PROLOG 基础¶
定义和语法¶
对象¶
对象 包括三种: 变量, 常量, 复合项.
如图所示:
其中:
标识符原子: 由小写字母开头, 包含小写字母或数字. 例如:
znote,cj521.字符串原子: 由引号括起来的字符串.
特殊原子: 特殊符号, 例如
+,-,*等.普通变量: 表示暂时无法命名或无需命名的对象, 大写字母开头.
特殊变量: 空变量, 表示对该变量的值不关心.
复合项: 由一组其他对象组成的单个对象. 例如:
函数项:
like(john, apple)
表:
[sa, sb], [1, 2, 3]
表达式:
(12 + 59) * 49 - 46
语句¶
PROLOG 中的语句也分为三种形式.
事实:
语法: \(P.\)
含义: 无条件成立, 恒为真. 例如:
like(monkey, banana)
规则:
语法: \(P\ :-\ P_1, P_2, P3, ..., P_n.\)
含义: 若 \(P_1, P_2, P3, ..., P_n\) 全为真, \(P\) 为真.
注解
:-表示"蕴涵",,表示"合取".问题:
语法:
Goal Q1, Q2, ... , Qm.
含义: 待回答问题, 即 \(Q1, Q2, ... , Q_m\) 是否同时为真.
从消解的角度来看:
- 事实 中, \(P\) 是
Horn字句. - 规则 可以表示为:
可以转化为:
也是 Horn 子句, 并受 全称量词 约束.
- 问题 可以表示为:
受 存在量词 约束, 取非后
受 全称量词 约束.
注解
ProLog 三种形式的语句都是 Horn 子句, 问题的求解就是 Horn 子句的 消解.
表结构¶
表 : 若干个元素的有序序列.
表中的元素 : 常量, 变量, 对象, 表
表使用 [ ] 来表示, 元素之间使用 逗号, 或者 空格 分开.
例如:
[1,2,3]
[a b c d]
符号 | 用来划分表中的元素.
例如:
P ([1, 2, 3, 4]).
?- P([X|Y]).
% 答案: X = 1, Y = [2,3,4]
?- P([X,Y|Z]).
% 答案: X = 1, Y = 2, Z = [3,4]
注意
若表中只有一个元素, 分割后第二个为空. 空表都为空.
程序结构¶
Prolog 的程序分为两部分:
- 前提部分: 所有的事实和规则.
- 问题部分: 目标子句的序列.
注意
这两部分不能颠倒, 必须 前提部分 在前, 问题部分 在后.
例如:
% 事实
likes(he, eat).
likes(he, study).
likes(she, study).
likes(she, apple).
goal
% 问题
% he 和 she 都喜欢什么东西
likes(he, X), likes(she, X).
ProLog 的求解过程:
现在有两个问题
likes(he, X)和likes(she, X).
- 使用第一个问题与事实匹配 (置换与合一), 按 顺序 得到
{eat/X}.- f 代替第二个问题
likes(she, X)中的X, 获得likes(she, eat),再与事实匹配, 不能匹配失败, 回溯, 忘记刚才的匹配.- 回到第一个问题
likes(he, X), 重新匹配得到{study/X}.- 第二个问题变为
likes(she, study), 再与事实匹配, 成功.- 答案为
X = study.注意
实际运行中, 要逐个搜索, 成功也要回溯以求出所有解. 如果是有规则的问题, 则逐一匹配并转为为规则的子问题.
Prolog 的实现方法主要是 : 匹配与回溯.
- 匹配 : 合一, 消解.
- 回溯 : 搜索, 深度优先.
常用内部谓词¶
算术运算¶
算术运算由操作数, 操作符与括号组成. 优先级与通常数学一致.
比较谓词¶
- eq(X, Y) : X = Y
- ne(X, Y) : X <> Y
- gt(X, Y) : X > Y
- ls(X, Y) : X < Y
注解
对于 eq 和 ne, X 和 Y 可以是常量, 变量, 谓词 或者 表.
输入输出谓词¶
- write(X): 向输出设备输出实例化结果
- read(X): X 未实例化时, 输入一个项. X 已实例化时, 将输入与 X 匹配, 获得真假值.
特殊谓词¶
cut(!) : 禁止回溯
- cut 只允许作为子目标出现在程序中.
- 第一次遇到时会立刻执行, 但无法重新执行.
- 用户可以使用它来控制回溯方式, 提高程序效率.
fail: 强迫回溯
作为一个子目标, 使程序运行到fail, 必定引起回溯.
例子(求 1 到 n 的和):
sum(1,1) :- !.
sum(N,R) :- N1 is N-1, sum(N1,R1), R is R1 + N.
?- sum(6, X).
% out X = 21.
注意
= 是比较, is 才是赋值.