第一章:Getting start
1、hello
world:
write(“Hello
World”),nl,write(“Welcome to Prolog”),nl.
以.號做結束,有一系列目標(goal)組成(一般也稱為查詢query),目標之間用,號隔開,這里的write和nl其實是內建的IO謂詞,總共4個目標按順序執行,nl是開始一個新行,所有目標達成,Prolog系統會輸出yes。
2、halt也是BIPs,用于結束Prolog系統,statistics用于系統統計(cpu、內存等)。BIPs都是會產生副作用的謂詞。比如write就是會產生輸出到用戶屏幕副作用的IO謂詞。
3、第一個程序,寫入下列代碼并保存為prog1.pl:
dog(fido).
cat(felix).
animal:-dog(X).
通過consult謂詞,將該程序導入數據庫(本質上,Prolog系統就是一個全局數據庫),
分析下代碼:
dog(fido).
cat(felix).
就是所謂事實(fact),dog和cat就是謂詞,而fido和felix是atom,這里陳述了兩個事實:fido是一只狗,felix是一只貓。animal:-dog(X).
這句就是規則(rule),:-符號可以理解為如果(注:if),X是變量,這里描述的規則就是:如果X是狗,那么X就是動物。因此,依據事實和規則,Prolog的推理系統可以推論:fido是狗,所以fido是動物:
| ?- animal(fido).
yes
顯然,根據animal規則,felix不是動物,雖然它是:
| ?- animal(felix).
no
4、Prolog的注釋
/* this is a comment */
5、查詢,dog(X),查詢所有滿足謂詞dog的X,也就是找出所有的狗狗。
dog(X),cat(X).查詢所有是狗又是貓的“東西”。Listing(dog),列出所有定義了謂詞dog的語句。
6、Prolog的數據類型:
1)數字,Number,623,+3,-.245
2)Atom,所有的不包括數值在內的常量,這與Erlang中的atom概念是一脈相承
包括:以小寫字母開頭的字母、數字、下劃線的組合,單引號括起來的字符序列,+-*/<>=@特殊字符組成的序列
3)變量:在查詢中代表未決的term,以大寫字母或者下劃線開頭,跟Erlang一樣,_表示啞元
4)組合Term,類似其他語言中的記錄結構,以一個atom開頭,后接一個參數列表,參數也都是term,參數的個數就是它的arity(Erlang也是如此),例如:
read(X)
dog(henry)
likes(dog(henry),Y)等
5)列表,如:
[dog,cat,mypred,[a,b,c],hello]
6)其他類型,某些
Prolog方言可能會有字符串類型,用于處理字符串。
第二章 語句和謂詞
-
一個Prolog程序就是由一系列語句(clause)組成的,語句可以多行,以引文句號結束。兩種基礎語句:事實和規則。
-
事實語句,是由atom或者組合term構成(兩者統稱為call
terms),如:
chrismas.
likes(john,mary).
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規則,形式如下:
head:-t1,t2,…,tk.
(k>=1)
head成為規則的頭部,也必須是call
term,:-稱為頸部操作符,讀作if,而t1,t2…tk就是語句的body,它們描述了頭部的結論所需要滿足的條件。Body是由一個或者多個componet組成,compont就是目標,以逗號隔開,逗號表示and的關系。從另一個角度看,head可以成為目標,body是它的子目標,規則就是為了達到目標head,必須先達到子目標t1,t2…tk。
例子:
large_animal(X):-animal(X),large(X).
go:-write(‘hello
world’),nl.
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謂詞,所有語句的頭部都包括了一個謂詞定義,不同參數的同名謂詞是不同的謂詞,參數數目就是所謂元數(arity)。謂詞可以記錄為pred/n,比如parent/1,表示謂詞名為parent,而參數個數是一個,這個與Erlang相同。謂詞可分為用戶自定義的維持和built-in謂詞(BIPs)。IO謂詞如write,nl就是BIPs,它們都是總會成功的謂詞,并帶來相應的IO副作用(輸出和換行)。用戶不能重定義BIPs。
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謂詞的遞歸定義,分為直接和間接遞歸,例子:
likes(john,X):-likes(X,Y),dog(Y). 描述的規則為:john喜歡的是那種至少喜歡一只狗的人。
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loading語句,包括兩個BIPs:consult/1和reconsult/1,用于產生將文件中的語句導入數據庫的副作用,兩者的區別是,reconsult會覆蓋之前定義的相同謂詞,而consult不會。consult[‘prog1.pl’]可以簡化為[‘prog1.pl’].同樣,reconslt[‘prog1.pl’]可以簡寫為[-‘prog1.pl’]
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變量,一開始所有的變量都是未綁定的,當目標被執行時,變量可能被綁定或者解綁定。變量存在作用域,不同語句中的同名變量沒有任何關系。
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量詞,
1)全稱量詞,出現在事實或者規則head部分的變量,表示事實或者規則的該變量的所有可能值,這樣的變量成為全稱量詞,如
large_animal(X):-animal(X),large(X). 中的X。
2)存在量詞,不在事實或者規則的head部分中存在,但是在body部分中出現的量詞,僅僅為了表示該變量至少存在一個值,這樣的變量稱為存在量詞。例如:
person(dennis,zane,male,25,programmer).
man(A):-person(A,B,male,C,D).
man謂詞body部分的B,C,D變量就是存在量詞
9.匿名變量,就是所謂啞元,下劃線_表示,表示你并不care這個變量的值是什么,僅僅為了占位,用以表示任意值,與Erlang中的意義一致。
第三章
1、這一章主要將描述Prolog系統是如何滿足目標的執行。
2、Prolog系統是按照順序執行目標的,每個目標都是由call
term組成,每個目標都與一個相應的謂詞相關聯,謂詞的名稱稱為functor,而參數個數就是元數(arity)。Prolog系統是從上到下,依據語句的head部分來匹配目標,如果匹配,將輸出yes,否則就是no。對于用戶定義的目標,Prolog沒有找到任何事實或者規則與之匹配的話,那么就是fail。這不是什么未知或者不確定,這個其實就是所謂的封閉世界假設(closed
world
assumption):任何結論如果無法從數據庫中的事實和規則中得到證明,那么這個結論就是否定的,沒有什么系統不確定或者未知這樣的中間位置。
3、Prolog的匹配算法——聯合(unification),
變量可以跟任何term聯合,其中包括了變量,其實就是變量的綁定。例如:
X=1將X與1聯合.
dog(X)與dog(ferris),將X與ferris聯合。
看call
terms的聯合過程:

1)如果兩個call
term都是atom,只有當它們是一樣的時候才可以聯合,比如:
test跟test聯合成功
dennis跟'dennis'聯合成功
apple跟fuck聯合失敗
2)對于組合call
term的聯合,要求兩個call
term有一樣的functor和arity,并且參數也要成對地聯合成功。
聯合的詳細規則如下:
1)兩個atom當且僅當它們是一樣的時候才是聯合成功的。
2)兩個組合的term聯合成功,當且僅當兩者有一樣的functor和airty,并且參數也要從左到右兩兩成對地聯合成功。
3)兩個number聯合成功,當且僅當它們是一樣的時候,例如7與7聯合成功,而7與6.9就失敗
4)兩個未綁定的變量總是聯合成功的,兩者互相綁定
5)一個未綁定變量和一個不是變量的term也總是聯合成功的,將變量綁定為該term
6)一個綁定的變量可以被認為它所綁定的值。例如
pred(X,X,man)
與pred(landon,dog,A)聯合失敗,因為在第一個參數聯合成功后,X就被認為是landon,那么在嘗試聯合第二個參數的時候,顯然landon與dog聯合失敗。
7)兩個列表聯合成功,當且僅當它們擁有相同數目的元素,并且元素間從左到右成對地聯合成功。
8)嵌套結構按照這些規則遞歸,其他情況下的聯合都是失敗的。
4、目標的求值,兩張圖描述:


5、回溯(backtracking),回溯就是一個返回前一個滿足的目標,尋找其他方式重新滿足該目標的過程。回溯,顧名思義就是退回去,再來過,當輸入;號,就強制Prolog系統回溯以尋找更多的匹配
6、目標求值的概覽:


第四章 操作符
1、通過op謂詞,可以將用戶自定義的謂詞轉成某種操作符,例如:
likes(dennis,catty).
我們更希望表達成:
dennis likes catty.
這在默認情況是不行的,通過op謂詞轉化likes謂詞成中綴操作符:
op(150,xfy,likes).
然后就可以這樣使用likes謂詞了:
dennis likes catty.
op謂詞一般形式
op(操作符優先級,(xfy|xf|fy),謂詞名稱)
2、算術運算:通過內建的is/2謂詞來進行算術運算,is/2是一個內建的中綴運算符,例如:
X is 2.
X is 3,Y is X+3.
出現在第二個參數的變量必須是已經綁定。+
- * /稱為算術運算符,還有一類稱為算術函數,它們并不是謂詞,例如abs/1
sqrt/1等,完整列表:
+ - * /
X//Y 兩個整數的商
X^Y 表示X的Y次方,在gnu
prolog上是**,與ruby一樣。
-X 一元操作符
abs(X)
sqrt(X)
sin(X)
cos(X)
max(X,Y)
is/2的第一個參數也可以是表達式或者數字,在此情況下,兩個參數都會被計算,如果相等,則succeeds,否則失敗。因此is/2謂詞也可以解釋為,求值看兩個參數是否可以聯合成功。如果第一個參數是變量,就將第二個參數的值綁定在該變量上,如果第一個參數是數值或者算術表達式,就比較兩個參數的值是否相等,相等則聯合成功,如果第一個參數是atom,term.list等,聯合的情況依賴于實現。永遠失敗的is/2:
X is X+1.總是失敗。
操作符的優先級與算術中的一樣,可以通過括號強制優先級。
算術比較操作符:=:=,=\=,>,>=,<,=<
3、等價操作符:
1)算術表達式比較:
E1=:=E2
成功當且僅當兩個表達式求值的結果一致。
E1=\=E2
成功當且僅當兩個表達式求值的結果不一致。
2)Term相同比較:
Term1==Term2成功當且僅當Trem1跟Term2完全相同。
因此:
likes(X,prolog)==likes(X,prolog)相同
likes(Y,prolog)==likes(Y,prolog)失敗,X與Y是不同的變量
3+7==6+4
失敗,兩個表達式不會被求值,顯然不同
Term1
\==Term2成功當且僅當Trem1跟Term2不同。
3)Term聯合的比較:
=操作符與==類似,不同在于,Term1=Term2當且僅當Term1和Term2聯合成功的時候成功,也就是能找到某種方式綁定變量的值,來讓兩者相同。例如
6+X=6+3。成功,X綁定為3
6+4=3+7 仍然失敗
X=0,X=:=0.
成功,將X綁定為0,算術比較成功。
=的相反操作符就是\=
4、邏輯操作符:取反操作符not,表示or的;
例如:
X=0,not X is 0. 返回no
6<3;7 is 2+5.返回yes