Prolog:Integrame

• Responsabili: Andrei Olaru, Teodora Argintaru, Andrei Popovici
• Data publicării: 08.05.2021
• Data ultimei modificări: 12.05.2021 (changelog)
• Tema (o arhivă .zip cu fișierul integrame.pl) se va încărca pe vmchecker
• Forum tema 3

Tema constă într-o aplicație care rezolvă integrame.

Tema este împărțită în 3 etape, cu deadline-uri pentru toți studenții pe 19 mai, 26 mai, respectiv 2 iunie. Ziua de 2 iunie este deadline hard.

Tema se va prezenta, în mod obligatoriu, în zilele de 3 și 4 iunie, după o programare care va fi anunțată.

Rezolvările tuturor etapelor pot fi trimise până în ziua deadline-ului hard, dar orice exercițiu trimis după deadline-ul soft se punctează cu jumătate din punctaj. Nota finală pentru o etapă se calculează conform formulei: n = (n1 + n2) / 2 (n1 = nota obținută înainte de deadline soft; n2 = nota obținută după deadline soft, înainte de deadline hard).

O integramă este un joc de acest gen:

În problema noastră concretă, o integramă are doar întrebări în jos sau în dreapta, și arată astfel:

        █       █       2↓      3↓      █       
        █       0↓,1→   -       -       █       
        4→      -       -       -       █       
        5→      -       -       -       █       
        █       █       █       █       █       

	ID	DIRECTIE	INTREBARE
	0	j		Negativ
	1	d		Afirmativ
	2	j		Al doilea număr
	3	j		Primii 3 din artă
	4	d		Din care plouă
	5	d		Când nu îmi amintesc

Iar o integramă rezolvată arată astfel:

        █       █       2↓      3↓      █       
        █       0↓,1→   D       A       █       
        4→      N       O       R       █       
        5→      U       I       T       █       
        █       █       █       █       █       

	ID	DIRECTIE	INTREBARE
	0	j		Negativ
	1	d		Afirmativ
	2	j		Al doilea număr
	3	j		Primii 3 din artă
	4	d		Din care plouă
	5	d		Când nu îmi amintesc

O integramă este definită ca o mulțime de celule, fiecare având un rând și o coloană, și care pot fi:

• celule negre, care nu pot fi completate
• celule cu întrebări, în care pot exista una sau două întrebări, fiecare întrebare fiind caracterizată prin
  • un text al întrebării
  • o direcție pentru răspuns (jos sau dreapta)
  • un identificator numeric
• celulele care nu sunt prezente în definiția integramei sunt libere.
• prin completare, se mai pot adăuga la definiția integramei celule completate, care conțin o literă mare (ca șir de caractere de 1 caracter).

Pe lângă definiția celulelor, integrama conține și un vocabular, o listă de cuvinte pe care le putem folosi pentru a completa integrama.

În temă, predicatul integrama(0, X) va lega variabila X la o structură, descriind integrama de mai sus, de forma:

X = integ(5,5,[      <- înălțimea și lățimea integramei, în număr de celule
  ((0,0),x),         <- celulă neagră, la coordonata 0,0
  ((0,4),x),
  ((1,4),x),
  ((2,4),x),
  ((3,4),x),
  ((4,4),x),
  ((0,1),x),
  ((1,1),[('Negativ',j,0),('Afirmativ',d,1)]),   <- celulă cu două întrebări, una în jos și una la dreapta
  ((0,2),[('Al doilea număr',j,2)]),             <- celulă cu o singură întrebare, în jos
  ((0,3),[('Primii 3 din artă',j,3)]),
  ((1,0),x),
  ((2,0),[('Din care plouă',d,4)]),              <- celulă cu o singură întrebare, la dreapta
  ((3,0),[('Când nu îmi amintesc',d,5)]),
  ((4,0),x),
  ((4,1),x),
  ((4,2),x),
  ((4,3),x)],
 ['DA','NU','NOR','ART','UIT','DOI']            <- setul de cuvinte disponibile pentru a completa integrama
)

Puteți foarte bine “citi” elementele integramei prin pattern-match, inclusiv direct în predicatul integrama, ca integrama(0, integ(H, W, Celule, Vocabular)).

Ne interesează să rezolvăm integrama orbește, fără să ne uităm la legătura dintre textul întrebării și textul răspunsului. Vom încerca să potrivim cuvinte în integramă, considerând că:

1. lungimea cuvântului trebuie să fie aceeași cu dimensiunea spațiului disponibil pentru răspuns.
2. cuvintele care se intersectează trebuie să aibă aceeași literă în locurile unde se intersectează.

Acest lucru este foarte simplu în Prolog, pentru că prolog face backtracking pentru a căuta soluții care să respecte anumite condiții.

Important: Citiți comentariile din surse (mai ales din integrame.pl). Acestea conțin toate detaliile despre predicatele cerute și despre structurile folosite.

Lucrați numai în fișierul integrame.pl. Acesta conține documentația tuturor predicatelor cerute.

Fișierul input.pl conține integramele folosite la testare. Atenție: integramele sunt definite aici într-un format oarecum diferit de cel folosit în predicate. Folosiți predicatul integrama/2 pentru a obține integramele.

Fișierul utils.pl conține predicatele integrama/2 care obține o integramă și print_integrama/1 care afișează o integramă.

Fișierul tester.pl conține infrastructura generală de testare, iar checker.pl conține testele propriu-zise pentru temă. Formatul acestora este destul de obscur, dar puteți întreba pe forum ce ar trebui să facă un anumit test, dacă nu înțelegeți din output.

Fișierul solutie.pl conține soluțiile la integramele din input.pl. Nu folosiți predicatul solutie în rezolvare.

Notă: va fi necesar să convertiți între un literal/șir de caractere și lista caracterelor componente ale literalului. Pentru aceasta, folosiți predicatul atom_chars/2, care permite conversia în ambele sensuri (documentație).

De exemplu:

?- atom_chars('hel lo', L).
L = [h, e, l, ' ', l, o].
 
?- atom_chars(S, ['h', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'w', 'o', 'r', 'l', 'd']).
S = 'hello world'.

Pentru lucru, puteți încărca în Prolog direct fișierul integrame.pl.

Pentru testare, folosiți interogarea vmtest. în consola Prolog.

Notă: Prolog permite testarea faptului că anumite interogări sunt adevărate, dar și că anumite interogări sunt false, sau se obțin pentru ele zero soluții. Testerul face inițial o verificare și dacă niciunul dintre testele pozitive nu reușește, va afișa direct “Nerezolvat” pentru întregul set respectiv de teste. Astfel: dacă ați implementat un anumit predicat, dar testerul vă afișează “Nerezolvat”, decomentați linia %test_mode(detailed). de la începutul fișierului integrame.pl (sau adăugați test_mode(detailed). în sursa voastră). Pe vmchecker, modul detailed nu este activat.

Pentru a vă obișnui cu elementele temei, în această etapă veți implementa predicatele:

• intrebari/2, care obține informații despre întrebările prezente într-o integramă
• id_intrebare/3, care exprimă relația dintre textul și identificatorul unei întrebări (foarte util pentru conversia între cele două).
• completare/3, care adaugă într-o integramă răspunsuri la întrebări.
• Bonus pentru cazul în care predicatele au o singură soluție.

În această etapă veți implementa două predicate importante pentru rezolvarea integramei:

• lungime_spatiu/3, care determină lungimea spațiului disponibil pentru răspunsul la o întrebare
• intersectie/5, care determină caracteristicile intersecției între răspunsurile la două întrebări, prin calculul poziției (indexului) la care fiecare răspuns se intersectează cu celălalt.
• Bonus pentru controlul numărului soluțiilor, și pentru obținerea, prin apelul cu variabile nelegate, ca soluții separate, a tuturor spațiilor, respectiv a tuturor intersecțiilor din integramă.

În această etapă veți implementa rezolvarea propriu-zisă a integramei. O soluție a integramei este una în care pentru fiecare întrebare este asociat un cuvânt (un cuvânt din vocabular poate fi asociat cel mult unei întrebări) de lungimea potrivită, și care la intersecțiile cu oricare alt spațiu are aceeași literă cu cuvântul asociat cu întrebarea corespunzătoare acelui spațiu.

Trebuie implementate predicatele:

• solutii_posibile/2, care determină toate cuvintele (ca liste de litere) care pot fi soluție pentru fiecare întrebare.
• rezolvare/2, care determină în al doilea argument o soluție pentru integramă.
  • o soluție este reprezentată ca o listă de perechi întrebare-răspuns, unde atât întrebarea (identificată prin textul ei) cât și răspunsul sunt literali/atomi, ca în fișierul solutie.pl.
  • ca bonus poate fi considerată oricare dintre următoarele două proprietăți (cealaltă va fi parte din punctajul nominal):
    • tema funcționează într-un timp acceptabil (5 secunde) și pentru cazuri în care vocabularul este mai extins;
    • predicatul rezolvare produce un număr corect de soluții (2 soluții pentru integrama 0 și câte o singură soluție pentru celelalte integrame)
  • (adică, dacă implementați doar una dintre cele două proprietăți, aveți punctaj nominal; dacă implementați pe ambele, aveți și bonus)

• pentru etapa 1 puteți acumula maxim 3.6 puncte
• pentru etapa 2 puteți acumula maxim 3.6 puncte
• pentru etapa 3 puteți acumula maxim 4.8 puncte
• în total puteți acumula maxim 12 puncte.

• Lucrați numai în fișierul integrame.pl
• Nu utilizați predicatul solutie
• Nu lăsați variabile singleton în rezolvare.

• schelet de cod
• schelet de cod pentru etapa 2
• schelet de cod pentru etapa 3

Notă: practic, diferența între fișiere este doar fișierul pointsN.pl utilizat, pentru a activa testele pentru diverse etape.

• 8.05 - Publicare etapele 1 și 2.
• 12.05 (22:30)
  • publicare vmchecker etapa 1
  • modificare structură testare, fără efect asupra implementării temei (fișierul pointsN.pl corespunzător fiecărei etape).
  • includere detalii despre modul de testare
  • includere detalii despre modul de testare ”detaliat”
  • clarificare legată de reprezentarea elementelor din integramă ca literali, nu ca stringuri, și utilizarea predicatului atom_chars (în loc de string_chars)
  • adăugare în enunț a detalierii structurii unei integrame
• 18.05 (20:00)
  • publicare vmchecker pentru etapele 2 și 3, publicare etapa 3
  • modificare test completare|d pentru a verifica corect și cazurile în care completare întoarce un număr mare de soluții.
  • corectare mențiuni despre stringuri în fișierul integrame.pl
  • adăugare documentare corectă (în termeni de “tipuri” ale argumentelor) pentru bonus pentru predicatele lungime și intersectie.
• 23.05
  • modificare structură punctaje astfel încât la fiecare etapă se primesc doar punctele de pe etapa respectivă (vedeți Punctaje)
  • fix bug în care era posibil ca modul de test detaliat să fie activat pe vmchecker