Tài liệu Đề cương môn học THNNLT (First draft) PHẦN I: PROLOG ppt

Đề cương môn học THNNLT
(First draft)

PHẦN I: PROLOG

Tiết 1:
GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PROLOG (lý thuyết)

Tiết 2:
Giới thiệu tổng quan về PROLOG

Sinh viên cần nắm được các nội dung sau:
• Môi trường làm việc của PROLOG
• Cách định nghĩa vấn đề trong PROLOG: vị từ
• Cách biểu diễn vấn đề trong PROLOG: các sự kiện, luật
• Các chương trình ví dụ
• Cách đặt câu hỏi và nhận câu trả lời trong PROLOG
• Phân biệt Goal nội và goal ngoại

Bài tập / bài thực hành:
1/ Làm quen với môi trường làm việc của PROLOG 2.0
2/Định nghĩa một số khái niệm, sự kiện và luật trong PROLOG:

a/Socrates là người. Socrates là người Hy Lạp. Aristottle là người. Xeda là
người. Xeda là vua. John là vua của nước Pháp.
b/John likes Mary. Mary likes John. Joe likes fish. Joe likes Mary. Mary likes
book. John likes book. Mary is female.
c/ Xây dựng quan hệ gia đình(parent, child, grandparent, aunt) theo sơ đồ sau:

d/Nếu có mưa thì tôi sẽ sử dụng dù. Nếu X là người thì X sẽ chết. X là chim
nếu X là sinh vật(aninal) và X có lông vũ. X là chị(em gái) của Y nếu X là phụ

nữ và X và Y có cùng cha mẹ. X là ông của Y nếu cha của Y là Z và cha của Z
là X (X, Z đều là nam)
pam tom
bob liz
ann pat
jim
Ghi chú:
+:nam
-:nữ
+
+
+
+
-
-
-

3/Đặt câu hỏi và nhận câu trả lời.

a/Socrates có phải là người Hy Lạp không? Aristotle có phải là người Hy Lạp
không? Socrates có phải là người Việt Nam không? Ai chết? Ai là vua?
Socrates có chết không?
b/Does John like Mary? What does John like? Is there an object that likes
Mary? Is there anything that John and Mary both like?
c/ Ai là cha của Pat? Mẹ của Bob là ai? Ai là ông của Pat? Ai là chị(em gái)
của Pat? Ai là con của Tom? atom

Tiết 3:
Cú pháp và ngữ nghĩa của các chương trình PROLOG

Sinh viên cần nắm các nội dung sau:
• Các đối tượng dữ liệu: atom, numbers, variables, structes
• Phép so trùng(matching)
• Ý nghĩa của các khai báo trong Prolog
• Prolog trả lời các câu hỏi như thế nào

Bài tập / bài thực hành:
1/Trong những đối tượng sau, đối tượng nào đúng theo ngữ pháp của Prolog? Chúng
thuộc loại đối tượng gì (cơ bản, số, biến, cấu trúc)?
Diana, diana, ’Diana”, _diana, “Diana goes South”, goes(diana, south), 45, 5(X,Y),
+(north, west), three( Black(Cats)
2/Trong các phép so trùng(matching) sau, phép so sánh nào thành công(succeed) và
biến nào(nếu có) sẽ hợp nhất với giá trị nào?
pilots(A,london) = pilots(london,paris)
point(X,Y,Z) = point (X1,Y1,Z1)
letter(C) = word(letter)
‘vicar’ = vicar
point(A,B) = point(1,2)
point(A,B) = point(X,Y,Z)
plus(2,2) = 4
+(2,D) = +(E,2)
3/Xây dựng cấu trúc dữ liệu cho các đối tượng hình tam giác, chữ nhật, hình vuông,
hình tròn
4/Giả sử cấu trúc dữ liệu của một tứ giác là rectangle(P1,P2,P3,P4) với P là các đỉnh
của tứ giác. Hãy định nghĩa quan hệ
regular(R) cho kết quả là true nếu R là tứ giác có các cạnh thẳng đứng song song với
trục tung và nằm ngang đều song song với trục hoành.
5/Cho chương trình sau:
f(1,one).
f(s(1),two).

f(s(s(1)),three).
f(s(s(s(X))), N) :- f(X,N).

Kết quả các câu hỏi sau là gì? Nếu có nhiều câu trả lời thì hãy liệt kê ít nhất là 2 câu
a/f(s(1),A).
b/f(s(s(1)), two).
c/f(s(s(s(s(s(s(1)))))),C).
d/f(D,three).
6/Chương trình sau đây cho rằng hai người bất kỳ là bà con(relatives) với nhau nếu:
• người này là tiền nhân(predecessor) của người kia, hay
• cả hai người đều có cùng tiền nhân, hay
• cả hai người đều có cùng hậu nhân(successor)
relatives(X,Y) :- predecessor(X,Y).
relatives(X,Y) :- predecessor(Y,X).

relatives(X,Y) :- predecessor(Z,Y), predecessor(Z,X).

relatives(X,Y) :- predecessor(X,Z), predecessor(Y,Z).

Hãy rút gọn chương trình này.
7/Viết lại chương trình sau mà không sử dụng các dấu chấm phẩy(semicolon)

translate(Number, Word) :-
Number = 1, Word = one;
Number = 2, Word = two;
Number = 3, Word = three.

Tiết 4:
Cấu trúc dữ liệu, danh sách và các phép toán số học
Sinh viên cần nắm các nội dung sau:

• Cách biểu diễn một danh sách
• Các thao tác trên danh sách
• Các phép toán số học(arithmetic)

Bài tập / bài thực hành:
1/Viết vị từ conc để nối
hai danh sách.
2/
a/Dùng vị từ conc đã viết ở câu 1, viết 1 goal để xóa 3 phần tử cuối của danh sách L
b/Viết một dãy các goal để xóa 3 phần tử đầu tiên và 3 phần tử cuối cùng của danh
sách L
3/Định nghĩa quan hệ last(Item, List) biểu diễn quan hệ Item là phần tử cuối của
danh sách L bằng 2 cách: dùng conc và không dùng conc.
4/Viết 2 vị từ:
evenlength(List) và oddlength(List)
trả về true nếu thông số của chúng là 1 danh sách có chiều dài là một số chẳn(lẻ)
tương ứng.
VD: [a,b,c,d] là evenlength còn [a,b,c] là oddlength
5/Định nghĩa quan hệ reverse(List, ReverseList) dùng để đảo ngược danh sách List
thành danh sách ReverseList
VD: reverse([a,b,c,d].[d,c,b,a])
6/Viết vị từ palindrome(List) trả về true nếu List là một danh sách đối xứng
7/ Định nghĩa quan hệ shift(L1,L2) để dịch chuyển 1 phần tử trong L1 vòng sang trái
tạo thành L2
Ví dụ: shift([1,2,3,4],L1) -> L1=[2,3,4,1]
8/Định nghĩa quan hệ translate(L1,L2) để chuyển đổi danh sách số nguyên(từ 0 đến
9) L1 thành danh sách các từ tương ứng L2.
Ví dụ: translate([3,5,1,3],[ba,nam,mot,ba])
9/Định nghĩa quan hê subset(Set,Subset) với Set và Subset là 2 tập hợp để kiểm tra
Subset có là tập con của Set không cũng như để tìm các tập con có thể có của Set.

Ví dụ: subset([a,b,c], X)
X = [a,b,c]
X = [b,c]
X = [c]
X = []
X = [a,c]…
10/Hãy định nghĩa quan hệ dividelist(List, List1, List2) để chia danh sách List thành
hai danh sách con List1 và List2 sao cho chiều dài của 2 danh sách con này xấp xỉ
bằng nhau.
Ví dụ: devidelist([a,b,c,d,e],[a,c,e],[b,d])
11/Viết vị từ max(X,Y,Max) sao cho Max là số lớn nhất trong hai số X và Y
12/Viết vị từ maxlist(List, Max) để tính số lớn nhất Max trong danh sách List
13/ Viết vị từ sumlist(List, Sum) để tính tổng của một danh sách
14/ Viết vị từ ordered(List) trả về true nếu danh sách List có thứ tự (tăng hay giảm)
Ví dụ:
ordered([1,5,6,6,9]) ->true
15/Viết vị từ subsum(Set, Sum, Subset) với Set là một danh sách các số nguyên,
Subset là tập con của Set, và Sum là tổng các số trong Subset
Ví dụ:
subsum([1,2,5,3,2],5,Sub) -> Sub = [1,2,2]; Sub = [2,3]; Sub = [5]…

Tiết 5:
Sự đệ qui, cơ chế Backtracking và kỹ thuật khống chế số lượng lời giải

Sinh viên cần nắm các nội dung sau:
• Nắm vững và vận dụng cách suy nghĩ đệ qui để giải quyết các bài toán trên
Prolog
• Hiểu,nắm vững và điều khiển được cơ chế quay lui (backtraking) của Prolog
• Hiểu và sử dụng tốt vị từ fail và nhát cắt (!) để khống chế số lượng lời giải

Bài tập / bài thực hành:
1/ Viết vị từ nthmember(N, List, X) trả về true nếu X là phần tử thứ N trong danh
sách List.
2/ Cho chương trình sau:
p(1).
p(2):-!.
p(3).
Hãy viết tất cả các câu trả lời của Prolog khi đặt các câu hỏi sau:
a/p(X).
b/p(X),p(Y).
c/p(X),!,p(Y).

3/Quan hệ sau sẽ xác định một số nguyên(Number) nhập vào sẽ là số dương(positive),
âm(negative) hay là số không(zero):
class(Number, positive) :- Number > 0.
class(0, zero).
class(Number, negative) :- Number < 0.
Hãy sử dụng (các) nhát cắt để làm tăng tính hiệu quả của quan hệ này.

4/ Viết vị từ split(Numbers, Positives, Negatives) để tách một danh sách số nguyên
Numbers thành 2 danh sách: Positives (chứa các số >=0) và Negatives (chứa các số <
0). Hãy viết thành 2 phiên bản: có và không sử dụng nhát cắt.
5/ Hãy định nghĩa quan hệ hiệu của hai tập hợp:
difference(Set1,Set2,SetDifference)
Tất cả các tập hợp sẽ được biểu diễn dưới dạng danh sách
Ví dụ:
difference([a,b,c,d], [b,d,e,f], [a,c]).

Tài liệu tham khảo:

1/Ivan Bratko (1986) PROLOG Programming for Artificial Intelligent. Addison-
Wesley
2/W.F Clocksin and C.S.Mellish (1981) Programming in Prolog. Springer-Verlag.
3/Turbo Prolog 2.0 userguide
4/Hướng dẫn sử dụng PROLOG

PHẦN II: SMALLTALK

Tiết 6:
Giới thiệu ngôn ngữ lập trình SMALLTALK(lý thuyết)

Tiết 7:
Làm quen với Smalltalk

Sinh viên cần nắm các nội dung sau:
• Môi trường làm việc của Smalltalk 2000 và Smalltalk/V
• Viết được một số đoạn script ví dụ đơn giản

Bài tập / bài thực hành:

1/ Làm quen với cách sử dụng cửa sổ duyệt cây phân cấp các lớp (Class Hirerachy
Browser)
2/ Làm quen với cách sử dụng Disk Browser và các browser khác
3/ Làm quen với cách sử dụng Inspector, Workspaces, Debugger
4/ Làm quen với cách import, export (save, load) một Class hoặc một method
5/Tìm hiểu các chức năng khác trong hệ thống menu
6/Làm quen với môi trường soạn thảo code(editor) trong smalltalk

6/ Hãy cho biết lớp Integer được thừa kế từ các lớp nào trong cây phân cấp lớp của
Smalltalk. Các lớp nào khác có cùng cha với lớp Integer

7/Thực thi đoạn script biểu thức sau trên cả hai phiên bản của Smalltalk:
(3 + 6) < (6 * 2)
8/Thực thi tất cả các ví dụ có trong tài liệu lý thuyết trong cả hai môi trường
Smalltalk/V và Smalltalk 2000.

Tiết 8:
Đối tượng(Object) và thông điệp(Messages)

Sinh viên cần nắm các nội dung sau:
• Các đối tượng đơn giản
• Các thông điệp đơn giản
• thông điệp unary, keyword, binary (bao gồm cả các thông điệp toán học)
• thông điệp lồng nhau
• Các biến tạm và biến toàn cục
• Các biểu thức
• Cách ghi chú

Bài tập / bài thực hành:

1/Hãy biểu diễn biểu thức 5+2-3/(2*3 - 5) và cho biết kết quả tính toán của smalltalk
với biểu thức này
2/Hãy tính căn bậc hai của biểu thức trên
4/Hãy tính bình phương của biểu thức trên
5/Trong smalltalk có phép chia nguyên và phép chia dư không? Nếu có, chúng có tên
là gì? thuộc lớp nào?
6/Làm thế nào để sử dụng các phép logic(and, or, not…) trong smalltalk. Hãy biểu
diễn biểu thức: (delta >= 0) and (a <> 0) trong smalltalk
7/Làm thế nào để khai báo một đối tượng thuộc một lớp nào đó trong smalltalk. Hãy
tạo mới một đối tượng a thuộc lớp Array có 4 phần tử.
8/Hãy cho biết đối tượng #(1 (‘two ‘three’) 4) là đối tượng thuộc lớp gì trong

Smalltalk
9/Hãy cho biết kết quả sau khi Smalltalk thực hiện thông điệp size cho đối tượng trên
10/Thông điệp size trên thuộc loại thông điệp nào(unary, keyword,binary,arithmetic)?
11/Hãy tìm và thử một số thông điệp khác mà một đối tượng thuộc lớp này có thể đáp
ứng.
12/Cho một dãy gồm các số và ký tự bất kỳ trong smalltalk. Hãy xác định dãy các
phần tử là số trong dãy này.
Ví dụ: với dãy (1 $a 2 $b) -> (1 2)
13/Cho một dãy gồm ký tự bất kỳ trong smalltalk. Hãy xác định dãy các phần tử
nguyên âm trong dãy này.
Ví dụ: với dãy ($a $a $b $c $e) -> ($a $a $e)

Tiết 9:
Các cấu trúc điều khiển (Control Structure)

Sinh viên cần nắm các nội dung sau:
• So sánh hai đối tượng
• Phát biểu điều kiện
• Biểu thức logic
• Các cấu trúc lặp
• Cấu trúc khối với các thông số

Bài tập / bài thực hành:

1/ Viết một phương thức uocso có đối số là một số nguyên b, đối tượng nhận thông
điệp là b cho class Integer để kiểm tra xem b có là ước số của a hay không.
2/ Viết một phương thức boiso có đối số là một số nguyên b, đối tượng nhận thông
điệp là b cho class Integer để kiểm tra xem b có là bội số của a hay không.
3/ Viết cho lớp integer phương thức songuyento để xác định xem đối tượng nhận
thông điệp có là số nguyên tố hay không.

4/ Viết phương thức giaithua cho lớp Integer để tính giai thừa cho một số nguyên n.
5/ Viết phương thức tìm ước số chung lớn nhất của hai số nguyên a và b
6/ Viết chương trình tìm bội số chung nhỏ nhất của hai số nguyên a và b
7/ Viết phương thức tính số hạng thứ n của dãy Fibonaci.
8/ Viết phương thức dem cho lớp String để đếm số ký tự là chữ hoa trong đối tượng
nhận thông điệp.
9/ Viết phương thức tach cho lớp String để tạo ra chuỗi s1 là những ký tự trong s có
mã ASCII chia hết cho vị trí của ký tự đó trong s(đối tượng nhận thông điệp).
10/ Viết phương thức cộng để cộng hai vector
11/ Viết phương thức tich để tính tích vô hướng của hai vector.
12/ Viết phương thức sort để sắp xếp thứ tự của một dãy.
13/ Viết chương trình(script) giaiptbac1 có 2 đối số là a, b(có xét trường hợp a =0)
14/ Viết chương trình giải phương trình bậc hai
15/ Viết chương trình tính diện tích tam giác khi biết ba cạnh
16/ Viết chương trình tính diện tích và chu vi hình tròn khi biết bán kính.
17/ Viết phương thức để tính định thức của ma trận vuông

Tiết 10:
Các lớp(Classes) và phương thức(Methods) _ Tính thừa kế(inheritance) và
tính đa hình(Polymorphism)

Sinh viên cần nắm các nội dung sau:
• Khái niệm lớp và phương thức
• Cách duyệt cây phân cấp lớp
• Biến “self”, đối tượng “nil”
• Tạo đối tượng mới
• Biến thực thể tên và biến thực thể chỉ số(index instance variables), biến lớp
• thêm phương thức mới, phương thức lớp
• Sự thừa kế (cả về phương thức lẫn biến)
• Tính đa hình

• So trùng mẫu (pattern matching)
Bài tập / bài thực hành:

1/ Hãy định nghĩa lớp vehicles có các thuộc tính: X,Y(position), direction và các
phương thức: forward, back, turnleft, turnright.
2/ Hãy định nghĩa lớp tank là lớp con của lớp vehicles có thêm các thuộc tính: weapon,
speed, state, attack_range, damage và các phương thức: fire, attack, retreat, guard
3/ Hãy định nghĩa lớp harvester là lớp con của lớp vehicles có thêm các thuộc tính:
state, capacity, speed và các phương thức: harvest
4/ Hãy so sánh giữa lớp(Classes) và kiểu dữ liệu trừu tượng(abstract data types)
5/ Giả sử có 3 đối tượng A, B, C trong cùng một chương trình lớn đều sử dụng đối
tượng R để cung cấp các số ngẫu nhiên(random number). Chúng ta nên sử dụng các
bản sao khác nhau của R cho từng đối tượng A, B, C hay dùng chung(share) cùng một
đối tượng R cho cả ba đối tượng A, B, C? Tại sao?

Ghi chú: Sinh viên làm thêm bài tập trong tài liệu lý thuyết

First Project in Smalltalk/V: A Prioritizer

1. Giới thiệu
Trong dự án đầu tiên này, chúng ta sẽ thiết kế và xây dựng một ứng dụng nhỏ,
làm cho nó có thể truy xuất được từ System menu và Demo menu rồi chạy thử
nó. Trong quá trình xây dựng dự án này, chúng ta sẽ làm quen với cách viết
code trong môi trường Smalltalk/V cũng như hiểu rõ thêm về khả năng của bộ
Debugger trong Smalltalk/V.
Chúng ta sẽ sử dụng các lớp sau trong dự án này:
1.1. SortedCollection
1.2. Prompter
1.3. DemoClass
1.4. ScreenDispatcher

Ngoài ra chúng ta còn tạo thêm một lớp mới là Prioritizer

2. Project Overview
Dự án mà chúng ta sẽ xây dựng là một chương trình nhỏ cho phép
người sử dụng nhập vào một danh sách các item theo thứ tự bất kỳ, sau đó
chương trình sẽ giúp ta sắp xếp lại các item này theo mức độ quan trọng từ cao
đến thấp hay ngược lại. Nói cách khác, thay vì sử dụng các phép so sánh toán
học “lớn hơn”, “nhỏ hơn” cổ điển có sẵn trong một số lớp của Smalltalk/V, dự
án Prioritizer sẽ sử dụng các phép so sánh do người dùng định nghĩa. Điều này
cũng giống như trong thực tế, chúng ta thường phải ra nhiều quyết định khác
nhau trong cuộc sống hằng ngày. Ứng dụng Prioritizer này sẽ hỗ trợ chúng ta
ra quyết định giữa hai hay nhiều chọn lựa khác nhau bằng cách xem xét đến
từng giá trị có thể có của mỗi lựa chọn khi so sánh chúng với nhau.

3. Thiết kế
Xét ở mức độ đơn giản nhất thì dự án này sẽ chỉ có nhiệm vụ chính là
chuyển đổi một thực thể của lớp Collection thành một thực thể của lớp
SortedCollection. Chúng ta sẽ thêm vào một số ràng buộc khác vào thiết kế
này để đáp ứng được yêu cầu là ứng dụng hoàn chỉnh phải có nhiều thành
phần khác nhau. Cụ thể là chúng ta sẽ phải xây dựng các thành phần để:
• cho phép người sử dụng nhập các item cần được sắp xếp độ ưu
tiên
• yêu cầu người sử dụng xếp loại (rank) các cặp trong danh sách
các item và trả lời câu hỏi ứng với mỗi cặp phần tử: “phần tử
này lớn hơn hay nhỏ hơn phần tử kia?”
• hiển thị danh sách kết quả đã được sắp xếp.
• “gắn” (làm cho có thể truy xuất được) ứng dụng vào trong
System menu và Demo menu
4. Xây dựng dự án
Chúng ta sẽ bắt đầu việc xây dựng dự án này bằng cách xây dựng một

số thành phần cơ bản của nó trong workspace và kiểm tra chúng. Một khi đã
xây dựng thành công những thành phần này thì chúng ta có thể copy và paste
chúng thành method Prioritize.
Chúng ta sẽ đi theo các bước đã thiết kế ở phần trên, do đó đầu tiên
chúng ta sẽ xây dựng một đoạn chương trình để yêu cầu người sử dụng nhập
vào một danh sách các phần tử(item) cần sắp xếp. Chúng ta sẽ cần một cách
nào đó để hỏi người sử dụng, nhận các thông tin đáp ứng từ phía họ và đưa các
thông tin này vào danh sách các phần tử để sau này chúng ta sẽ tiến hành sắp
thứ tự theo hướng dẫn của người sử dụng.
Ở trường hợp này, các lớp mà chúng ta sẽ sử dụng xuất phát (devire)
một cách rất tự nhiên từ các mô tả chương trình đã nêu ở phần trên. (Tuy nhiên,
cách tiếp cận này còn mang khá nặng tính thủ tục(procedural approach), không
phải là cách tốt nhất để thiết kế một dự án bằng Smalltalk. Trong phần sau
Comment: Xem lại câu văn của
đoạn này
Comment: Chưa làm tới
chúng ta sẽ có cách tiếp cận để thiết kế dự án hướng đối tượng hơn.) Chúng ta
cần tìm các lớp trong Smalltalk/V cho phép chúng ta đưa ra câu hỏi cho người
sử dụng và nhận đáp ứng từ họ. Sau khi tìm kiếm trong các lớp của Smalltalk
(có thể tìm thấy trong các tài liệu đi kèm theo phần mềm) chúng ta thấy là lớp
Prompter sẽ đáp ứng được các yêu cầu tương tác người dùng này.
4.1. Lớp Prompter
Trong Smalltalk/V Prompter là một cửa sổ nhỏ với một khung soạn
thảo(TextPane) dùng để đưa ra một câu hỏi cho người sử dụng ở dòng đầu
tiên(header) và cho phép người sử dụng nhập câu trả lời ở phần bên dưới.
Trong tài liệu đi kèm(manual) smalltalk chúng ta sẽ dễ dàng tìm thấy 3
methods của lớp này dùng cho việc đối thoại với người sử dụng:
• prompt:default:
• prompt:defaultExpression:
• promptWithBlanks:default:

Do chúng ta không cần phải tính toán, đánh giá các câu trả lời do
người sử dụng nhập vào nên ta loại phương thức thứ hai ra khỏi danh sách các
phương thức sẽ sử dụng.
Phương thức đầu tiên và phương thức thứ ba có tác dụng gần giống
nhau. Tuy nhiên phương thức promptWithBlanks:default: quan tâm đến các
khoảng trắng(space) mà người sử dụng vô tình nhập vào cửa sổ prompter. Do
việc này không cần thiết đối với dự án này nên chúng ta sẽ sử dụng phương
thức đơn giản hơn là prompt:default:.
Tóm lại, bây giờ chúng ta sẽ xử lý quá trình giao tiếp với người sử
dụng thông qua một thực thể của lớp Prompter mà cụ thể là ta sẽ sử dụng
phương thức prompt:default: của lớp này để nhận vào danh sách các items từ
phía người sử dụng để sắp xếp.

4.2. Tạo một Prompter
Hãy mở cửa sổ Workspace trong môi trường Smalltalk/V và nhập đoạn
code sau đây:

|anotherItem|
anotherItem := Prompter prompt:
‘Something to prioritize? (or leave blank)’
default: ‘’.
^anotherItem

Sau đó, chọn(highlight) đoạn mã này và chọn show it từ ô menus. Kết
quả sẽ giống như trong hình
Comment: Chèn một cái hình
vào đây