Присоединение дополнительных аргументов

До сих пор рассматривался лишь довольно ограниченный класс грамматических правил. В этом разделе мы введем одно полезное расширение, позволяющее использовать в грамматических правилах дополнительные аргументы. Это «расширение» не выходит за рамки стандартных средств, предоставляемых в Прологе для записи грамматических правил.

Уже было показано, как имя некоторого класса словосочетаний, встретившееся в грамматическом правиле, транслируется в предикат, имеющий два дополнительных аргумента. Таким образом, грамматические правила приводят к множеству предикатов с двумя аргументами. Иногда при написании синтаксических анализаторов, помимо аргументов, служащих для представления обрабатываемой последовательности, могут потребоваться дополнительные аргументы, тем более, что предикаты в Прологе могут иметь произвольное число аргументов. Предлагаемая здесь форма представления грамматических правил обеспечивает такую возможность.

Давайте рассмотрим пример, показывающий, когда такие дополнительные аргументы полезны. Разберем задачу «согласования числа» между подлежащим и сказуемым предложения. Последовательности слов подобные

*The boys eats the apple.

*The boy eat the apple.

не являются грамматически правильными предложениями, даже если бы они и допускались грамматикой после незначительного ее расширения ('*' используется для обозначения грамматически неправильных предложений). Причина, по которой они не могут считаться грамматически правильными, состоит в том, что, если подлежащее в предложении употребляется в единственном числе, то и сказуемое в этом предложении должно быть глаголом в единственном числе. Аналогично, если подлежащее употребляется во множественном числе, то и сказуемое должно быть в форме множественного числа. Это можно было бы выразить в грамматических правилах, указав, что существуют два типа предложений: предложения с подлежащим в единственном числе и предложения с подлежащим во множественном числе. Предложение первого типа должно начинаться с группы существительного в единственном числе, в которую должно входить существительное, стоящее в форме единственного числа, и так далее. Это привело бы к следующему множеству правил:

предложение--› предложение_едч.

предложение--› предложение_мнч.

группа_существительного--› группа_существительного_едч.

группа_существительного--› группа_существительного_мнч.

предложение_едч--› группа_существительного_едч, группа_глагола_едч.

группа_существительного_едч--› определитель_едч, существительное_едч.

группа_глагола_едч--› глагол_едч, группа_существительного.

группа_глагола_едч--› глагол_едч.

определитель_едч--› [the].

существительное_едч--› [boy].

глагол_едч--› [eats].

Аналогичное множество правил можно написать и на случай множественного числа. Такой способ согласования числа не очень изящен и скрывает тот факт, что структура предложений для единственного и множественного числа во многом совпадает. Более удачный способ состоит в том, чтобы связать с классами словосочетаний дополнительный аргумент, указывающий на использование единственного или множественного числа. Так предложение(едч)обозначает словосочетание предложение,употребленное в форме единственного числа. В общем случае, предложение (X) обозначает предложение, форма числа которого равна X. При этом правила согласования числа сводятся к условиям согласованности значений этих аргументов. Форма числа подлежащего в группе существительного должна совпадать с формой числа группы глагола и так далее. Переписав соответствующим образом грамматические правила, получаем:

предложение--› предложение(Х).

предложение(Х)--› группа_существительного(Х), группа _глагола(Х).

группа_существительного(Х)--› определитель(Х), существительное(Х).

группа_глагола(Х)--› глагол(Х).

группа_глагола(X)--› глагол(Х), группа_существительного(Y).

существительное(едч)--› [boy].

существительное(мнч) -› [boys].

определитель(_)--› [the].

глагол(едч)--› [eats].

глагол(мнч)--›[eat].

Обратим внимание на способ, каким можно определить форму числа для the.С этого слова могло бы начинаться словосочетание, употребленное в форме как единственного, так и множественного числа, и поэтому форма числа этого слова может быть сопоставлена с чем угодно. Отметим также, что во втором правиле для предиката группа_глаголаимена переменных выражают факт, что форма числа группы глагола (которая должна быть согласована с формой числа подлежащего) определяется по форме числа глагола, а не по форме числа объекта, если таковой имеется.

Можно ввести аргументы, выражающие другую важную информацию помимо согласования числа подлежащего и сказуемого. Например, их можно использовать для хранения перечня элементов, составляющих предложения, встретившихся не на своем обычном месте, и тем самым обрабатывать ситуации, называемые лингвистами «смещением». Или же они могут быть использованы для отражения семантических характеристик, указывающих, каким образом значение (смысл)словосочетания составляется из значений более мелких словосочетаний, входящих в исходное. Эти вопросы далее не будут обсуждаться, хотя в разд. 9.6 приведен простой пример использования семантической информации в синтаксическом анализаторе. Однако существует один момент, который здесь необходимо отметить. Лингвистам, возможно, интересно знать, что если в грамматические правила введены дополнительные аргументы, то нельзя гарантировать, что язык, определяемый этой грамматикой, по-прежнему остается контекстно-свободным языком, хотя довольно часто он будет таковым.

Представляется важной возможность использования дополнительных аргументов для возврата дерева разбора, являющегося результатом синтаксического анализа. В главе 3 было показано, как можно представить деревья в виде структур Пролога. Здесь это будет использовано при расширении синтаксического анализатора с целью включить в него построение дерева разбора. Польза деревьев синтаксического разбора в том, что они дают структурное представление предложения. Удобно писать программы, которые обрабатывают эти структурные представления подобно тому, как обрабатывались арифметические формулы и списки в гл. 7. Новая программа для грамматически правильного предложения, такого например, как

The man eats the apple.

строит в качестве результата структуру вида:

предложение(

группа_существительного(

определитель(thе), существительное(man)),

группа_глагола(

глагол(eats), группа_существительного(определитель(the),существительное(аррlе))

)

)

Чтобы добиться этого, необходимо лишь добавить дополнительные аргументы к каждому предикату, указывая, каким образом дерево, соответствующее всему словосочетанию в целом, конструируется из деревьев для частей этого словосочетания. Так первое правило можно изменить следующим образом:

предложение(Х,предложение(NP,VP))--› группа_существительного(X,NP), группа_глагола(X,VP).

Это правило указывает, что, если можно найти последовательность, составляющую группу существительного с деревом разбора NP,за которой следует последовательность, составляющая группу глагола, с деревом разбора VPто можно найти последовательность, составляющую полное предложение, и деревом разбора для этого предложения является предложениe(NP,VP).Или, в более процедурной формулировке: для того, чтобы выполнить разбор предложения необходимо найти группу существительного, за которой следует группа глагола, и затем объединить деревья разбора этих двух составляющих, используя функтор предложениедля построения дерева разбора предложения. Отметим, что аргументы X – это аргументы, использовавшиеся ранее для согласования формы числа, и решение поставить аргументы для построения дерева разбора после, а не перед ними является совершенно произвольным. Если вам трудно понять это расширение возможностей грамматических правил, то полезно напомнить, что последнее правило представляет собою всего лишь краткую запись следующего утверждения на языке Пролог:

предложение(Х,предложение(NР,VP),S0,S):-группа_существительного(Х,NР,S0,S1),

группа_глагола(Х,VР,S1,S).

где S0, S1 и S – части входной последовательности слов. Аргументы, предназначенные для построения дерева разбора, можно ввести в правила грамматики обычным образом. Здесь приведен получившийся после этого фрагмент грамматики (аргумент, используемый для согласования формы числа, для ясности опущен):

предложение(предложение(NР,VP))--›группа _существительного (NP), группа _ глагола (VP).

группа_глагола(группа_глагола(V))--› глагол(V).

существительное(существительное(man)) – › [man].

глагол(глагол(eats))--› [eats].

Механизм трансляции, необходимый для перевода грамматических правил с дополнительными аргументами в утверждения Пролога, представляет простое расширение описанного ранее механизма. Ранее, для каждого класса словосочетаний создавался новый предикат с двумя аргументами, представляющими входную последовательность и последовательность, оставшуюся после обработки. Теперь надо создать предикат, имеющий на два аргумента больше, чем имеет соответствующее ему грамматическое правило. По соглашению, эти два дополнительных аргумента записываются в конце списка аргументов предиката (хотя в других Пролог-системах может использоваться иное соглашение). Таким образом, грамматическое правило

предложение(Х)--› группа_существительного(Х),группа_глагола(Х).

транслируется в утверждение

предложение(Х,S0,S):- группа_существительного(Х,S0,S1),группа_глагола(Х,S1,S).

При вызове целевых утверждений, содержащих грамматические правила, с самого верхнего уровня интерпретатора (т. е. из вопросов, задаваемых программистом.- Ред.) или из обычных правил Пролога, необходимо явным образом указать дополнительные аргументы, добавив их в конец списка аргументов. Таким образом, правильное целевое утверждение, содержащее обращение к функтору предложение,должно быть таким:

?- предложение(Х,[a,clergyman,eats,a, cake],[]).

?- предложение(Х, [every, bird, sings,and,pigs,can,fly],L).

Упражнение 9.2.Напишите новый вариант предиката phrase,допускающий использование грамматических правил с дополнительными аргументами. Этот предикат должен допускать целевые утверждения вида:

?- phrase(предложение(Х),[the, man,sings]).