Краткое описание языка Пролог

Базовые понятия языка Пролог

 

Основными понятиями в языке Пролог являются факты, правила и вопросы. Из фактов и правил образуются описания данных, процедур и программы на языке Пролог. Вопросы — это основное средство ведения диалога с базами знаний и программами, имеющимися в памяти ЭВМ.

Факты в Прологе служат для описания конкретных данных и простейших сведений. Примеры фактов:

мама (зина, вова); — Зина — мама Вовы

папа (миша, вова); — Миша — папа Вовы

 

Группы фактов могут образовывать данные. Совокупность данных, размещаемых на дисках, образует базы данных. Общее определение данных в Прологе:

 

данные:

 

Правила используются для описания определений, процедур принятия решений и обработки данных. Примеры использования правил для описания определения понятия «родитель»:

родитель (х,у) ← папа (х,у); — Родитель — это папа илимама

родитель (х,у) ← мама (х,у);

Процедуры образуются из некоторых групп правил. Общая форма описания процедур в Прологе:

 

процедура:

 

Пример описания рекурсивной процедуры, в которой определяемое понятие задается через самое себя:

предок (х,у) ← родитель (х,у);

предок (x,z) ← родитель (х,у), предок (y,z);

 

Программа на Прологе — это совокупность процедур над определенными данными:

 

программа:

Описания баз данных на Прологе образуют совокупность описаний данных:

 

база данных:

 

Базы знаний на Прологе описываются наборами фактов и правил определения обобщенных понятий над ними:

 

база знаний:

 

Вопросы в языке Пролог служат запросами к базам данных и знаний, а также обращениями к процедурам и программам. Примеры вопросов:

? мама (х,вова)

? предок (х,вова)

Описания фактов

 

Факты в языке Пролог описываются в следующей форме:

 

факт:

 

Описание факта начинается с имени. В роли имен могут использоваться любые последовательности букв и цифр, начинающиеся с буквы:

 

имя:

 

Буквы могут быть выбраны из русского и латинского алфавитов.

После имени в описаниях фактов задается список аргументов, заключаемых в круглые скобки. В конце описания каждого из фактов ставится точка с запятой.

В роли аргументов могут быть указаны любые слова, словосочетания и числа. Словосочетание — это любая последовательность слов, соединенных знаком подчеркивания.

 

Словосочетание:

 

Слова, как и имена, — это любые последовательности из букв и цифр, начинающиеся с букв:

 

слово:

 

Числа в данной реализации Пролога — это только целые числа (отрицательные — со знаком минус):

 

число:

 

Примеры записи чисел — 0, 1, +3, —25.

 

Семантика: каждый факт в Прологе интерпретируется как некоторое истинное утверждение. Опираясь на эти утверждения, интерпретатор Пролога рассматривает различные вопросы как утверждения, которые должны быть доказаны или опровергнуты исходя из имеющихся фактов и правил.

Правила записи вопросов

Вопросы в Прологе служат для записи простых или сложносоставных запросов к базам знаний или обращений к процедурам и программам. Ответами на запросы к базам данных и знаний могут быть логические значения ДА (истина) или НЕТ (ложь) либо список конкретных данных, отвечающих запросу.

Общая форма записи сложносоставных вопросов:

 

сложный вопрос:

 

В сложносоставных вопросах составляющие его подвопросы разделяются запятыми. Любой вопрос в Прологе начинается со знака вопроса «?» и заканчивается знаком «точка с запятой». Пример слож-носоставного вопроса:

? папа (х,у), папа (у,вова);

 

Простые вопросы имеют следующую форму записи:

 

простой вопрос:

 

Здесь <имя> — это имя некоторого факта или правила в программе или базе знаний. Количество аргументов в таком простейшем вопросе должно строго совпадать с количеством аргументов (параметров) в описаниях соответствующих фактов и правил.

 

В роли аргументов в вопросах могут указываться как конкретные значения, так и переменные. Если в вопросе указаны только конкретные значения, то ответом будет логическое значение ДА или НЕТ. Если же в вопросе указываются переменные, то при положительном ответе дополнительным результатом будет вывод конкретных значений переменных, указанных в исходном вопросе.

 

В роли переменных в Прологе могут указываться латинские и русские буквы, как строчные, так и прописные: а, b, с,..., х, у, z; A, В, С,..., X, Y, Z; а, б, в,..., э, ю, я; А, Б, В,..., Э, Ю, Я.

 

Кроме того, в качестве имен переменных могут употребляться любые слова и словосочетания, заканчивающиеся знаком апострофа ['].

 

Примеры имен: дед ', х1 ', оценка4 ' и т. п.

 

Кроме того, в вопросах и правилах на Прологе аргументы могут иметь неопределенные значения. Для этого вместо конкретных значений или имен переменных в вопросе указывается знак подчеркивания [ _ ].

 

Пример вопроса с использованием неопределенных значений:

? мама (мать', _);

 

Ответом на указанный вопрос будет перечень имен всех матерей, сведения о которых имеются в базе знаний.

Запись правил и процедур

 

Правила в Прологе используются для описания определений, запросов к базам данных, а также обращений к другим правилам и процедурам. Примеры записи правил:

родитель (х,у) ← мама (х,у);

родитель (х,у) ← папа (х,у);

бабушка (x,z) ← мама (х,у), родитель (y,z);

дедушка (x,z) ← папа (х,у), родитель (y,z);

 

Общая форма записи правил на Прологе:

правило:

 

Здесь <заголовок> отделяется от <определения> двумя знаками: ← «меньше» и «тире». В конце правила записывается «точка с запятой».

 

Заголовки правил имеют следующую форму:

заголовок:

 

Здесь <имя> — это любое слово или словосочетание. В роли параметров в заголовках правил могут указываться переменные или конкретные значения либо неопределенные значения с помощью знака подчеркивания [ _ ].

Описание заголовка служит образцом записи обращений к правилам и процедурам. Определения в правилах образуются из обращений к другим правилам и процедурам, а также из запросов к данным и встроенным процедурам Пролога. Общая форма записи определений в правилах:

 

определение:

 

Запросы и определения отделяются в описаниях правил запятыми и записываются по тем же правилам, что и заголовки.

 

Порядок записи обращений и запросов в определениях правил в языке Пролог весьма существен, поскольку он задает порядок их применения и выполнения. Нарушение этого порядка может привести к значительному изменению конечных результатов выполнения правил и процедур.

 

Результатом выполнения любых процедур и правил в Прологе всегда являются логические значения — ДА либо НЕТ, соответствующие успеху или неуспеху их применения. В этом смысле применение правил в Прологе совпадает с проверкой условий в логике. Соответственно форма записи обращений к правилам и процедурам в Прологе совпадает с формой записи предикатов в математической логике.

 

Однако в отличие от математической логики, где существенны только логические значения этих предикатов, в Прологе результатом применения правил и процедур может быть конкретизация значений переменных, указанных в обращениях к ним.

 

Пример такого обращения:

? родитель (х,вова)

х = зина

 

Полученный ответ имеет двойной результат: во-первых, подтверждение истинности наличия «родителей» у «вовы», а во-вторых, конкретизация переменной «х» в обращении к процедуре «родитель» с именем «вова», которая дает значение «х = зина».

 

Кроме конкретизации значений переменных в запросах и обращениях результатами выполнения процедур и правил в Прологе могут быть различного рода побочные эффекты — вывод на экран линий, точек, картинок, сообщений, запись и считывание данных и т. п.

 

В этом смысле результаты выполнения процедур и программнаПрологе могут быть эквивалентны результатам выполнения программ на других языках программирования.