Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта


4 4 Планирование поездки



4. 4.    Планирование поездки

В данном разделе мы создадим программу, которая дает советы по планированию воздушного путешествия. Эта программа будет довольно примитивным советчиком, тем не менее она сможет отвечать на некоторые полезные вопросы, такие как:

  • По каким дням недели есть прямые рейсы из Лондона в Любляну?
  • Как в четверг можно добраться из Любляны в Эдинбург?
  • Мне нужно посетить Милан, Любляну и Цюрих; вылетать нужно из Лондона во вторник и вернуться обратно в Лондон в пятницу. В какой последовательности мне следует посещать эти города, чтобы ни разу на протяжении поездки не пришлось совершать более одного перелета в день.

Центральной частью программы будет база данных, содержащая информацию о рейсах. Эта информация будет представлена в виде трехаргументного отношения:

        расписание( Пункт1, Пункт2, Список_рейсов)

где  Список_рейсов  -  это список, состоящий из структурированных объектов вида:

        Время_отправления / Время_прибытия / Номер_рейса
                                              / Список_дней_вылета

Список_дней_вылета - это либо список дней недели, либо атом "ежедневно". Одно из предложений, входящих в расписание могло бы быть, например, таким:

        расписание( лондон, эдинбург,
                        [ 9:40 / 10:50 / bа4733/ ежедневно,
                        19:40 / 20:50 / bа4833 / [пн, вт, ср, чт, пт, сб]] ).

Время представлено в виде структурированных объектов, состоящих из двух компонент - часов и минут, объединенных оператором ":".

Главная задача состоит в отыскании точных маршрутов между двумя заданными городами в определенные дни недели. Ее решение мы будем программировать в виде четырехаргументного отношения:

        маршрут( Пункт1, Пункт2, День, Маршрут)

Здесь Маршрут - это последовательность перелетов, удовлетворяющих следующим критериям:

(1)        начальная точка маршрута находится в Пункт1;
(2)        конечная точка - в Пункт2;
(3)        все перелеты совершаются в один и тот же день недели - День;
(4)        все перелеты, входящие в Маршрут, содержатся в определении отношения расписание;
(5)        остается достаточно времени для пересадки с рейса на рейс.

Маршрут представляется в виде списка структурированных объектов вида

        Откуда - Куда : Номер_рейса : Время_отправления

Мы еще будем пользоваться следующими вспомогательными предикатами:

(1)        рейс( Пункт1, Пункт2, День, N_рейса, Вр_отпр, Вр_приб)

Здесь сказано, что существует рейс N_рейса между Пункт1 и Пункт2 в день недели День с указанными временами отправления и прибытия.

(2)        вр_отпр( Маршрут, Время)

Время - это время отправления по маршруту Маршрут.

(3)        пересадка( Время1, Время2)

Между Время1 и Время2 должен существовать промежуток не менее 40 минут для пересадки с одного рейса на другой.

Задача нахождения маршрута напоминает моделирование недетерминированного автомата из предыдущего раздела:

  • Состояния автомата соответствуют городам.
  • Переход из состояния в состояние соответствует перелету из одного города в другой.
  • Отношение переход автомата соответствует отношению расписание.
  • Модель автомата находит путь в графе переходов между исходным и конечным состояниями; планировщик поездки находит маршрут между начальным н конечным пунктами поездки.

Неудивительно поэтому, что отношение маршрут можно определить аналогично отношению допускает, с той разницей, что теперь нет "спонтанных переходов". Существуют два случая:

(1)        Прямой рейс: если существует прямой рейс между пунктами Пункт1 и Пункт2, то весь маршрут состоит только из одного перелета:

        маршрут( Пункт1, Пункт2, День, [Пункт1-Пункт2 : Nр : Отпр]):-
              рейс( Пункт1, Пункт2, День, Np, Отпр, Приб).

(2)        Маршрут с пересадками: маршрут между пунктами Р1 и Р2 состоит из первого перелета из P1 в некоторый промежуточный пункт Р3 и маршрута между Р3 и Р2. Кроме того, между окончанием первого перелета и отправлением во второй необходимо оставить достаточно времени для пересадки.

        маршрут( Р1, Р2, День, [Р1-Р3 : Nр1 : Отпр1 | Маршрут]) :-
              маршрут( Р3, Р2, День, Маршрут ),
              рейс( Р1, Р3, День, Npl, Oтпpl, Приб1),
              вр_отпр( Маршрут, Отпр2),
              пересадка( Приб1, Отпр2).

Вспомогательные отношения рейс, пересадка и вр_отпр запрограммировать легко; мы включили их в полный текст программы планировщика поездки на Рисунок 4.5. Там же приводится и пример базы данных расписания.

Наш планировщик исключительно прост и может рассматривать пути, очевидно ведущие в никуда. Тем не менее его оказывается вполне достаточно, если база данных о рейсах самолетов невелика. Для больших баз данных потребовалось бы разработать более интеллектуальный планировщик, который мог бы справиться с большим количеством путей, участвующих в перебора при нахождении нужного пути.

Вот некоторые примеры вопросов к планировщику:

  • По каким дням недели существуют прямые рейсы из Лондона в Люблину?

            ?- рейс( лондон, любляна, День, _, _, _ ).

            День = пт;
            День = сб;

            no
                    (нет)
line();

% ПЛАНИРОВЩИК ВОЗДУШНЫХ МАРШРУТОВ

:- ор( 50, xfy, :).

рейс( Пункт1, Пункт2, День, Np, ВрОтпр, ВрПриб) :-
    расписание( Пункт1, Пункт2, СписРейсов),
    принадлежит( ВрОтпр / ВрПриб / Nр / СписДней, СписРейсов),
    день_выл( День, СписДней).

принадлежит( X, [X | L] ).

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

день_выл( День, СписДней) :-
      принадлежит( День, СписДней).

день_выл( День, ежедневно) :-
      принадлежит( День, [пн, вт, ср, чт, пт, сб, вс] ).

маршрут( P1, P2, День, [Р1-Р2 : Np : ВрОтпр] ) :-
                                               
% прямой рейс
      рейс( P1, P2, День, Np, ВрОтпр, _ ).

маршрут( Р1, Р2, День, [Pl-P3 : Np1 : Oтпp1 | Маршрут]) :-
                                               
% маршрут с пересадками
      маршрут( Р3, P2, День, Маршрут ),
      рейс( Р1, Р3, День, Npl, Oтпp1, Приб1),
      вр_отпр( Маршрут, Отпр2),
      пересадка( Приб1, Отпр2).

вр_отпр( [Р1-Р2 : Np : Отпр | _ ], Отпр).

пересадка( Часы1 : Минуты1, Часы2 : Минуты2) :-
      60 * (Часы2-Часы1) + Минуты2 - Минуты1 >= 40


% БАЗА ДАННЫХ О РЕЙСАХ САМОЛЕТОВ

расписание( эдинбург, лондон,
      [ 9:40 / 10:50 / bа4733 / ежедневно,
      13:40 / 14:50 / ba4773 / ежедневно,
      19:40 / 20:50 / bа4833 / [пн, вт, ср, чт, пт, вс] ] ).

расписание( лондон, эдинбург,
      [ 9:40 / 10:50 / bа4732 / ежедневно,
      11:40 / 12:50 / bа4752 / ежедневно,
      18:40 / 19:50 / bа4822 / [пн, вт, ср, чт, пт] ] ),

расписание( лондон, любляна,
      [13:20 / 16:20 / ju201 / [пт],
       13:20 / 16:20 / ju213 / [вс] ] ).

расписание( лондон, цюрих,
      [ 9:10 / 11:45 / bа614 / ежедневно,
      14:45 / 17:20 / sr805 / ежедневно ] ).

расписание( лондон, милан,
      [ 8:30 / 11:20 / bа510 / ежедневно,
      11:00 / 13:50 / az459 / ежедневно ] ).

расписание( любляна, цюрих,
      [11:30 / 12:40 / ju322 / [вт,чт] ] ).

расписание( любляна, лондон,
      [11:10 / 12:20 / yu200 / [пт],
       11:25 / 12:20 / yu212 / [вс] ] ).

расписание( милан, лондон,
      [ 9:10 / 10:00 / az458 / ежедневно,
      12:20 / 13:10 / bа511 / ежедневно ] ).

расписание( милан, цюрих,
      [ 9:25 / 10:15 / sr621 / ежедневно,
      12:45 / 13:35 / sr623 / ежедневно ] ).

расписание( цюрих, любляна,
      [13:30 / 14:40 / yu323 / [вт, чт] ] ).

расписание( цюрих, лондон,
      9:00 / 9:40 / bа613 /
      [ пн, вт, ср, чт, пт, сб],
      16:10 / 16:55 / sr806 / [пн, вт, ср, чт, пт, сб] ] ).

расписание( цюрих, милан,
      [ 7:55 / 8:45 / sr620 / ежедневно ] ).

line();



Начало Назад Вперед


Книжный магазин