FOI Nastava - Logičko programiranje

Sadržaj se učitava...

FOI Nastava

apps

mdi-login

Logičko programiranje

Logical Programming
2019/2020

6 ECTSa

Baze podataka i baze znanja 1.2 (BPBZ)
Organizacija poslovnih sustava 1.2 (OPS)
Informatika u obrazovanju 1.2 (IUO)
Informacijsko i programsko inženjerstvo 1.2 (IPI)

Katedra za teorijske i primijenjene osnove informacijskih znanosti

1. semestar

Osnovne informacijemdi-information-variant

Izvođači nastavemdi-account-group

Nastavni plan i programmdi-clipboard-text-outline

Model praćenjamdi-human-male-board

Ispitni rokovimdi-clipboard-check-outline

Rasporedmdi-calendar-clock

Konzultacijemdi-account-voice

Izvođenje kolegija

Studij	Semestar	Obavezan
Baze podataka i baze znanja 1.2 (BPBZ)	1	obavezan
Organizacija poslovnih sustava 1.2 (OPS)	3	izborni
Organizacija poslovnih sustava 1.2 (OPS)	1	izborni
Informatika u obrazovanju 1.2 (IUO)	1	izborni
Informatika u obrazovanju 1.2 (IUO)	3	izborni
Informacijsko i programsko inženjerstvo 1.2 (IPI)	3	izborni
Informacijsko i programsko inženjerstvo 1.2 (IPI)	1	izborni

Cilj kolegija

Cilj kolegija Logičko programiranje je upoznavanje studenata s idejom logičkog (i općenito deklarativnog) programiranja, njegovim teorijskim osnovama, logičkim programskim jezicima (na prvom mjestu s jezikom Prolog) i specifičnim alatima. Logičko programiranje zauzima sve važnije mjesto u cjelokupnom korpusu programiranja (bioinformatika - dešifriranje genetskog koda; sustavi planiranja – problem rasporeda i slični problemi, semantički Web – razvoj ontologija, sustavi poslovnih pravila, reverzno programsko inženjerstvo, itd.).

Preduvjeti

Kolegij nema definirane preduvjete

Norma kolegija

Predavanja

30 sati

Vježbe u praktikumu

30 sati

Nastavnik	Uloga na kolegiju	Oblik nastave	Tjedana	Sati	Grupa
Schatten Markus	Nositelj	Vježbe u praktikumu	8	2	1
Čubrilo Mirko	Nositelj	Predavanja	10	3	1
Lovrenčić Sandra	Izvođač	Seminar	7	2	1

Sadržaj predavanja

Osnovne paradigme programiranja i njihov međuodnos
Paradigme proceduralnog, objektno-orijentiranog i logičkog programiranja i njihov međuodnos. Područja primjene logičkog programiranja.
Pregled svojstava jezika Prolog
Primjer programa u jeziku Prolog (definiranje obiteljskih veza). Proširenje primjera pravilima. Definicija rekurzivnih pravila. Procedura računanja odgovora na upite (rukovanje varijablama i unifikacija, vraćanje unatrag i rez). Uloga slijeda pravila iz definicije istog predikata.
%22Naredbe%22 jezika Prolog
Ugrađeni predikati kao %22naredbe%22 Prologa. Osnovne klase ugrađenih predikata. Korisnički definirani predikati.
Liste i predikati za rad s listama
Definicija liste i njezinih strukturnih dijelova. Predikati za rad s listama.
Operatori i predikati za rad s operatorima
Ugrađeni aritmetički predikati. Tipovi operatora (infiksni, prefiksni i postfiksni). Prioritet argumenata i shema deklariranja korisnički definiranih operatora.
Detaljna %22mehanika%22 rekurzije i reza
Potreba za generiranjem višestrukih odgovora na upite. Predikat %22rez%22 i načini njegove upotrebe (indikacija izbora valjanog pravila, iznuđivanje (u sprezi s predikatom %22neuspjeh%22) višestrukih odgovora na upit (ciljni predikat) programa i iznuđivanje samo jednog odgovora. Korištenje kombinacije predikata %22rez%22-%22neuspjeh%22. Potencijalni problemi s predikatom %22rez%22.
Rukovanje ulazom i izlazom podataka
Predikati za čitanje i pisanje terma Prologa. Predikati za rad s vanjskim datotekama..
Interne baze podataka
Organizacija internih baza podataka. Ugrađeni predikati za rad s internim bazama podataka (assert, asserta, assertz, retract, retractall).
Vanjske baze podataka
Organizacija vanjskih baza podataka kao B+ stabala. Terminologija (lanci, selektori, referentni indeksi terma, ključevi). Ugrađeni predikati za rad s vanjskom bazom podataka kao cjelinom. Predikati za rad s lancima. Predikati za manipuliranje terminima.
Rukovanje greškama i trasiranje programa
Konceptualno razlikovanje grešaka, iznimaka i iznuđenog prekida rada programa. Predikati za upravljanje programiranim izlazom iz programa. Predikati za trasiranje pojedinačnih predikata. Predikati za izlaz iz programa u nuždi.
Specifičnosti jezika XSB Prolog
Pokretanje programa i izlaz iz programa. Sustav programskih direktorija. Tipovi i ekstenzije internih (programom generiranih) datoteka. Sustav modula i globalna struktura programa. Standardni predikati jezika. Mehanizmi redefiniranja predikata. Direktiva za pozivanje HiLoga.
Tabeliranje predikata
Problemi sa standardnom rezolucijom. SLG rezolucija. Direktive za tabeliranje predikata. Primjena tabeliranja predikata.
Programski paket Flora-2
Programski paket Flora-2 kao implementacija F-logike. Osnove sintakse (objekti, klase, metode, upiti). Direktive za rad s paketom Flora-2 u kontekstu XSB prologa. Nasljeđivanje. Primjeri primjene paketa Flora-2.
CHR
CHR (Constraint Handling Rules). CHR kao sustav pravila (podjezik jezika XSB Prolog) za rukovanje ograničenjima. Sintaksa i semantika CHR-a. CHR u programima u XSB Prologu. Primjeri primjene.

Sadržaj seminara/vježbi

Vježbe
Kako su programski jezici u stalnim mijenama, izbor adekvatnog logičkog programskog jezika za potrebe vježbi prilično je otežan. Izbor je pao na jezik XSB Prolog, za koji se može reći da predstavlja novu paradigmu logičkog programiranja i ima dobre izglede za daljnji razvoj. Jezgra jezika XSB Prolog poštuje trenutačni ISO standard jezika, a pored toga ima mehanizam tabeliranja parcijalnih odgovora na upit postavljen ciljem programa, u sebi sadrži i programski jezik HiLog, koji ima sintaksu drugog reda (omogućuje kvantificiranje bilo kojih terma, uključujući i predikate, te time omogućuje izravno metaprogramiranje) i semantiku prvog reda, koji sadrži implementaciju F-logike (paket Flora-2), kao i ugrađeni podjezik CHR za rukovanje ograničenjima. Nadalje, programski jezik XSB nije opterećen preobuhvatnim razvojnim okruženjem (alatima za razvoj grafičkih sučelja, itd.), ali se s njima (i drugim programskim jezicima) može vrlo kvalitetno povezati. Tijekom vježbi studenti će ovladati jezgrom jezika XSB Prolog, kao i pripadajućim proširenjima (Flora-2 i CHR), i osposobiti se za samostalno kvalitetno programiranje.
Seminari
U sklopu seminara studenti će napraviti i prezentirati vlastiti projekt primjene logičkog programiranja na rješavanje određenog problema.

Ishodi učenja kolegija

Razumjeti i znati primijeniti principe kreiranja baza znanja i pravila za zaključivanje nad njima korištenjem logičkog programiranja
Razumjeti teorijske osnove logičkog programiranja
Usvojiti vještine brzog modeliranja i prototipiranja sustava deklarativnim programskim jezicima i alatima
Znati osnove jezika HiLog, F-logike i Constraint Handling Rules (CHR) sustava pravila za rukovanje ograničanjima
Znati primijeniti logičko programiranje prilikom rješavanja različitih klasa problema (rad s listama, rekurzije, inteligentni agenti, gramatike, integracija heterogenih izvora podataka itd.)
Znati razviti bazu znanja i pravila u jezgrenom jeziku logičkog programiranja (Prolog)

Ishodi učenja programa

Modeliranje problema iz područja informacijskih i poslovnih sustava korištenjem matematičkih metoda, metoda razvoja informacijskih sustava i koncepata planiranja, upravljanja i poslovanja
Unaprijediti metode komuniciranja i komunikaciju s klijentima, korisnicima i kolegama na verbalan i pisani način uz primjenu odgovarajuće terminologije uključujući i sposobnost komunikacije o struci na stranom jeziku
Analizirati i valorizirati atribucije (atribute) objekata poslovnog sustava te postaviti formalni model objektnog sustava kao temelj izgradnje informacijskog sustava
Modelirati poslovna pravila, poslovne podatke kao i pravila za izvođenje transakcijskih podataka koji nisu eksplicitno zadani
Izgraditi računalni sustav za pohranu podataka i znanja korištenjem suvremenih alata za izradu baza podataka, baza znanja i semantici podataka
Modelirati i izgraditi sustave temeljene na znanju, kao što su višeagentni sustavi, deduktivni sustavi (uključujući i ekspertne sustave), semantički Web sustavi, neuralne mreže itd.

Osnovna literatura

Merrit, D. Adventure in Prolog: Logic Programming Tutorial. Amzi! Inc., 1996.
Sagonas, K. et al. The XSB System Version 3.2. Volume I: Programmer's Manual. 2009.

Dopunska literatura

Sagonas, K. et al. The XSB System Version 2.7, Volume II: Libraries, Interfaces and Packages. 2004.
Canfora, G.; Cimitile, A.; de Carlini, U. A Logic-Based Approach to Reverse Engineering Tools Production, IEEE Tranasctions on Software Engineering. Vol. 18, No. 12, pp. 1053 – 1064., 1992.
PDC Prolog version 3.20: User's Guide, Prolog Development Center, Copenhagen, 1990.
Hazlewood, C.: http://www.math.swt.edu/~carol/teaching/courses/5318/lectures/comp-para.pdf
Nastavna cjelina 1. Hazlewood, C.: http://www.math.swt.edu/~carol/teaching/courses/5318/lectures/comp-para.pdf
Nastavna cjelina 2-7. Clocksin, W. F., Mellish, C. S.: Programming in Prolog: Using the ISO Standard (fifth edition), Springer-Verlag, 2003.
Nastavna cjelina 8-10. Merrit, D. Adventure in Prolog: Logic Programming Tutorial, Amzi! Inc., 1996. Clocksin, W. F.; Mellish, C. S. Programming in Prolog: Using the ISO Standard (fifth edition). Springer-Verlag, 2003.
Nastavna cjelina 11-14. Sagonas, K. and all: The XSB System Version 2.7, Volume I: Programmer's Manual, 2004. Sagonas, K. and all: The XSB System Version 2.7, Volume II: Libraries, Interfaces and Packages, 2004. Warren, D. S.: Programming in Tabled Prolog: (very) Draft, SUNY at Stony Brook, 1999. Fruhwirth, T.: Theory and practice of constraint handling rules. Special Issue on Constraint Logic Programming (P. Stuckey and K. Marriot, Eds.), Journal of Logic Programming, 37(1-3):95-- 138, 1998.

Slični kolegiji

University of Sussex (Department of Informatics) http://www.sussex.ac.uk/informatics/G5008.html
City University of London (School of Informatics) http://www.city.ac.uk/pgrad/00000894.htm
University of Kentucky (College of Engineering) http://cs.engr.uky.edu/CS_Assessment/Course_Descriptions/HTML/CS%20555.htm
University of Piraeus (Department of Informatics) http://www.unipi.gr/eng_site/akad_tmhm/plhorf/plhorf_ps_math7.html
Imperial College London http://www.doc.ic.ac.uk/teaching/coursedetails/V141
The University of Birmingham http://www.cs.bham.ac.uk/~pjh/prolog_course/sem223_se.html
Carnegie Mellon University http://www-2.cs.cmu.edu/~fp/courses/95-lp.html
University of Leicester (Department of Computer Science) http://www.cs.le.ac.uk/Modules/CO-03-04/CO2014.html

Redoviti studenti

Izvanredni studenti

U kalendaru ispod se nalaze konzultacije predmetnih nastavnika, no za detalje o konzultacijama možete provjeriti na profilu pojedinog predmetnog nastavnika.