Prolog语言(耐心看完,你就入门了)

?- uncle(a, U).
问题： a 是谁的叔叔 ？ （ U = ? ）
2013-7-11
Prolog的求解过程：
第一步：问题 uncle(a，U) 与事实逐个匹配，
不成功
father(a, b). father(c, d).
brother(a, c).
2013-7-11
uncle(a，U) uncle(X, Y) :- brother(X, Z) , father(Z, Y). 第二步：与规则头（左部）匹配，即寻找合一者， 有 {a/X, U/Y} 转化为两个子问题：brother(a, Z)和father（Z, U）
配，使另一个变量实例化，且约束值相同
2013-7-11
5 常用的内部谓词
内部谓词：Prolog系统本身定义的一些基本谓词
注意：可以直接使用，用户不能修改
2013-7-11
①算术运算
算术表达式由操作数（数、变量）、操作符和括
号组成
算术运算符号：“+、-、* 、/”（加减乘除）
2013-7-11
优先级：与通常的数学运算一致 形式：中缀：X+Y*Z
当 X 在输入前已经实例化，则读入项将与 X
匹配，根据匹配的成功与否，决定其真假值
2013-7-11
④谓词cut与fail（特殊谓词）：
cut ( ! )：禁止回溯
fail： 强迫回溯
2013-7-11
关于cut的几点说明： 第一、只允许作为一个子目标出现在程序中 第二、第一次遇到它时，总是立刻被满足，但是 不能被重新满足 第三、用户可以使用它来控制回溯方式，切断一 些不必要的回溯，提高程序运行效率
名的对象，用大写字母开头
2013-7-11
特殊变量：空变量，记作：“_”
含义：我们对问题的某一个变量的值不关心
2013-7-11
<项>::= <常量> | <变量> | <复合项>
<复合项> ::= <原子>（<项> { , <项> }）| <项> <原子> <项> { <原子> <项> }
2013-7-11
①若与另一个未实例化的变量匹配，则视为同一变
量，两者共享
②若与另一个实例化的变量匹配，也变成了实例化 的变量，且两者同值
③若与常量匹配，也变成了实例化变量，并取常量
的值
2013-7-11
第三、常量只能与相同的常量匹配
第四、实例化的变量与另一个实例化的值相同的 变量匹配，也可以与另一个未实例化的变量匹
2013-7-11
参考资料：
1 雷英杰，张雷，邢清华，孙金萍。Visual Prolog 语言教程。西安：陕西科学技术出版社，2002
年2月（380页，35元）
2 雷英杰，邢清华，孙金萍，张雷。Visual Prolog 编程、环境及接口。北京：国防工业出版社， 2004年1月（412页，36元）
人
工
智
能
Artificial Intelligence (AI)
2013-7-11
Prolog 语言简介
Prolog语言是一种以一阶谓词为基础的逻辑性语
言（Programming in Logic）
2013-7-11
Prolog语言的特点
Prolog语言的基本内容
简单的例子
2013-7-11
Prolog语言的特点
前缀：+(X,*(Y,Z))
2013-7-11
②比较谓词
eq(X, Y) ne(X, Y) gt(X, Y) X=Y X<>Y X>Y
ls(X, Y)
2013-7-11
X<Y
对于 “＝ 、<> ”，
X,Y 可以取
常量 变量 谓词 表
2013-7-11
对于“＝”（赋值与比较）的几点说明： 第一、当一个变量已经实例化，则可以与任意 未实例化的变量相等，且将其实例化（赋值
<项> <原子> <项> { <原子> <项> }
2 Prolog中的语句
Prolog中的语句分成三种形式： ①事实： P. 含义：无条件成立，恒为真 例：like( monkey, banana)
2013-7-11
②规则： P :- P1 , P2 , … , Pn .


“ :- ”
“ ，”
功能）
第二、两者均未实例化，eq(X, Y) 恒为真，并 视为同一变量
2013-7-11
第三、均以实例化，由当前值来决定
第四、如果为表，要求对应的元素相等，才为真 第五、如果是谓词，谓词同名，变元个数相等，
对应的变元相等
2013-7-11
③输入输出谓词
第一、write(X)：向输出设备输出实例化结果 第二、read(X)： 当 X 未实例化时，输入一个项
项的定义：
<项>::= <常量> | <变量> | <复合项>
2013-7-11
<项>::= <常量> | <变量> | <复合项>
<常量>::=<原子> | <数> <原子> ::= <标识符原子> | <字符串原子> | <特殊原子>
2013-7-11
标识符原子
命名：用小写字母或者小写字母开头的小写字母 数字串
么”，不要告诉系统 “如何做” ② 数据与程序的统一表达。提供一种统一的符
号结构 “项” ，数据与程序都是由项组成
2013-7-11
③ 自动实现模式匹配与回溯。这是人工智能中最常 用的两项操作，Prolog自动实现这些操作
④ 程序易于编写与阅读。它是面向人的自然语言
⑤ 语句句型少，语法简明。只有三种句型
2013-7-11
说明：
实际运行中，要逐个试探（搜索），失败 则要回溯，成功也要回溯（求出所有解）
2013-7-11
例：
father(a, b).
father(c, d).
a是b的父亲
brother(a, c). a与c是兄弟关系
uncle(X, Y) :- brother(X, Z), father(Z, Y).
P1∧P2∧…∧PnP
可以转化为 ～P1∨～P2∨…∨～Pn∨P 也是Horn子句，并受全称量词约束
2013-7-11
③（问题）是
Q1∧…∧Qm
受存在量词约束，取非后 ～Q1∨…∨～Qm 受全称量词约束，是Horn子句
2013-7-11ห้องสมุดไป่ตู้
Prolog三种形式的语言都是Horn子句
问题求解就是Horn子句集消解
Prolog语言（或者系统）是以一阶谓词逻辑的 Horn 子句集为语法，以Robinson的消解原理 为工具，加上深度优先的控制策略而形成的人
工智能通用程序设计语言
2013-7-11
Prolog系统
Horn 消 解 原 理 深 度 优 先
子 句 集
2013-7-11
Prolog具有下列特点：
① 是一种描述性语言。只需要告诉 “系统做什
goal
likes(m, X), likes(j, X). (问题) 问题：是否 m 和 j 都喜欢什么东西？( X = ? )
2013-7-11
likes(m, f).
likes(m, w).
likes(j, w).
Prolog的求解过程
likes(j, s).
现在有两个问题：likes(m, X) 和 likes(j, X)） 第一步：第一个问题 likes(m, X) 去与事实匹配
用途：用于标识对象的名字、谓词（对象间的关
系）或函数名 例：john, marry, classmate, teacher
2013-7-11
字符串原子是用引号括起来的符号串
特殊原子指一些特殊符号，如 +、-、*、 / 等
2013-7-11
<项>::= <常量> | <变量> | <复合项>
变量：用于表示暂时不能命名或者不需要命
2013-7-11
关于 fail 的说明：
作为一个子目标，使Prolog程序运行到 fail，
必定引起回溯
2013-7-11
例：求 1 到 n 之间的和
定义一个二元谓词 sum(N, X)，其中 X 表示和 sum(1,1):-!. sum(N,R):- N1=N-1, sum(N1, R1), R=R1+N. ?- sum(6,X). 答案是：X=21 去掉“ ！”，会发生什么？
2013-7-11
Prolog语言的基本内容
1 项 2 Prolog中的语句 3 表结构 4 Prolog程序的结构
5 常用内部谓词
6 Prolog程序设计步骤
2013-7-11
1 项
符号说明：
“ ::= ” “|” “{}”
2013-7-11
表示“ 定义为 ” 表示 “ 或 ”，可选 表示 “ 重复或者出现多个 ”
2013-7-11
6 Prolog程序设计步骤
对应于Prolog程序的组成部分，设计步骤分为：
第一、说明事实：说明与待求解的问题有关的事
实。例如，人物事及相互关系，对应于叙述
性知识
2013-7-11
第二、定义规则：定义个体及其相互关系的推理 规则，反映与待求解问题有关的过程性知识