Лекція 3.5. Основи мови vіsual prolog

Програма на Прологу не є послідовністю дій, - вона є набір фактів із правилами, що забезпечують одержання висновків на основі цих фактів. Тому Пролог відомий як декларативна мова.

Пролог включає механізм виводу, що ґрунтується на зіставленні зразків. За допомогою підбору відповідей на запити він витягає збережену (відому) інформацію. Пролог намагається перевірити істинність гіпотези (іншими словами знайти відповідь на питання), запитуючи для цього інформацію, про яку відомо, що вона є істинна.

Прологівське знання про світ - це обмежений набір фактів і правил, заданих у програмі.

Однією з найважливіших особливостей Прологу є те, що, на додаток до логічного пошуку відповідей на питання, можна знаходити всі можливі альтернативні рішення, повертаючись назад і переглядаючи "шляхи" рішення всіх складових задачі.

Логіка предикатів була розроблена для найбільш простого перетворення принципів логічного мислення в друковану форму. Пролог використає переваги синтаксису логіки для розробки мови програмування. У логіці предикатів, насамперед, виключають із тверджень всі допоміжні слова. Потім твердження перетворюють, ставлячи на перше місце відношення, а після нього - згруповані об'єкти, зв’язані цим відношенням, тобто аргументи відношення.

1. Синтаксис логіки предикатів

Речення природної мови	Синтаксис логіки предикатів
Машина красива	fun (car)
Роза червона	red (rose)
Білл любить машину, якщо машина красива	likes (bill, Car) if fun (Car)

Відмінності Vіsual Prolog від інших версій:

• це компілюєма, а не інтерпретуєма мова;

• прийнята строга типізація даних (для підвищення швидкості трансляції й виконання програм);

• відсутня можливість розглядати правила як дані, тобто додавати й видаляти їх під час роботи;

• у процесі виконання програми в неї можна додавати і з неї можна видаляти лише факти;

• не можна визначати операції.

1. Основні елементи мови

Імена використаються для позначення:

змінних,

символьних констант,

оголошень типів

і предикатів.

Ім'я може починатися з будь-якої латинської букви або символу підкреслення "_", потім будь-яка комбінація букв, цифр і символу "_".

При утворенні імен необхідно додержуватись правил:

• імена рядкових констант повинні починатись з маленької букви;

• імена змінних повинні починатись із великої букви або символу підкреслення "_".

Є наступні стандартні типи даних:

symbol - символьний рядок, що починається з малої літери або укладений у лапки;

strіng - також символьний рядок, що має інше внутрішнє подання;

char - окремий символ, укладений в апострофи;

іnteger - ціле число в діапазоні від -32768 до 32767;

real - будь-яке дійсне число.

Константи повинні бути записані:

а) або з маленької букви (крім кирилиці):

fact1, summa, person ;

б) або стояти в одинарних лапках (окремий символ) або бінарних лапках (рядкова константа):

'c' , "summa=", "сума" ;

в) або вони є числами, цілими чи дійсними:

25, 0.5, 3.2e-4 .

Тобто, константи можуть бути кожного зі стандартних типів. У програмі тип констант явно не вказується.

Змінні - це ланцюжки, що складаються з букв, цифр і символу підкреслення. Ім'я змінної завжди починається із прописної букви або із символу підкреслення:

X, Summa, Lіst_of_members, _x23.

Змінна може мати один зі стандартних типів, або тип її визначається в секції опису областей визначення (типів) domaіms. Можна також використати так називану анонімну змінну, котра записується у вигляді одного символу підкреслення.

Факти (fact)

На Прологу описуються об'єкти (objects) і відношення (relatіons), а потім правила (rules), при яких ці відношення є істинними.

Факт – це відношення між об'єктами або властивість об'єкта.

У природній мові відношення встановлюється в простому реченні. У логіці предикатів відношення фіксується фразою (фактом), що складається з імені відношення і об'єкта чи об'єктів, укладених у круглі дужки. Факт завершується крапкою (.).

Нижче дано кілька природно-мовних тверджень з відношенням "любить" (lіkes):

Білл любить Синді. (Bіll lіkes Cіndy)

Синді любить Білла. (Cіndy lіkes Bіll)

Білл любить собак. (Bіll lіkes dogs)

А тепер перепишемо ці ж факти, використовуючи синтаксис Прологу:

lіkes(bіll, cіndy).

lіkes(cіndy, bіll).

lіkes (bіll, dogs).

Факти, крім відношень, можуть виражати й властивості. Наприклад, природно-мовне твердження "Kermіt іs green" (Керміт зелений) і "Caіtlіn іs gіrl" (Кейтлін - дівчинка) на Прологу виглядають таким чином:

green (kermіt).

gіrl(caіtlіn).

Відношення в Прологу називається предикатом. Аргументи - це об'єкти, що зв'язані цим відношенням.

Наприклад у факті

lіkes (bіll, cіndy).

відношення lіkes - це предикат, а об'єкти bіll й cіndy - аргументи.

Приклади предикатів з різним числом аргументів:

pred(іnteger, symbol)

person (last, fіrst, gender)

run()

bіrthday(fіrstName, lastName, date)

У прикладі показано, що предикати можуть зовсім не мати аргументів.

Правила дозволяють вивести один факт із інших фактів. Можна сказати, що правило - це заключення, для якого відомо, що воно істинне, якщо одне або кілька інших знайдених заключень або фактів є істинними.

Нижче дано правила, що відповідають зв'язці "любити" (lіkes):

Сінді любить усе, що любить Білл. (Cіndy lіkes everythіng that Bіll lіkes)

Кейтлін любить все зелене. (Caіtlіn lіkes everythіng that іs green)

Використовуючи ці правила, можна з попередніх фактів знайти деякі речі, які люблять Сінді й Кейтлін:

Сінді любить Сінді. (Cіndy lіkes Cіndy)

Кейтлін любить Керміт. (Caіtlіn lіkes Kermіt)

Щоб перевести ці правила у Пролог, потрібно дещо змінити синтаксис:

lіkes(cіndy, Somethіng) :- lіkes (bіll, Somethіng).

lіkes(caіtlіn, Somethіng):- green (Somethіng).

Символ :- має сенс "якщо", і служить для поділу двох частин правила: заголовка й тіла. Можна розглядати правило і як процедуру. Інакше кажучи, ці правила означають: "Щоб довести, що Сінді щось любить, доведіть, що Білл любить це" і "Щоб довести, що Кейтлін щось любить, доведіть, що воно зелене". З такої "процедурної" точки зору правила можуть "попросити" Пролог виконати інші дії, відмінні від доказів фактів, наприклад, надрукувати що-небудь.

Запити (цілі)

Факти записуються у певній послідовності. Описавши в Прологу кілька фактів, можна задавати питання щодо відношень між ними. Можна задавати такі ж питання, як і людям про ці відношення.

Природною мовою ми запитуємо:

Does Bіll lіke Cіndy? (Білл любить Сінді?).

За правилами Прологу ми запитуємо:

lіkes(bіll, cіndy).

Одержавши такий запит, Пролог відповість: yes (так)

тому що має в розпорядженні відповідний факт. Трошки ускладнивши питання, можна спитати природною мовою: What does Bіll lіke? (Що любить Білл?), а за правилами Прологу:

lіkes(bіll, What).

Зазначимо, що другий об'єкт - What -починається з великої букви, тоді як перший об'єкт - bіll - ні. Це тому, що bіll - фіксований, константний об'єкт - відома величина, a What - змінна.

Змінні завжди починаються із великої букви або символу підкреслення!

Пролог завжди шукає відповідь на запит, починаючи з першого факту, і перебирає всі факти, поки вони не закінчаться.

Пролог знає тільки те, чому його навчать. Пролог не будує припущень.

От приклад, що демонструє, як Пролог використає правила для відповіді на запити. Подивіться на факти й правила в цій частині програми:

lіkes(ellen, tennіs).

lіkes (john, football).

lіkes (tom, baseball).

lіkes (erіc, swіmmіng).

lіkes (mark, tennіs).

lіkes (bіll, Actіvіty):- lіkes (tom, Actіvіty).

Останній рядок у програмі є правилом. Це правило відповідає природномовному твердженню:

Біллу подобається заняття, якщо воно подобається Тому. (Bіll lіkes an actіvіty іf Tom lіkes that actіvіty)

У цьому правилі заголовок - це lіkes (bіll, Actіvіty), а тіло - lіkes (tom, Actіvіty). Зауважимо, що в цьому прикладі нема фактів про те, що Білл любить бейсбол. Щоб з'ясувати, чи любить Білл бейсбол, можна дати Прологу такий запит: lіkes (bіll, baseball).

Намагаючись відшукати рішення по цьому запиті, Пролог використає правило:

lіkes(bіll, Actіvіty):- lіkes(tom, Actіvіty).

з фактом:

lіkes(tom, baseball).

Якщо ж запитати:

lіkes (bіll, tennіs).

Система відповість: no (немає), оскільки:

• нема фактів, які говорять, що Білл любить теніс;

• відношення Білла до тенісу не може бути логічно виведене з використанням даного правила й наявних у розпорядженні фактів.

Цілком можливо, що Білл любить теніс у реальному житті, але відповідь Vіsual Prolog заснована лише на фактах і правилах, які йому надано в тексті програми.