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, образуют базы данных. Общее опреде­ление данных в Прологе:

данные:

<факт>; [<факт>;...]

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 или мама

родитель (х,у) мама (х,у);

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

процедура:

[<факты>] <правило>; [<правило>; ...]

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:

<процедуры>; [<данные>;]

Описания баз данных на Прологе образуют совокупность описа­ний данных:

база данных:

<данные>; [<данные>; ... ]

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

база знаний:

<данные>; <правила>;

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:

<имя>(<арг>[,<арг> ...]);

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

имя:

<буква>[<буква><цифра> ...]

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:

<слово>[<слово> ...]

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

слово:

<буква>[<буква><цифра> ...]

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

число:

[—]<цифра>[<цифра> ...]

Примеры записи чисел - 0, 1, +3, -25.

С е м а н т и к а : 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:

? <вопрос>[,<вопрос> ...]

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

? папа (х,у), папа (у,вова);

Простые вопросы имеют следующую форму записи:

простой вопрос:

? <имя>(<арг>[,<арг> ...])

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 ДАилиНЕТ.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 Пролог 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:

<заголовок> ( <определение>;

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

Заголовки правил имеют следующую форму:

заголовок:

<имя>(<парам>[,<парам> ...])

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:

<заголовок>[,<заголовок> ...]

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 существенен, 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 - ДАлибоНЕТ, соответству­ющее 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 программ на Прологе могут быть эквивалентны результатам выполнения программ на других языках программирования.