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Prolog

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Prolog
编程范型逻辑式
設計者Alain Colmerauer英语Alain Colmerauer罗伯特·科瓦尔斯基
发行时间1972年
文件扩展名.pl, .pro, .P
主要實作產品
B-Prolog英语B-Prolog, Ciao语言英语Ciao (programming language), ECLiPSe英语ECLiPSe, GNU Prolog英语GNU Prolog, Poplog英语Poplog Prolog, P#, Quintus Prolog, SICStus英语SICStus, Strawberry英语Strawberry Prolog, SWI-Prolog英语SWI-Prolog, Tau Prolog, tuProlog英语tuProlog, WIN-PROLOG英语Logic Programming Associates, XSB英语XSB, YAP英语YAP (Prolog)
衍生副語言
ISO Prolog, Edinburgh Prolog
啟發語言
PLANNER英语PLANNER
影響語言
CHR英语Constraint Handling RulesClojureDatalogErlangKL0英语KL0KL1英语KL1MercuryOzStrand英语Strand (programming language)Visual PrologXSB英语XSB

PrologProgramming in Logic的缩写)是一种逻辑编程语言。它建立在逻辑学的理论基础之上, 最初被运用于自然语言等研究领域。现在它已广泛的应用在人工智能的研究中,它可以用来建造专家系统自然语言理解、智能知识库等。[1][2][3][4][5]

历史

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Prolog语言的理论基础建立于爱丁堡大学罗伯特·科瓦尔斯基霍恩子句(Horn Clause)的程序性解释,最早由艾克斯-马赛大学的Alain Colmerauer与Phillipe Roussel等人于60年代末研究开发。1972年被公认为是Prolog语言正式诞生的年份,自1972年以后,分支出多种Prolog的方言。最主要的两种方言为爱丁堡艾克斯-马赛。最早的Prolog解释器由Roussel建造,而第一个Prolog编译器则是David Warren编写的。

Prolog一直在北美和欧洲被广泛使用。日本政府曾经为了建造智能计算机而用Prolog来开发ICOT第五代计算机系统。在早期的机器智能研究领域,Prolog曾经是主要的开发工具。

80年代Borland开发的Turbo Prolog,进一步普及了Prolog的使用。1995年确定了ISO Prolog标准。

特點

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有別於一般的函数式语言,prolog的程式是基於謂詞邏輯的理論。最基本的寫法是定义物件與物件之間的關係,之後可以用詢問目標的方式來查詢各種物件之間的關係。系統會自動進行匹配及回溯,找出所詢問的答案。

Prolog代码中以大写字母开头的元素是变量字符串、数字或以小写字母开头的元素是常量。下划线(_)被称为匿名变量。

语法示例

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事实语句,例如:

human(kate).
human(bill).
likes(kate,bill).

表示kate和bill是人(human),kate喜欢bill。

规则语句,例如:

friend(X,Y):-likes(X,Y),likes(Y,X).

表示对于两个对象XY,如果X喜欢Y,且Y喜欢X,那么他们是朋友。

Prolog範例

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範例如下:

Quicksort

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快速排序範例(對list作排序):

/* quicksort2.pl    原始來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Prolog   */
/* quicksort()中的第二個引數帶有排序好的結果 */
/* 僅為示範,若為gprolog使用者則用內建sort等較佳 */
/* 在gprolog下之編譯例:gplc --min-size quicksort2.pl */
/*   執行 quicksort2 後會出現排序結果 [2,9,18,18,25,33,66,77] */

q:- L=[33,18,2,77,66,18,9,25], last(P,_), (quicksort(L,P,_), write(P), nl).    /* 加入last/2會在印P時沒複合項 */

partition([], _, [], []).			/* 此行表空集亦視為分割(分割成空集與空集)*/
partition([X|Xs], Pivot, Smalls, Bigs) :-	/* 原list分成Smalls與Bigs; 此规则保證Smalls集<Pivot且Bigs集>=Pivot */
    (   X @< Pivot ->
        Smalls = [X|Rest],
        partition(Xs, Pivot, Rest, Bigs)
    ;   Bigs = [X|Rest],
        partition(Xs, Pivot, Smalls, Rest)
    ).
 
quicksort([])     --> [].			/* 表empty list視為排序好的list */
quicksort([X|Xs]) -->			/* 此行相當於quicksort([X|Xs],Start,End) :-  此规则讓Start為sorted list */
    { partition(Xs, X, Smaller, Bigger) },	/* 由上行最左端元素為 Pivot */
    quicksort(Smaller), [X], quicksort(Bigger).	/* 此行相當於	quicksort(Smaller,Start,A),
    								A=[X|B],  注意首字母大寫者皆視為變數(list)
								quicksort(Bigger,B,End).  */
:- initialization(q).		/* 啟動q處goals */


sort

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下面簡潔的排序範例可以體會到為什麼AI領域喜用Prolog:

/* sortcsj.pl    原始參考:Computer Science  J. Glenn Brookshear   */
/* sortcsj()中的第二個引數帶有排序好的結果 */
/* 僅為示範,若為gprolog使用者則用內建sort等較佳 */
/* 在gprolog下之編譯例:gplc --min-size sortcsj.pl */
/*   執行 sortcsj 後會出現排序結果 [2,9,18,18,25,33,66,77] */

q:- L=[33,18,2,77,18,66,9,25], (sortcsj(L,P), write(P), nl). 

sortcsj(L,S) :-  permutation(L,S), ordered(S).	/* L為原list, S為排序好的list, 此為permutation關係(built-in) */

ordered([]).			/* 表empty list視為排序好的list */
ordered([_|[]]).			/* 只有一元素之list視為排序好的list */
ordered([A|[B|T]]) :- A =< B, ordered([B|T]).	/* 此规则約束所謂的排序好是指前項元素小於或等於後一項元素 */

:- initialization(q).		/* 啟動q處goals */


Russell's paradox

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示範羅素悖論在Prolog下會導致堆疊溢位

/* tstpx.pl */
/* 羅素佯謬(羅素悖論)(皇帝新腦 羅杰.彭羅斯 p.120)會導致不停機(使得gprolog產生 stack overflow) */
/* 在gprolog下之編譯例:gplc --min-size tstpx.pl */

q:- px(_).              /* 找尋任何可使 px() 规则成立的方式 */

px(1) :- \  px(1).      /* 規定此规则不成立。 i.e. 此规则為假時此规则才為真 (佯謬)*/

:- initialization(q).           /* 啟動q處goal */

参考文献

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  1. ^ Clocksin, William F.; Mellish, Christopher S. Programming in Prolog. Berlin; New York: Springer-Verlag. 2003. ISBN 978-3-540-00678-7. 
  2. ^ Bratko, Ivan. Prolog programming for artificial intelligence 4th. Harlow, England; New York: Addison Wesley. 2012. ISBN 978-0-321-41746-6. 
  3. ^ Covington, Michael A. Natural language processing for Prolog programmers. Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall. 1994. ISBN 978-0-13-629213-5. 
  4. ^ Stickel, M. E. A prolog technology theorem prover: Implementation by an extended prolog compiler. Journal of Automated Reasoning. 1988, 4 (4): 353–380. CiteSeerX 10.1.1.47.3057可免费查阅. S2CID 14621218. doi:10.1007/BF00297245. 
  5. ^ Merritt, Dennis. Building expert systems in Prolog需要免费注册. Berlin: Springer-Verlag. 1989. ISBN 978-0-387-97016-5. 

外部連結

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实现

参见

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