Prolog (Programming in Logic) to jeden z najstarszych i najbardziej znanych języków programowania deklaratywnego. Został stworzony w latach 70-tych XX wieku przez Alaina Colmeraura i Phillipa Rousselota. Jest to język, w którym programista opisuje problem w postaci faktów, reguł i zapytań, a system komputerowy samodzielnie wyciąga wnioski i szuka rozwiązań.
Prolog jest szeroko stosowany w dziedzinach, które wymagają rozwiązywania problemów logicznych, takich jak:
To jest fakt w Prologu, który opisuje relację „rodzic”. W tym przypadku:
rodzic(jozef,jacek) oznacza, że Józef jest rodzicem Jacka.
Fakty w Prologu są podstawowymi stwierdzeniami, które są uznawane za prawdziwe. Każdy fakt składa się z predykatu (np. rodzic) i argumentów (np. jozef i jacek), które stanowią dane związane z tym predykatem.
W Prologu \+ oznacza negację. Jest to operator, który sprawdza, czy wyrażenie jest fałszywe. Możesz to rozumieć jako zapytanie „Czy to nie jest prawda?”. Operator \+ działa jak negacja logiczna w innych językach programowania.
Przykład użycia negacji:
\+ rodzic(jozef, jacek).
To zapytanie sprawdza, czy Józef nie jest rodzicem Jacka. Jeśli fakt rodzic(jozef, jacek) nie jest zapisany w bazie danych, wynik będzie prawda (ponieważ negacja fałszywego stwierdzenia daje prawdę). Jeśli taki fakt istnieje, wynik będzie fałsz.
Negacja w Prologu działa w następujący sposób:
\+ A będzie prawdą, jeśli A jest fałszywe.\+ A będzie fałszem, jeśli A jest prawdą.Przykłady:
rodzic(jozef, jacek), zapytanie \+ rodzic(jozef, jacek). zwróci fałsz.\+ rodzic(krzysztof, jacek). (które nie jest zapisane jako fakt w bazie), to zwróci prawdę.Predykaty i reguły:
% fakty małżeństwo(jacek,iza). małżeństwo(andrzej,anna). małżeństwo(jan,krystyna). małżeństwo(jozef,halina). małżeństwo(cezary,cecylia). małżeństwo(henryk,hanna). małżeństwo(darek,dorota). % dzieci(jacka i iza) rodzic(jacek,krzys). rodzic(iza,krzys). rodzic(jacek,ola). rodzic(iza,ola). rodzic(iza,julek). %dzieci anrzej i anna rodzic(andrzej,jas). rodzic(anna,jas). % dzieci jana i krystyny rodzic(krystyna,iza). rodzic(krystyna,jagoda). rodzic(krystyna,andrzej). rodzic(krystyna,jurek). rodzic(jan,iza). rodzic(jan,jagoda). rodzic(jan,andrzej). rodzic(jan,jurek). % dzieci cezary i cecylia rodzic(cecylia,halina). rodzic(cezary,halina). % dzieci dorota i darek rodzic(dorota,danuta). rodzic(dorota,nadzieja). rodzic(darek,danuta). rodzic(jacek,nadzieja). % dzieci jozefa i haliny rodzic(halina,jacek). rodzic(halina,hanna). rodzic(halina,piotrek). rodzic(jozef,jacek). rodzic(jozef,hanna). rodzic(jozef,piotrek). rodzic(adam,julek). kobieta(iza). kobieta(jagoda). kobieta(ola). kobieta(krystyna). kobieta(halina). kobieta(hanna). kobieta(cecylia). kobieta(dorota). kobieta(anna). kobieta(nadzieja). %reguły mężczyzna(X) :- \+ kobieta(X). ojciec(X,Y) :- rodzic(X,Y), mężczyzna(X). matka(X,Y):- rodzic(X,Y), kobieta(X). dziecko(X,Y) :- rodzic(Y,X). wnuk(X,Y) :- dziecko(D,Y), dziecko(X,D). rodzeństwo_n(X,Y) :- matka(M,Y), matka(M,X), ojciec(O,Y), ojciec(O,X), X \= Y. rodzeństwo_p(X,Y) :- matka(M,Y), matka(M,X), ojciec(O1,Y), ojciec(O2,X), X \= Y, O1 \= O2. rodzeństwo_p(X,Y) :- matka(M1,Y), matka(M2,X), ojciec(O,Y), ojciec(O,X), X \= Y, M1 \= M2. rodzeństwo(X,Y) :- rodzeństwo_n(X,Y); rodzeństwo_p(X,Y). siostra(X,Y) :- rodzeństwo(X,Y), kobieta(X). brat(X,Y) :- rodzeńśtwo(X,Y), mężczyzna(X). mąż(X,Y) :- mężczyzna(Y), małżeństwo(X,Y), kobieta(Y). żona(X,Y) :- kobieta(X), małżeństwo(X,Y), mężczyzna(Y).
Przykładowe zapytania:
% Zapytania do modelu Prolog % Komentarze wyjaśniające, co każde zapytanie robi % Pytanie 1: Sprawdzamy, czy Jacek i Iza są małżeństwem. % Zapytanie sprawdza fakt w bazie danych małżeństwo(jacek, iza). % Oczekiwana odpowiedź: tak (True) % Pytanie 2: Sprawdzamy, kto jest ojcem Krzysia. % Zapytanie testuje regułę "ojciec" ojciec(X, krzys). % Oczekiwana odpowiedź: X = jacek % Pytanie 3: Sprawdzamy, kto jest matką Oli. % Zapytanie testuje regułę "matka" matka(X, ola). % Oczekiwana odpowiedź: X = iza % Pytanie 4: Kto jest dzieckiem Jacka? % Zapytanie testuje regułę "dziecko" dziecko(X, jacek). % Oczekiwana odpowiedź: X = krzys ; X = ola ; X = nadzieja % Pytanie 5: Sprawdzamy, czy Krzysiu i Ola to rodzeństwo. % Zapytanie testuje regułę "rodzeństwo_n" (rodzeństwo na podstawie tych samych rodziców) rodzeństwo_n(krzys, ola). % Oczekiwana odpowiedź: tak (True) % Pytanie 6: Kto jest wnukiem Jana? % Zapytanie testuje regułę "wnuk" wnuk(X, jan). % Oczekiwana odpowiedź: X = iza ; X = jagoda ; X = andrzej ; X = jurek % Pytanie 7: Sprawdzamy, czy Iza i Jagoda są siostrami. % Zapytanie testuje regułę "siostra" siostra(iza, jagoda). % Oczekiwana odpowiedź: tak (True) % Pytanie 8: Kto jest mężem Anny? % Zapytanie testuje regułę "mąż" mąż(X, anna). % Oczekiwana odpowiedź: X = andrzej % Pytanie 9: Kto jest żoną Jana? % Zapytanie testuje regułę "żona" żona(X, jan). % Oczekiwana odpowiedź: X = krystyna % Pytanie 10: Kto jest bratem Izy? % Zapytanie testuje regułę "brat" brat(X, iza). % Oczekiwana odpowiedź: X = andrzej ; X = jurek % Pytanie 11: Kto jest ojcem Jasem? % Zapytanie testuje regułę "ojciec" ojciec(X, jas). % Oczekiwana odpowiedź: X = andrzej % Pytanie 12: Sprawdzamy, czy Jacek i Halina są małżeństwem. % Zapytanie testuje fakt w bazie danych małżeństwo(jacek, halina). % Oczekiwana odpowiedź: nie (False) % Pytanie 13: Kto jest ojcem Jagody? % Zapytanie testuje regułę "ojciec" ojciec(X, jagoda). % Oczekiwana odpowiedź: X = jan % Pytanie 14: Kto jest matką Krystyny? % Zapytanie testuje regułę "matka" matka(X, krystyna). % Oczekiwana odpowiedź: brak odpowiedzi, ponieważ nie mamy takiego faktu % Pytanie 15: Kto jest rodzeństwem Haliny? % Zapytanie testuje regułę "rodzeństwo" rodzeństwo(X, halina). % Oczekiwana odpowiedź: X = cezary ; X = cecylia % Pytanie 16: Kto jest siostrą Izy? % Zapytanie testuje regułę "siostra" siostra(X, iza). % Oczekiwana odpowiedź: X = jagoda
W Prologu \= oznacza nierówność.
To jest operator porównania, który sprawdza, czy dwie wartości (lub zmienne) są różne.
W tym przypadku:
X \= O oznacza, że X jest różne od O.
W Prologu _ jest tzw. anonimową zmienną. Oznacza to, że nie interesuje nas wartość tej zmiennej i nie będziemy jej używać w dalszej części programu. Prolog przyjmuje ją, ale nie przypisuje jej żadnej konkretnej wartości.
W Prologu możesz używać _, gdy nie zależy ci na wynikach tej zmiennej, np. w przypadku:
motyw(X, zazdrość) :- kobieta(X), zamordowana(O), romans(O, M), romans(X, M), X \= O.
W przypadku powyższym, zmienna M w regule romans(O, M) jest używana, ponieważ sprawdzamy romans między O a M, ale jeśli w innym przypadku nie chcemy używać jakiejś zmiennej, zapisujemy ją jako _:
romans(_, _). % przykładowy zapis, który oznacza, że nie zależy nam na wartościach
To mówi Prologowi: „Przyjmij wszystkie możliwe wartości, ale nie będziemy ich używać ani sprawdzać”.
Zatem _ pełni rolę zmiennej, której wartości nie będziemy wykorzystywać w dalszej logice.
Predykaty i reguły:
% Fakty osoba(tomasz, 55, stolarz). osoba(krzysztof, 25, piłkarz). osoba(krzysztof, 25, rzeźnik). osoba(piotr, 25, złodziej). osoba(anna, 39, chirurg). romans(anna, piotr). romans(anna, krzysztof). romans(agnieszka, piotr). romans(agnieszka, tomasz). zamordowana(agnieszka). prawdopodobnie_zamordowana(agnieszka, kij_golfowy). prawdopodobnie_zamordowana(agnieszka, łom). pobrudzony(tomasz, krew). pobrudzony(agnieszka, krew). pobrudzony(krzysztof, krew). pobrudzony(krzysztof, błoto). pobrudzony(piotr, błoto). pobrudzony(anna, krew). posiada(tomasz, sztuczna_noga). posiada(piotr, rewolwer). podobne_obrażenia(sztuczna_noga, kij_golfowy). podobne_obrażenia(noga_od_stołu, kij_golfowy). podobne_obrażenia(łom, kij_golfowy). podobne_obrażenia(nożyczki, nóż). podobne_obrażenia(but_piłkarski, kij_golfowy). % Fakty o płci mężczyzna(piotr). mężczyzna(krzysztof). mężczyzna(tomasz). kobieta(anna). kobieta(agnieszka). % Reguły posiada(X, but_piłkarski) :- osoba(X, _, piłkarz). posiada(X, piłka) :- osoba(X, _, piłkarz). posiada(X, nóż) :- osoba(X, _, rzeźnik). posiada(X, nóż) :- osoba(X, _, chirurg). posiada(X, nożyczki) :- osoba(X, _, chirurg). posiada(X, łom) :- osoba(X, _, złodziej). posiada(X, noga_od_stołu) :- osoba(X, _, stolarz). posiada(X, narzędzie_zbrodni) :- posiada(X, rewolwer); posiada(X, nóż); posiada(X, kij_golfowy); posiada(X, nożyczki); posiada(X, but_piłkarski); posiada(X, noga_od_stołu); posiada(X, sztuczna_noga); posiada(X, łom). podejrzany(X) :- zamordowana(O), prawdopodobnie_zamordowana(O, Y), podobne_obrażenia(N, Y), posiada(X, N). motyw(X, zazdrość) :- mężczyzna(X), zamordowana(O), romans(O, X). motyw(X, zazdrość) :- kobieta(X), zamordowana(O), romans(O, M), romans(X, M), X \= O. motyw(X, pieniądze) :- mężczyzna(X), osoba(X, _, złodziej). morderca(X) :- podejrzany(X), zamordowana(O), motyw(X, _), pobrudzony(O, S), pobrudzony(X, S). motyw_mordercy(M) :- morderca(X), motyw(X, M).
Odpowiedz na pytania:
Kto posiada narzędzia zbrodni ?
posiada(X, narzędzie_zbrodni).
Kto jest podejrzany o morderstwo?
podejrzany(X).
Jakie motywy zbrodni miały poszczególne osoby?
motyw(X, M).
Kto jest mordercą?
morderca(X).
Jaki motyw miał morderca?
motyw_mordercy(M).