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 P1 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( P1, Р2, День, [P1-Р3 : Nр1 : Отпр1 | Маршрут]) :-
маршрут( Р3, Р2, День, Маршрут ),
рейс( P1, 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 рис. 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.
% ПЛАНИРОВЩИК ВОЗДУШНЫХ МАРШРУТОВ
:- op( 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, [P1-Р2 : Np : ВрОтпр] ) :-
% прямой рейс
рейс( P1, P2, День, Np, ВрОтпр, _ ).
маршрут( P1, Р2, День, [Pl-P3 : Np1 : Oтпp1 | Маршрут]) :-
% маршрут с пересадками
маршрут( Р3, P2, День, Маршрут ),
рейс( P1, Р3, День, Npl, Oтпp1, Приб1),
вр_отпр( Маршрут, Отпр2),
пересадка( Приб1, Отпр2).
вр_отпр( [P1-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 ] ).
Рис. 4.5. Планировщик воздушных маршрутов и база данных о рейсах самолетов.
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)
• Как мне добраться из Любляны в Эдинбург в четверг?
?- маршрут( любляна, эдинбург, чт, R).
R = [любляна-цюрих : уu322 : 11:30, цюрих-лондон:
sr806 : 16:10,
лондон-эдинбург : bа4822 : 18:40 ]
• Как мне посетить Милан, Любляну и Цюрих, вылетев из Лондона во вторник и вернувшись в него в пятницу, совершая в день не более одного перелета? Этот вопрос сложнее, чем предыдущие. Его можно сформулировать, использовав отношение перестановка, запрограммированное в гл. 3. Мы попросим найти такую перестановку городов Милан, Любляна и Цюрих, чтобы соответствующие перелеты можно было осуществить в несколько последовательных дней недели:
?- перестановка( [милан, любляна, цюрих],
[Город1, Город2, Город3] ),
рейс( лондон, Город1, вт, Np1, Oтпp1, Пpиб1),
peйc( Город1, Город2, ср, Np2, Отпр2, Приб2),
рейс( Город2, Город3, чт, Np3, Отпp3, Приб3),
рейс( Город3, лондон, пт, Np4, Отпр4, Приб4).
Город1 = милан
Город2 = цюрих
Город3 = любляна
Np1 = ba510
Отпр1 = 8:30
Приб1 = 11:20
Np2 =sr621
Отпр2 = 9:25
Приб2 = 10:15
Np3 = yu323
Отпр3 = 13:30
Приб3 = 14:40
Np4 = yu200
Отпр4 = 11:10
Приб4 = 12:20