Исполнение: Освоение принципов графики в системе Пролог-Д.
Лабораторная установка: Персональный компьютер с ОС Windows, MS Office, языке Пролог-Д, являющемся учебной версией классического Пролога.
Оценка: Рассматривают содержание нового направления информатики (базы знаний) и особенности его реализации.
Время выполнения работы: 3 часа.
Методические указания
Когда речь идет о компьютерной графике, построение изображения на экране интерпретируется серией команд. Таким образом, всякое изображение ассоциируется с алгоритмом его построения. Однако, эта концепция не укладывается в принципы декларативного программирования, принятые в системе Пролог-Д. Если последовать этой концепции то необходимым становится описание элементов рисунка в виде совокупности графических объектов, соотношений и связей между ними. В этом случае описание последовательности действий художника - исполнителя становится излишним. В системе Пролог-Д определен набор графических примитивов, отображающих графические объекты и построенных таким образом, что с точки зрения синтаксиса каждый из них может быть только целью, и принимает значение "истина" (выполняется), если на экране появляется графическое изображение объекта. При записи в правиле нескольких графических примитивов и выполнении данного правила на экране появляется объединение графических образов в той последовательности, как они описаны в правиле. Во всех графических встроенных предикатах аргументами должны быть целыми или переменными, конкретизированными целыми, или не конкретизированными переменными. Если это требование не выполнено, то появится сообщение об ошибке. Параметр v - вертикальный размер, а h - горизонтальный размер экрана. Для стандартной платы видеоадаптера VGA v=349, h=639. В предикатах ТОЧКА, ЛИНИЯ, ОКРУЖНОСТЬ, ЗАКРАСКА последний параметр задает цвет. Как правило, если на этом месте стоит не конкретизированная переменная, то также выводится сообщение об ошибке. Для обозначения цвета при использовании видеоадаптера VGA принята кодировка цветов, изображенная в таблице 3.4.1. В системе Пролог-Д имеет место особенность использования встроенных предикатов, обусловленная спецификой графических средств системы IBM-PC. Для использования графики необходимо открыть графический файл с помощью предиката ЗАПИСЬ_В(“grp:”). После завершения работы необходимо открыть файл для вывода текста ЗАПИСЬ_В(“con:”).
| 0 | черный | 8 | темно серый |
| 1 | синий | 9 | светло синий |
| 2 | зеленый | 10 | светло зеленый |
| 3 | голубой | 11 | светло голубой |
| 4 | коричневый | 12 | красный |
| 5 | фиолетовый | 13 | сиреневый |
| 6 | темно желтый | 14 | желтый |
| 7 | серый | 15 | белый |
Таблица 3.4.1. Таблица кодирования цвета в системе Пролог-Д.
В системе Пролог-Д предусмотрены следующие встроенные графические предикаты:
1. ТОЧКА.
Синтаксис: ТОЧКА(Арг1,Арг2,Арг3)
Встроенный предикат ТОЧКА имеет три аргумента. Ниже приведены результаты выполнения в зависимости от типа аргумента.
ТОЧКА(ц1,ц2,ц3) Установить точку с координатами (ц1,ц2) и цветом ц3;
ТОЧКА(ц1,ц2,П3) П3 := цвет_точки(ц1,ц2);
ТОЧКА(ц1,П2,ц3) Рисовать линию с начальной точкой (ц1,0), конечной - (ц1,211) цветом ц3;
ТОЧКА(П1,ц2,ц3) Рисовать линию с начальной точкой (0,ц2), конечной - (255,ц2) цветом ц3;
ТОЧКА(П1,П2,ц3) Заполнить экран цветом ц3. В этих пяти случаях предикат истинен, иначе - выполнение программы прекращается и выводится сообщение об ошибке: "Невыполнимый предикат ТОЧКА".
2. ЛИНИЯ.
Синтаксис: ЛИНИЯ(Арг1,Арг2,Арг3,Арг4,Арг5).
Этот встроенный предикат имеет пять аргументов. Пятый аргумент всегда должен быть целым, арифметическим выражением или переменной, конкретизированной целым. Результаты выполнения приведены ниже:
ЛИНИЯ(ц1,ц2,ц3,ц4,ц) Рисовать линию с начальной точкой (ц1,ц2), конечной - (ц3,ц4), цветом ц
ЛИНИЯ(ц1,ц2,ц3,П4,ц) Рисовать закрашенный треугольник с вершинами (ц1,ц2), (ц3,0), (ц3,211) и цветом ц;
ЛИНИЯ(ц1,ц2,П3,ц4,ц) Рисовать закрашенный треугольник с вершинами (ц1,ц2), (0,ц4), (255,ц4) и цветом ц;
ЛИНИЯ(ц1,П2,ц3,ц4,ц) Рисовать закрашенный треугольник с вершинами (ц1,0), (ц1,211), (ц3,ц4) и цветом ц;
ЛИНИЯ(П1,ц2,ц3,ц4,ц) Рисовать закрашенный треугольник с вершинами (0,ц2), (255,ц3), (ц3,ц4) и цветом ц;
ЛИНИЯ(П1,П2,ц3,ц4,ц) | ЛИНИЯ(ц1,ц2,П3,П4,ц) |
ЛИНИЯ(ц1,П2,П3,П4,ц) | ЛИНИЯ(П1,ц2,П3,П4,ц) - Заполнение экрана цветом ц
ЛИНИЯ(П1,П2,ц3,П4,ц) | ЛИНИЯ(П1,П2,П3,ц4,ц) |
ЛИНИЯ(П1,П2,П3,П4,ц) | ЛИНИЯ(ц1,П2,ц3,П4,ц) - Вертикальный, закрашенный цветом ц прямоугольник, с вершинами (ц1,0), (ц1,211), (ц2,0), (ц2,211);
ЛИНИЯ(П1,ц2,П3,ц4,ц) Горизонтальный закрашенный цветом ц прямоугольник с вершинами (0,ц2), (255,ц2), (0,ц4), (255,ц4);
ЛИНИЯ(ц1,П2,П3,ц4,ц) Четырехугольник цветом ц с вершинами (ц1,0), (ц1,211), (0,ц4), (255,ц4);
ЛИНИЯ(П1,ц2,ц3,П4,ц) Четырехугольник цветом ц с вершинами (0,ц2), (255,ц2), (ц3,0), (ц3,211).
В этих шестнадцати случаях предикат истинен, иначе выполнение программы прекращается и выдается сообщение об ошибке.
3. ОКРУЖНОСТЬ.
Синтаксис: ОКРУЖНОСТЬ(Арг1,Арг2,Арг3,Арг4).
Встроенный предикат ОКРУЖНОСТЬ имеет четыре аргумента. Четвертым аргументом всегда должно быть целое, арифметическое выражение или переменная, конкретизированная целым. Ниже приведены результаты выполнения в зависимости от типов аргументов.
ОКРУЖНОСТЬ(ц1,ц2,ц3,ц) Окружность с центром (ц1,ц2), радиусом ц3, цветом ц;
ОКРУЖНОСТЬ(ц1,ц2,П3,ц) | ОКРУЖНОСТЬ(ц1,П2,П3,ц) |
ОКРУЖНОСТЬ(П1,ц2,П3,ц) Заполнение экрана цветом ц
ОКРУЖНОСТЬ(П1,П2,П3,ц) | ОКРУЖНОСТЬ(П1,П2,ц3,ц) |
ОКРУЖНОСТЬ(ц1,П2,ц3,ц) Вертикальный закрашенный цветом ц прямоугольник с вершинами: (ц1-ц3,0), (ц1-ц3,211), (ц1+ц3,0), (ц1+ц3,211);
ОКРУЖНОСТЬ(П1,ц2,ц3,ц) Горизонтальный закрашенный цветом ц прямоугольник с вершинами: (0,ц2-ц3), (255,ц2-ц3), (0,ц2+ц3), (255,ц2+ц3); В этих восьми случаях предикат истинен, иначе выполнение программы прекращается и выводится сообщение об ошибке: "Невыполнимый предикат ОКРУЖНОСТЬ"
4. ЗАКРАСКА.
Синтаксис: ЗАКРАСКА(Арг1,Арг2,Арг3,Арг4).
Встроенный предикат ЗАКРАСКА имеет четыре аргумента. Процедурно этот предикат означает закрасить цветом Арг3 внутри контура с граничным цветом Арг4 начиная с точки (Арг1,Арг2). Предикат всегда истинен. Все аргументы должны быть целыми, арифметическими выражениями или переменными, конкретизированными целыми. Если это условие не выполняется, то выполнение программы прекращается и выводится сообщение об ошибке: "Невыполнимый предикат ЗАКРАСКА".
Пример: закрашенный квадрат
рамка(x1',y1',x2',y2',цвет')<-ЛИНИЯ(x1',y1',x1',y2',цвет');
ЛИНИЯ(x1',y1',x2',y1',цвет');ЛИНИЯ(x1',y2',x2',y2',цвет');
ЛИНИЯ(x2',y1',x2',y2',цвет');
пример <- рамка(50,50,150,150,8),ЗАКРАСКА(100,100,15,8);
?пример;.
В качестве примера приводится описание угла, вершина которого находится в точке (x,y):
угол(x,y)<-ЛИНИЯ(x,y,10,10,1),ЛИНИЯ(x,y,150,50,1);
?угол(100,100);.
Сначала будет нарисован отрезок, соединяющий точки (100,100) и (10,10), а затем отрезок, соединяющий точки (100,100) и (50,50). Если бы пятым аргументом предикатов ЛИНИЯ было бы число равное нулю, то точки отрезков были бы не видимы. Не обязательно, чтобы описание всей картинки было записано в одном предложении. Часть описания может быть выделена в виде отдельного предложения. Программу предыдущего примера можно модифицировать:
угол(x,y)<-ЛИНИЯ(x,y,10,10,1),продолжение(x,y);
продолжение(x,y)<-ЛИНИЯ(x,y,50,50,1); ?угол(100,100);.
Новая программа будет выполнять те же самые функции, хотя и записывается в два предложения. Система Пролог -Д допускает возможность использования переменных в графических примитивах. В качестве примера приводится описание вектора, выходящего из точки A с кoординатами (x, y) в точку B координатами (s,t):
вектор(A(x,y),B(s,t))<-ЛИНИЯ(x,y,s,t,1);
Необходимо отметить особенность графических объектов, описываемых с помощью переменных. В процессе работы системы может оказаться, что какая-то переменная в описании графического примитива не определена. В этом случае графический примитив все равно будет выполнен, однако переменная принимает все допустимые для нее значения. Иными словами на экране появится геометрическое место точек, задаваемое уравнением графического объекта.