7.1.2. Декларативное представление данных и знаний

Декларативная часть PILOT-программы состоит из элементов, специфицирующих типы данных, прототипы функций и/или процедур, переменные, а также необходимые базы знаний.

Спецификация типов — мощное средство конструирования новых типов данных, которые поддерживаются системой автоматически на основании базовых типов. В ЯПЗ PILOT/2 фиксированы следующие базовые типы: int, float, char, string, имя -фрейма, prototype, frame, func, рте. Без учета спецификации ограничения это дает почти те же возможности, что и спецификация typedef в языках С и C++. Однако в ЯПЗ PILOT/2 существуют и множественные типы, симметричные по отношению к базовым, а также усечение вновь вводимых типов с помощью ограничений. Последние задают в базисе И-ИЛИ-НЕ ограничения, которым должны удовлетворять значения соответствующего типа. Так, например, спецификация

Child is_a Age restr_by (>0 && <12);

вводит подтип типа Age, значения которого должны быть положительными целыми в интервале [0, 12].

Спецификации

Persons is_a {frame};

Friends is_a Persons restr_by (>={Петр, Иван} );

определяют, что элементами типа Friends являются элементы типа Persons, включающие в себя, по крайней мере, два указанных явно элемента.

Обработка сложно структурированных данных во внешней памяти является отличительным свойством всех ЯПЗ. Но помимо этого нужны и «обычные» переменные. Вот почему в ЯПЗ PILOT/2 введены регистры и стеки. Семантика регистров такая же, как у простых переменных традиционных языков программирования. Иначе обстоит дело со стеками. Для явной спецификации поведения стеков в ЯПЗ PILOT/2 введены префиксы и постфиксы, которые являются одноместными операторами, аналогичными по синтаксису унарным операторам (++) и (--) современных языков программирования. Семантика их зафиксирована в табл. 7.1. Одна и та же переменная, в зависимости от наличия или отсутствия префикса (постфикса), трактуется либо как регистр, либо как стек. Для выделения имен переменных в текстах PILOT-программ им предшествует символ «$».

Таблица 7.1.

Семантика переменных в языке PILOT/2

Ядром декларативного представления данных и знаний в ЯПЗ PILOT/2 является спецификация баз — временных и постоянных. Все базы в ЯПЗ PILOT/2 фреймовые и поддерживаются на этапе выполнения продукционных программ специализированным пакетом FRAME/2 [Sherstnew et al, 1994].

Спецификация временной базы предполагает, что определенные здесь фреймы имеют «время жизни», совпадающее с периодом выполнения PILOT-програм-мы, а ее имя — встроено в систему и не может быть изменено. Типичный пример определения временной базы — следующий:

base = { спецификация-фрейма, ..., спецификация-фрейма };

Иначе обстоит дело с постоянными базами. Их «время жизни» никак не связано с конкретной PILOT-программой, а имена выбирает сам пользователь. Такие базы могут создаваться и/или использоваться в данной PILOT-программе. Примерами определения постоянных баз могут быть следующие спецификации:

base system = { фрейм-1..... фрейм-N };

extern base person = { фрейм-1, фрейм-2, фрейм-3 };

base new;

base ( a1, a2, ... aN ) = { фрейм-1, фрейм-2..... фрейм-L };

И в случае временных, и в случае постоянных баз основным элементом определения является спецификация фрейма:

спецификация-фрейма ::= || спецификация-прототипа ||

|[спецификация-экземпляра ||

спецификация-прототипа ::= [ имя-фреймаis_a prototype

{{; спецификация-демона }} {{; декларация-слота }}]

спецификация-экземпляра ::= [

|| имя-фрейма || is_a имя-фрейма

|| ( имя-фрейма {{ , имя-фрейма }} ) ||

{{;спецификация-демона}} {{;спецификация-слота }}]

спецификация-слота : : =

|| || имя-слота || = значение | |

|| || ( имя-слота {{, имя-слота }} ) || | |

|| without имя-слота {{, имя-слота }} ||

|| декларация-слота ||

декларация-слота ::= || имя-слота || тип

|| ( имя-слота {{ , имя-слота }} ) ||

{{ ; дополнительная-спецификация }}

дополнительная-спецификация ::= || спецификация-демона ||

|| спецификация-умолчания ||

| | спецификация-ограничения ||

спецификация-демона ::= | | if_added || имя-демона ( )

|| if_deleted ||

|| if_changed ||

спецификация-умолчания ::= by_default значение

спецификация-ограничения ::= restr_by спецификатор

Из этих определений следует, что ЯПЗ PILOT/2 является сильно типизированным языком и, следовательно, обеспечивает строгую проверку правильности использования типов на этапе трансляции. Такой подход повышает надежность проектирования продукционных программ и увеличивает их эффективность.

Теперь рассмотрим примеры спецификации фреймов. Первый из них — спецификация прототипа вида:

[Person is_a prototype;

Name string, if_changed ask_why () ;

Age int, restr_by >= 0 ;

Sex , string, restr_by (==«male» || ==«female»),

by_default «male» ;

Children {frame}];

Из этого описания следует, что у фрейма Person, заданного как корневой прототип, имеются четыре слота с именами Name, Age, Sex и Children. Каждый слот может иметь значение определенного типа. Значениями слотов Name и Sex могут быть строки, слота Age — число, а слота Children — множество ссылок на другие фреймы. Кроме обязательной спецификации типа слот может иметь дополнительную спецификацию. Так, чтобы показать, что значение слота Age должно быть не меньше 0, а слот Sex может принимать только два значения, «male» или «female», использована дополнительная спецификация restr_by. Конструкция, следующая за этим ключевым словом, называется спецификатором и представляет собой логическое выражение особого вида. Другая дополнительная спецификация, by_default, определяет значение слота по умолчанию. Например, если в экземпляре фрейма Person не будет указано конкретное значение слота Sex, оно будет равно «male».

Кроме этих дополнительных спецификаций имеются в ЯПЗ PILOT/2 и спецификации демонов. Они определяют присоединенные процедуры, которые «запускаются» при добавлении (if_added), удалении (if_deleted) или изменении значений (if_changed).

Любой фрейм может стать прототипом для других фреймов:

[ John is_a Person; if_deleted bury();

Name = «Johnson» ;

Age = 32 ;

Children = {Ann, Tom} ];

[ Mary is_a Person;

without Age ;

Name = «Smirnova» ;

Sex = «female» ;

Children = empty];

Приведенные выше фреймы John и Mary — экземпляры фрейма Person. Их слоты получают конкретные значения. Фрейм-экземпляр можетле иметь некоторых слотов своего прототипа (имена таких слотов перечисляются после ключевого слова without) и может иметь дополнительные слоты, специфицируемые так же, как и в прототипе.