite Einrückung der Zeilen angezeigt. Der Programmstrukturanalysator sollte nicht mit 'Help' unterbrochen werden und nicht im Testmodus laufen, da während des Programmablaufs in den meisten Fällen zyklische Datenstrukturen erzeugt werden. Solche Datenstrukturen entstehen z.B. auch, wenn die Terme X und f(X) unifiziert werden. Wie man sieht, enthält TOY Prolog keinen 'occur check' : Die Terme werden ohne weiteres unifiziert. Jeder Versuch, den enstehenden Term auszugeben, führt allerdings in eine endlose Ausgabeschleife, die zum Absturz des Interpreters führt. Im Programmanalysator werden solche Strukturen erzeugt, wenn rekursive Prädikate analysiert werden. V. Die Demonstrationsprogramme V.1 ALPHA Quellcode : 'ALPHA' ALPHA ist ein Beispiel für die Entwicklung von interaktiven Programmen. Nach dem Einlesen wird es mit 'go.' aufgerufen. ALPHA versteht drei Formen von Sätzen. Nachstehend ein beispielhafter Dialog (Ausgaben unterstrichen) : go. (...) John is a man. OK A man is a person. OK Is John a person ? Yes. Is Mary a person ? I don't know ! Bye. (...) ALPHA liest die Sätze mit einem Prädikat ein, das einzelne Zeichen liest und sie zu Worten zusammenfaßt. Die dabei entstehende Liste von Worten wird danach mit Hilfe von grammatischen Regeln untersucht und in Prolog-Anweisungen übersetzt. Die obigen Eingaben führen z.B. dazu, daß folgende Klauseln in die Datenbank übernommen werden : man(john). person(X) :- man(X). V.2 TOYSEQUEL (© 1983 Kluzniak & Szpakowicz) Quelltext : 'TOYSEQ' TOYSEQUEL ist ein erheblich größeres Beispiel für die Benutzung von grammatikalischen Regeln zur Implementierung einer Kommandosprache. TOYSEQUEL stellt eine relationale Datenbank dar. Eine genaue Beschreibung der Kommandos findet sich in "Prolog for Programmers". Hier kann nur auf die Grundlagen eingegangen werden, und zwar anhand von Beispielen : Aufruf von TOYSEQUEL :- toysequel. Es werden einige Relationen erzeugt create ANG < string name, integer gehalt, integer abtnr >. create ABT < integer abtnr, string manager >. create Aufsichtsrat < string name, integer funktion >. Einfügen von Datentupeln into ANG insert <"Schmidt", 1000, 1>, <"Meier", 1200, 2>, <"Müller", 600, 1>. into ABT insert <1, "Raffke">, <2, "Hoffmann">. Anfragen über Relationen relations. Aufsichtsrat ABT ANG relation ANG. string name integer gehalt integer abtnr Betrachten von Tupeln mit bestimmten Eigenschaften select from ANG tuples <name, gehalt> where abtnr = 1. Schmidt 1000 Müller 600 Einfügen von ausgewählten Tupeln into ANG insert select from ABT tuples <manager, 1000, abtnr>. Verändern von Tupeln update ANG so that gehalt = 1200 where name = "Raffke". from ANG delete tuples where name = "Hoffmann". Die Möglichkeiten des Programms gehen noch erheblich weiter; es gibt verschiedene Möglichkeiten des Vergleichs, beliebig komplizierte arithmetische Ausdrücke; kommt ein Name in mehreren Relationen vor, so kann er durch Qualifizieren eindeutig bestimmt werden; eine Relation, die in einem Kommando mehrfach gebraucht wird, kann 'Alias'-Namen erhalten etc. Noch drei wichtige Kommandos : dump to DATEINAME. speichert die Relationen in der angegebenen Datei. load from DATEINAME. lädt eine Datei. stop. kehrt zurück zu TOY Prolog. V.3 Tic Tac Toe Quelltext : 'TICTAC.TOE' Zwischencode : 'TICTAC.TOY' Tic Tac Toe soll die Verwendung der Grafikfunktionen von TOY Prolog ST anhand eines Bei - Spiels demonstrieren. Der Aufruf erfolgt durch tictactoe. Der Benutzer spielt gegen den Computer (das Programm ist etwas langweilig, da der Computer nicht verlieren kann). Ein Zug wird ausgeführt, indem der Benutzer mit dem Mauszeiger auf ein freies Feld des Spielbrettes zeigt und den linken Mausknopf drückt. Wird der Mausknopf gedrückt, während der Zeiger auf den 'STOP'- Knopf zeigt, so wird das Programm beendet. Ende der allgemeinen Dokumemtation zu TOY Prolog ST, Version 3.