Обмен данными с файлами

Метод взаимодействия пользователя и программы, который применялся до сих пор, предусматривал ввод пользователем вопросов к программе и получение ответов программы в виде результатов конкретизации переменных. Такой метод обмена дан­ными является простым и достаточным для обеспечения ввода и вывода информа­ции. Тем не менее он часто является не совсем приемлемым, поскольку не обладает достаточной гибкостью. Поэтому этот основной метод обмена данными необходимо дополнить в следующих областях:

• ввод данных в форматах, отличных от вопросов, например в форме английских предложений;

• вывод информации в любом требуемом формате;

• ввод и вывод в любой компьютерный файл или на любое устройство, а не только на пользовательский терминал.

Состав встроенных предикатов, предназначенных для использования в качестве подобных расширений, зависит от реализации Prolog. В данной главе рассматривает­ся простой и удобный набор соответствующих предикатов, который входит в состав многих реализаций Prolog. Тем не менее необходимо всегда обращаться к руково­дству по соответствующей реализации Prolog для ознакомления с подробными сведе­ниями и характерными особенностями тех или иных средств. Во многих реализаци­ях Prolog предусмотрены различные дополнительные средства, не описанные в дан­ной главе. К ним относятся, в частности, средства работы с окнами, графические примитивы для рисования на экране, средства ввода информации с помощью мыши и т.д.

Вначале рассматривается тема, связанная с перенаправлением ввода и вывода информации в файлы, а затем показано, как можно обеспечить ввод и вывод данных в различных формах.

На рис, 6.1 показана общая ситуация, в которой программа Prolog осуществляет обмен данными с несколькими файлами. В принципе, программа может считывать данные из нескольких входных файлов, называемых также входными потоками, и выводить данные в несколько выходных файлов, которые называются выходными потоками. Данные, поступающие с пользовательского терминала, рассматриваются как еще один входной поток. Аналогичным образом, данные, выводимые на терми­нал, представляют собой один из выходных потоков. Эти потоки не фиксируются на жестком диске, но связаны с информационными структурами, аналогичными фай­лам (которые принято называть пстдофаилами) и известными под именем user. Имена других файлов могут быть выбраны программистом с учетом правил именова­ния файлов в используемой компьютерной системе.

Пользова­тельский терминал

Пользователь! 1 Пользователь

Входные , потоки i Ф^{аил 1}

файл 2 ■

»а_п i \ Выходные -файл 4

Рис, 6,1. Взаимодействие программы Prolog и не­скольких файлов

В любой момент времени в ходе выполнения программы Prolog "активны" только два файла: один для ввода, а другой для вывода. Эти два файла, соответственно, на­зываются текущим входным потоком и текущим выходным потоком. В начале вы­полнения программы эти два потока соответствуют пользовательскому терминалу. Текущий входной поток можно перевести в другой файл, Filename, с помощью сле­дующей цели: see ! Filename)

Эта цель достигается (если только не обнаружится какая-либо ошибка, связанная с переменой Filename) и вызывает в качестве побочного эффекта то, что ввод пере­ключается с предыдущего входного потока на файл Filename. Поэтому типичным примером использования предиката see является приведенная ниже последователь­ность целей, которая обеспечивает чтение определенных данных из файла file!, a затем повторное переключение на терминал,

see( filel),

read from file) Information), see fuser),

Текущий выходной поток можно изменить с помощью цели, заданной в следую­щей форме:

tell! Filename)

Ниже приведена последовательность целей для вывода некоторой информации в файл f ile3, а затем перенаправления последующего вывода снова на терминал.

Глава 6. Вводи вывод

tell( file3),

write_on_file£ Information),

tell { -user) ,

Цель

seen

закрывает текущий входной файл, а цель

told

закрывает текущий выходной файл.

В данной главе предполагается, что файлы могут обрабатываться только последо­вательно, хотя во многих реализациях Prolog предусмотрена также обработка файлов с произвольным доступом. Последовательные файлы обрабатываются таким же обра­зом, как и потоки на терминале. Каждый запрос на чтение определенной информа­ции из входного файла вызывает чтение данных с текущей позиции в текущем вход-пом потоке. После чтения текущая позиция, безусловно, перемещается на следую­щий непрочитанный элемент. Поэтому выполнение следующего запроса на чтение начинается с чтения данных в этой новой текущей позиции. Если запрос на чтение выполняется в конце файла, то информация, возвращаемая таким запросом, пред­ставляет собой атом end_of_file.

Операции записи выполняются таким же образом; каждый запрос на вывод инфор­мации приводит к добавлению этой информации к концу текущего выходного потока. Возможность возвращаться назад и перезаписывать часть файла не предусмотрена.

В этой главе рассматриваются только тая называемые текстовые файлы, т.е. файлы, состоящие из символов. Символы представляют собой буквы, цифры и специальные символы. Некоторые из специальных символов называются непечатае­мыми, поскольку после вывода их на терминал они не появляются на экране. Но эти символы могут оказывать иной эффект, например изменять интервалы между столб­цами и строками на экране.

Файлы могут обрабатываться в языке Prolog двумя основными способами, в зави­симости от формы представления в них информации. Один из способов состоит в том, что основным элементом файла является символ. В соответствии с этим один запрос на ввод или вывод вызывает чтение или запись единственного символа. В этой главе предполагается, что для этого служат встроенные предикаты get, getO и put.

Еще один способ обработки файлов состоит в том, что в качестве основных струк­турных блоков файла рассматриваются более крупные информационные единицы. Вполне естественно, что в качестве такой более крупной единицы принят терм Prolog. Поэтому при каждом запросе ввода-вывода такого типа из текущего входного потока или в текущий выходной поток передается, соответственно, целый терм. Пре­дикатами для передачи термов являются read и write. Разумеется, в этом случае ин­формация в файле должна находиться в форме, совместимой с синтаксисом термов.

Безусловно, выбор той или иной организации файла зависит от рассматриваемой задачи. Если спецификация задачи позволяет представить информацию естествен­ным образом в синтаксической структуре термов, то следует использовать файл, со­стоящий из термов. В таком случае появляется возможность передавать целый ос­мысленный фрагмент информации с помощью одного запроса. С другой стороны, есть такие задачи, характер которых определяет необходимость использования неко­торой другой организации файлов. В качестве примера можно назвать обработку предложений на естественном языке, например, для организации диалога на англий­ском языке между системой и пользователем. В подобных случаях файлы должны рассматриваться как последовательности символов, которые нельзя непосредственно интерпретировать как термы.

Часть I. Язык Prolog