Programmiersprachen 2 (SS 2013)

Transkript

1 n Advanced 2 1. Juli 2013

2 Beispielprogramm pq(x,y) :- p(x,z), q(z,y). p(a,b). p(b,c). p(c,a). 2 q(a,a). q(b,d).

3 Logisch gesehen Die Reihenfolge verändert nicht die logische Aussage p(x,z), q(z,y) äquivalent zu q(z,y), p(x,z) 2

4 Über den Tellerrand Die Semantik bleibt gleich, aber was ist mit der Performance? Query pq(a,v) p(a,z), q(z,v) Besser p(a,z) zuerst! Query pq(v,a) p(v,z), q(z,a) Besser q(z,a) zuerst 1 statt 3 Choice Points! 2

5 Ausführungsreihenfolge 2

6 Performanceverluste Verlust wird schlimmer je größer die Datenbasis Im schlimmsten Falle können bestimmte Reihenfolgen zu Nichtterminierung führen 2

7 Double Append dapp(x,y,z,r) :- app(x,y,xy), app(xy,z,r). app([],r,r). app([h X],Y,[H Z]) :- app(x,y,z). 2

8 Double Append - Verhalten dapp([1],[2],[3],r): Reihenfolge perfekt dapp(x,y,z,[1,2,3]): Ungünstig aber Lösung wird gefunden dapp(x,y,[3],[2]): Sollte Fehlschlagen, aber Endlosschleife! 2

9 Ausführungsreihenfolge 2

10 Lösungsansätze Schreiben von 2 (oder mehr) Prädikaten Mercury: Automatische Generierung basierend auf Annotationen 2

11 When/2 Parameter: 2 Goals Sobald das erste Goal erfüllt ist wird das zweite Goal ausgelöst 2

12 When/2 - Beispiel pq(x,y) :- when((nonvar(x);nonvar(z)),p(x,z)), when((nonvar(z);nonvar(y)),q(z,y)). app(x,y,z) :- when((nonvar(x);nonvar(z)),app2(x,y,z)). app2([],r,r). app2([h X],Y,[H Z]) :- app(x,y,z). 2?- dapp(x,y,[3],[2]). no

13 Block Declarations Eingeschränkter als When Aber einfacher zu verwenden Pro Prädikat statt bei jedem Aufruf Zumindest in SICStus effizienter als When 2

14 Block Declarations - Beispiel :- block p(-,-). :- block q(-,-). p und q blockieren solange BEIDE Argumente Variablen sind 2

15 Block Declarations - Beispiel 2 :- block app(-,?,-). app blockiert solange erstes UND drittes Argument Variablen sind Zweites Argument egal 2

16 Generate - Test AI / KI Suchmethode Generator konstruiert Lösungskandidaten Tester prüft, ob Lösung gefunden In zwei Prädikate: search(sol) :- generate(sol), test(sol). 2

17 Performance Möglicherweise viele falsche Kandidaten Generierung kann lange dauern Performance eher schlecht 2

18 Test-Generate Aufsetzen der nötigen Tests bevor Lösung generiert wird regeln Ausführungszeitpunkt des Tests Tests können auf Teillösungen ausgeführt werden Lösungen werden nur soweit wie nötig generiert, bessere Performance 2

19 Beispiel 2 Permutation Sort!

20 Debugging Debugging von sehr schwierig Manchmal hilft das Aufsetzen von Hilfsroutinen 2

21 Debugging :- block watch_variable(?,-). watch_variable(name,value) :- print( Variable ), print(name), print( instantiated with ), print(value),nl. 2

22 Enumeration Problem: Die blockierenden Lösungen von pd und dapp können nicht mehr Lösungen enumerieren falls alle Variablen unbekannt Wir können nicht einfach eine Variable setzen ohne den Lösungsraum einzuschränken Idee: Waitflags! Zusätzliche Variable als Parameter Instantiieren der Waitflag löst Co-Routine aus 2

23 pq mit Waitflag pq(x,y,wf) :- p(x,z,wf), q(z,y,wf). :- block p(-,-,-). p(a,b,_). p(b,c,_). p(c,a,_). :- block q(-,-,-). q(a,a,_). q(b,d,_). 2

24 pq mit Waitflag - Enumeration?- pqc(x,y,wf), WF=1. X = a, Y = d, WF = 1? ; X = c, Y = a, WF = 1? ; no?- pqc(x,a,wf),wf=1. X = c, WF = 1? ; no 2

25 Aufruf pq mit Waitflag Gibt es einen Unterschied zwischen pqc(x,a,wf),wf=1 und pqc(x,a,1)? Welchen Call sollte man verwenden? 2

26 Constraint Logic Programming Constraint Programmierung: Finden von Lösungen für Constraint Systeme Z.B. (FD): Constraint Logic Programming over Finite Domains In vielen Systemen enthalten Wir schreiben unseren eigenen Constraint-Solver! 2

27 Arithmetik Arithmetik in : is/2 Problem: Zweites Argument muss Ground sein Rückwärtsnutzung unmöglich Enumerieren unmöglich 2

28 Einfaches plus plus1(x,y,r) :- R is X+Y.?- plus1(1,2,r1), plus1(r1,3,r2), plus1(r2,4,r). R = 10, R1 = 3, R2 = 6? yes 2?- plus1(r2,4,r), plus1(r1,3,r2), plus1(1,2,r1).! Instantiation error in argument 2 of is/2! goal: _101 is _104+4

29 Passive Constraints Co-Routine um is/2, etc. Warten bis Ausdruck geprüft werden kann Dann Call ausführen 2

30 Passives plus :- block plus2(-,?,?), plus2(?,-,?), plus2(?,?,-). plus2(x,y,r) :- R is X+Y.?- plus2(2,2,4). yes?- plus2(2,2,5). no?- plus2(r2,4,r), plus2(r1,3,r2), plus2(1,2,r1). R = 10, R1 = 3, R2 = 6? yes 2

31 Etwas aktiveres plus :- block plus2(-,?,?), plus2(?,-,?). plus2(x,y,r) :- R is X+Y. 2

32 Aktive Constraints Instantiieren Variablen sobald möglich Ermöglichen Rückwärtsnutzung Ermöglichen Enumeration Sind damit deklarativer! 2

33 Beispiel 2 Aktives Plus?