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CSI2520, Hiver 2007

Les entrées-sorties

• Ecriture sur l'écran ou dans un fichier• Lecture à partir du clavier ou d’un fichier• Affichage de termes :

* write(1+2) affiche 1+2 * write(X). affiche la valeur courante de X sur le flot

de sortie courant (par défaut l'écran), * nl permet de passer à la ligne suivante.* writeln(X) :- write(X), nl.* tab tel que tab(N) affiche N espaces

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Affichage

• Affichage de termes (suite) :* display/1 agit comme write/1 mais en affichant la

représentation sous forme d’arbre* Ex :

write(3+4), nl, display(3+4), nl.

Affiche :

3+4

+(3,4)

YES

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Lecture

• Lecture de termes :* read/1 admet n’importe quel terme en argument.

* Il lit un terme au clavier et l’unifie avec son argument. Le terme lu doit être obligatoirement suivi d’un point. Certains systèmes Prolog affichent un signe d’invite lorsque le prédicat read/1 est utilisé.

* Exemple :

?- read(X).

: a(1,2).

YES {X = a(1,2)}

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Exemple

age(X, Y) :- write('Give the age of '), write(X), write(': '), read(Y).?- age(teddy, Z).Give the age of teddy: 22.Z = 22Yes

?- age(teddy, 22).Give the age of teddy: 23.No?- read(abc).:23.No?- read(X + Y).:2 + 3.X = 2Y = 3Yes

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Un autre exemple

lire des expressions arithmétiques, les évaluer et les imprimer jusqu'à ce que l’utilisateur rentre « fin » au clavier.

calculateur :- repeat, % boucle read(X), % lecture

expression eval(X,Y), %

évaluation write(Y), nl, %

affichage Y = fin, !. %

condition d'arrêteval(fin, fin) :- !. % cas particuliereval(X, Y) :- Y is X. % calcul d’expressions

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Le repeatLe predicat repeat laisse toujours un point de choix derrière lui.

repeat.repeat :- repeat.

Exemple d’utilisation :?- calculateur.: 2+3 . 5: 3+2*4 -1.10: fin.finYES

Autre exemple avec repeat

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test :- repeat, write(‘SVP, entrer un nombre’), read(X), (X=:=42).

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Ouvrir un fichier

– En écriture : * mode write : son contenu est effacé avant que Prolog y

écrive.

* mode append : Prolog écrira à partir de la fin du fichier.

– Ouverture d’un fichier : prédicat open/3 * argument 1 : nom du fichier

* argument 2 : mode d’ouverture write, append ou read

* argument 3 : variable qui va recevoir un identificateur de fichier appelé flux ou stream.

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Lire et écrire

• Tous les prédicats read, write et autres vus auparavant admettent un second argument : le flux identifiant le fichier.

* Ex : write(Flux, X). où Flux est un identificateur de fichier

* Ex : read(Flux,X), get(Flux, X), get0(Flux,X)

* Fermeture du fichier : prédicat close/1 qui prend en argument le flux associé au fichier.

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Exemple

ecrire(T) :-

open(‘ test.pl ’, append, Flux), (*ouverture*)

write(Flux, T), nl(Flux), (*écriture*)

close(Flux). (*fermeture*)

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Les flots d’entrée et de sortie

• see(Filename), le fichier est l’entrée courante.• seen. La console redevient l’entrée courante.• tell(Filename), le fichier est la sortie courante.• told. La console redevient la sortie courante.

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Les caractères

• put(CodeASCII) : imprime le caractère correspondant au code ASCII.

• get0(Code) : unifie la variable avec le code ASCII du caractère entré.

• get(Code) : même chose que get0, mais saute par-dessus les espaces.

Exemple interactif

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capitale(ontario,toronto).capitale(quebec,quebec).capitale(cb,victoria).capitale(alberta,edmonton).capitale(terre-neuve,st-jean).capitale(nouvelle-ecosse,halifax).capitale(saskatchewan,regina).capitale(manitoba,winnipeg).capitale(nouveau-brunswick,fredericton).capitale(ipe,charlottetown).start:-write('Les Capitales du Canada'),nl,demander.demander:-write('Province? '),read(Province),reponse(Province).reponse(stop):-write('merci'),nl.reponse(Province):-capitale(Province,Ville),write('la capitale de '), write(Province),write(' est '),write(Ville),nl,nl,demander.

Exemple (suite)

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?- start.Les Capitales du CanadaProvince? ontario.la capitale de ontario est toronto

Province? cb.la capitale de cb est victoria

Province? stop.mercitrue .

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Les Listes

• Comme en programmation fonctionnelle, la liste est une structure de donnée de base :– [1, 2, 3, 4]– [] la liste vide ;– [Head | Tail] la tete et le reste de la liste ;– [1, 2, "trois"] une liste de 3 éléments ;– [1, 2 | Tail] une liste d’au moins deux éléments.

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Format Tête et Queue?- [T | Q] = [1, 2, 3, 4].T= 1,Q= [2,3,4]?- [1 | [2,3,4]] = L.L= [1,2,3,4]?- [1,2,3 | [4]] = L.L= [1,2,3,4]?- [T | Q] = [1].T= 1,Q= []?- [T | Q] = [].no

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Exemple

readline(Line) :- get0(Ch), readline(Ch, Line).

readline(10, []).readline(Ch, [Ch | RestOfLine]) :- Ch \= 10, get0(NextCh), readline(NextCh, RestOfLine).

Lire des caractères en créant une liste, jusqu’à la fin d’une ligne (code 10)

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Construction de listes

cons(X, Y, [X|Y]).

?- cons(1, [2,3,4], L).L= [1,2,3,4]

?- cons(X, Y, [1,2,3,4]).X= 1,Y= [2,3,4]

?- cons(1, [2,3,4], [1,2,3,4]).yes

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Concaténation de listes

notre-append([],Y,Y).notre-append([A|B],Y,[A|W]) :- notre-append(B,Y,W).

?- notre-append([1,2], [3,4], L).L= [1,2,3,4]?- notre-append(X, [3,4], [1,2,3,4]).X= [1,2]?- notre-append([1,2], [3,4], [1,2,3,4]).yes

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Inversion de listes, version 1

notre-reverse([],[]).notre-reverse([H|T],L) :- notre-reverse(T,LL),

notre-append(LL,[H],L).

?- notre-reverse([1,2,3,4],L).L= [4,3,2,1]

?- notre-reverse(L,[1,2,3,4]).L= [4,3,2,1]

Inversion de listes, version 2

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renverser([],L,L)-!.renverser([H|T],L,R):- renverser(T,[H|L],R).

notre-reverse([H|T],L,R) :- renverser(L,[],R).

Sans la coupe, il y aurait une boucle infinie après lapremière solution de:?- notre-reverse(L,[1,2,3,4]).

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Appartenance à une liste

notre-member(X,[X|L]).notre-member(X,[Y|L]) :- notre-member(X,L).

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Longueur d’une liste

notre-length([],0).notre-length([X|L],N) :- notre-length(L,NN), N is NN+1.

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Insertion dans une liste

notre-insert(A,L,[A|L]).notre-insert(A,[X|L], [X|LL]) :- notre-insert(A,L,LL).

?- insert(c, [a, b], L).L = [c, a, b] ;L = [a, c, b] ;L = [a, b, c] ;no

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Insertion dans une liste

?- insert(a, L, [b, a, d, a, f]).L = [b, d, a, f] ;L = [b, a, d, f] ;no

L’insertion et le retrait sont 2 concepts complémentaires!

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Retrait dans une liste

notre-delete(R,[R|L],L).notre-delete(R,[X|LL], [X|L]) :- notre-delete(R,LL,L).

Retrait dans une liste

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deleteall(X,[],[]).deleteall(X,[X|T],Result) :- deleteall(X,T,Result),!.deleteall(X,[H|T],[H|Result]) :- deleteall(X,T,Result).

?- deleteall(2,[1,2,4,3,2,6,2,2],L).L = [1, 4, 3, 6].

Qu’arrive-t-il si on retire la coupe?

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Intersection entre listes

intersection( [], Ys, [] ).

intersection( [ X | Xs ], Ys, Zs ) :-

not member( X, Ys),

intersection( Xs, Ys, Zs ).

intersection( [ X | Xs ], Ys, [ X | Zs ] ) :-

member( X, Ys ),

intersection( Xs, Ys, Zs ).

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Tri d’une liste

tri([],[]).tri([P|Q],T) :- partition(P,Q,G,D),

tri(G,GG), tri(D,DD),append(GG,[P|DD],T).

partition(P,[X|L],[X|PG],PD) :- X < P, partition(P,L,PG,PD).partition(P,[X|L],PG,[X|PD]) :- X >= P, partition(P,L,PG,PD).partition(P,[],[],[]).

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Opérations répétitives

• Effectuer un traitement sur les éléments de listes

traite-liste([],[]).

traite-liste([X|L],[Y|T]) :- traite(X,Y), traite-liste(L,T).

somme(L,S) :- somme(L,0,S).

somme([X|L],T,S) :- TT is T+X, somme(L,TT,S).

somme([],S,S).

Les nombres premiers

• Générer tous les nombres premiers de 1 à N

• Crible d'Ératosthène:– Générer tous les entiers de 2 à N– Supprimer tous les multiples de 2, de 3, de 4,

etc. jusqu’à ce que le carré du plus petit entier soit plus grand que le plus grand entier.

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Les nombres premiers

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genereListe(0,[]).genereListe(N,[N|Xs]):- N > 0, N1 is N-1,genereListe(N1,Xs).

retireMultiple(X,[],[]).retireMultiple(X,[T|Q],Resultat) :- T>X, T mod X =:= 0, retireMultiple(X,Q,Resultat),!.retireMultiple(X,[T|Q],[T|Resultat]) :- retireMultiple(X,Q,Resultat).

retireTousLesMultiples(N,[],[]).retireTousLesMultiples(1,L,L).retireTousLesMultiples(N,Li,L):- N>1, retireMultiple(N,Li,LL), N1 is N-1, retireTousLesMultiples(N1,LL,L).

premiers(N,L):- genereListe(N,Li), retireTousLesMultiples(N,Li,L).

Inversion d’une liste (double récursion)

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mirror([ ], [ ]). mirror([X|L1], L2) :-mirror(L1,L3), append(L3, [X], L2). % append will dig into the list a second time

Inversion d’une liste (avec accumulateur)

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mirror2(Left, Right) :-  invert(Left, [ ], Right).invert([X|L1], L2, L3) :-       % the list is 'poured' invert(L1, [X|L2], L3).  % into the second argument invert([ ], L, L).  % at the deepest level, the result L is merely copied

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Représentation des Listes

• Les listes peuvent être représentée avec le symbole fonctionnel binaire « . »– suite {e1, e2, …} ==> liste (e1.(e2.(…)))

• La liste vide est notée « nil ». Elle sert souvent à marquer la fin de liste.

• Exemples :– suite des variables X et Y => (X.Y)– suite {gateau, fruit, glace} =>(gateau.(fruit.(glace.nil)))

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Représentation en arbre

• Exemples :

.

X Y

.

.

.

gateau

fruit

glace nil

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Propriété fondamentale

• Une liste correspond au cas particulier ou les branches gauches sont toujours des feuilles.– On utilise le terme de peigne pour les désigner.

• Exercice : – résoudre l'équation X.Y = gateau.fruit.glace.nil– par identification on a la solution :

• {X = gateau; Y = fruit.glace.nil}

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Propriété fondamentale (2)

• La notation X.Y représente une liste dont la tête (le 1er élément) est X et la queue (le reste de la liste) est Y.

• Cela constitue la base de l’utilisation des listes dans les programmes Prolog.

• Attention le terme X.Y n’est pas une liste mais plutôt une paire.

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Prédicats avec nombre de paramètres variables

• Les villes d'une province:province(ontario,toronto,ottawa,hamilton,kitchener,london).province(quebec,montreal,quebec_city,sherbrooke,trois_rivie

res).province(new_brunswick,saint_john,moncton,fredericton).

• Il faut plutôt utiliser une liste (province/2):province(quebec, montreal.( quebec_city .(sherbrooke .(trois_rivieres.nil)))).province(new_brunswick, saint_john .(moncton .(fredericton.nil))).province(ontario, toronto.ottawa.hamilton.kitchener.london.nil).

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Accès aux éléments d’une liste(1)

• En pratique, on représente une liste avec les '[ ]':montreal .(quebec_city .(sherbrooke .(trois_rivieres. nil)))

est représentée par:[montreal, quebec_city, sherbrooke, trois_rivieres]

• Pour avoir accés aux différents paramètres – on utilise le '|'.– On a donc [tete|queue].

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Accès aux éléments d’une liste(2)

• Ainsi, on peut écrire:– [saint_john,moncton,fredericton] qui est equivalent a:– [saint_john | [moncton,fredericton]] qui est equivalent a:– [saint_john | [moncton | [fredericton]]] qui est equivalent a:– [saint_john | [moncton | [fredericton | [ ]]]] ou encore:– [saint_john, moncton | [fredericton]] ou:– [saint_john, moncton, fredericton | []]

• De manière générale:– [x | queue] une liste d’au moins un élément.– [x, y | queue] une liste d’au moins deux éléments.

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Utilisation de memberRegle inProvince/2 qui retourne la province dans laquelle se trouve une ville X:

inProvince(X,P) :- province(P, L), member(X, L).

?- inProvince(ottawa, P). P = ontario ;

No

?- inProvince(V, new_brunswick).C = saint_john ;C = moncton ;C = fredericton ;No

Exemple du fermier

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% etat(Fermier,Renard,Poule,Blé).

initial(etat([gauche, gauche, gauche, gauche])).final(etat([droite, droite, droite, droite])).

Exemple du fermier

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traverse(etat([gauche,X,Y,Z]),etat([droite,X,Y,Z]), fermier_traverse).traverse(etat([droite,X,Y,Z]),etat([gauche,X,Y,Z]), fermier_revient).

traverse(etat([gauche,X,gauche,Z]),etat([droite,X,droite,Z]), fermier_amene_poule).traverse(etat([droite,X,droite,Z]),etat([gauche,X,gauche,Z]), fermier_ramene_poule).

traverse(etat([gauche, gauche, X, Y]),etat([droite, droite, X, Y]), fermier_amene_renard).traverse(etat([droite, droite, X, Y]),etat([gauche, gauche, X, Y]), fermier_ramene_renard).

traverse(etat([gauche, X, Y, gauche]),etat([droite, X, Y, droite]), fermier_amene_ble).traverse(etat([droite, X, Y, droite]),etat([gauche, X, Y, gauche]), fermier_ramene_ble).

Exemple du fermier

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interdit(etat([X, Y, Y, _])) :- X \== Y.interdit(etat([X, _, Y, Y])) :- X \== Y.

riviere(P) :- initial(Depart), final(Arrivee), riviere_aux(Depart, Arrivee, [Depart], P).

Exemple du fermier

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riviere_aux(A,A,_,[]).

% V sont les états déjà visitéesriviere_aux(A, B,V, P) :- traverse(A,C,Action), not(interdit(C)), not(member(C,V)), riviere_aux(C,B,[C|V],Plan), P = [Action | Plan].

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Le prédicat setof

aime(jean,pomme).aime(marie,poire).

?- setof([X,Y],aime(X,Y),L).L=[[jean,pomme],[marie,poire]].

age(pierre,5).age(paul,7).age(henri,5).

?- setof(C,age(C,5),L).L=[henri,pierre].

bagof est similaire, sauf qu’il n’élimine pas les répétitions et ne tri pas les éléments.

Exemple

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bag(2,4,1).bag(3,5,2).bag(7,8,2).bag(4,3,1).bag(5,2,4).bag(2,1,4).bag(2,2,4).bag(7,3,5).bag(7,3,3).

% bagof(Z,bag(X,Y,Z),B).% bagof(Z,(bag(X,Y,Z),Z>2),B).% bagof(Z,X^bag(X,Y,X),B).% setof(Z,X^bag(X,Y,X),B).% bagof(Z,X^Y^bag(X,Y,X),B).% findall(Z,bag(X,Y,X),B).

Exemple

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connait(vincent,david).connait(vincent,antoine).connait(vincent,alex).connait(melodie,alex).connait(melodie,patrick).connait(patrick,melodie).connait(patrick,ahmed).connait(patrick,eddie).connait(patrick,david).

% setof(X,connait(X,Y),B).% setof(Y,connait(X,Y),B).% setof(Y,X^connait(X,Y),B).% bagof(Y,X^connait(X,Y),B).% setof([X,Y],connait(X,Y),B).

Exemple

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age(vincent,8).age(melodie,4).age(patrick,3).age(ahmed,7).age(eddie,4).% setof(A,N^age(N,A),B).% setof(A,N^age(N,A),[T|Q]).% setof(A,N^age(N,A),[T|_]).% setof([A,N],age(N,A),[[_,J]|_]).% age(P,A1),\+((age(_,A2),A2<A1)).