计算数学精解【5】-prolog计算精解（1）

文章目录

概述
- 什么是prolog
- 安装
基础
控制台增加规则
参考文献

概述

什么是prolog

Prolog（Programming in Logic）是一种面向演绎推理的逻辑型程序设计语言，最早于1972年由柯尔麦伦纳（Colmeraner）及其研究小组在法国马赛大学提出。Prolog语言以其独特的特性和应用领域而备受关注，特别是在人工智能和专家系统领域。以下是对Prolog的详细解释：

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一、定义与特点

定义：Prolog是一种基于逻辑的编程语言，专门用于解决逻辑问题，如“苏格拉底是人，人都会死，所以苏格拉底会死”这一类的推理问题。
特点： * 声明式编程：Prolog是一种声明式的、基于规则的编程语言，它使用逻辑推理来实现程序逻辑。用户只需描述问题的逻辑关系，而无需明确指定计算步骤。
非过程性：Prolog程序的执行顺序不是由程序员决定的，而是由Prolog的推理机制自动根据数理逻辑推导（消解法）进行的。 * 强大的描述能力：Prolog的语法结构相对简单，但描述能力很强，能够很好地表示人类的思维和推理规则。

二、基本概念

事实（Facts）：在Prolog中，事实是由谓词和参数组成的陈述，用于描述已知的信息。例如，likes(john, pizza). 表示John喜欢披萨。
规则（Rules）：规则是推理方法，即如何从一个论断得到另一个论断。规则由前提和结论组成，前提和结论之间用:-分隔。例如，parent(X,Y) :- father(X,Y). 表示如果X是Y的父亲，那么X也是Y的父母。
变量（Variables）：Prolog中的变量以大写字母开头，用于表示未知的信息。在推理过程中，Prolog会尝试用不同的值替换变量，以找到满足条件的解。

三、应用领域

Prolog广泛应用于人工智能和专家系统领域，其逻辑推理能力使其非常适合处理知识库和复杂的规则。例如，在专家系统中，Prolog可以用来表示专家的知识和经验，并通过逻辑推理来模拟专家的决策过程。

四、示例

以下是一个简单的Prolog程序示例，用于表示朋友关系：
sam). friend(julia, molly).

% 规则 % 假设所有朋友关系都是相互的 friend(X, Y) :- friend(Y, X).

% 查询 ?- friend(john, jack). true.

?- friend(john, sam). false.

?- listing(friend). friend(john, julia). friend(john, jack).
friend(julia, sam). friend(julia, molly). friend(julia, john).
friend(jack, john). friend(sam, julia). friend(molly, julia). true.
在这个示例中，我们首先定义了一些朋友关系的事实，然后定义了一个规则来表示所有朋友关系都是相互的。最后，我们通过查询来验证这些关系和规则的正确性。

综上所述，Prolog是一种功能强大的逻辑编程语言，特别适用于需要逻辑推理和规则处理的应用领域。

安装

1.https://gprolog.org/
2.https://www.swi-prolog.org/
上面两个链接任选一个或两个都进入，下载安装即可。

基础

简单教程
基础的Prolog教程框架

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Prolog基础教程

第一部分：介绍

Prolog简介：Prolog是一种基于逻辑的编程语言，特别适用于需要演绎推理的应用领域，如人工智能、专家系统等。
Prolog的特点：声明式编程、非过程性、基于规则的推理等。

第二部分：基本语法

谓词（Predicates）：Prolog程序由谓词组成，谓词可以看作是一个关系或操作的名称。
事实（Facts）：无条件的谓词声明，用于描述已知的信息。例如，person(alice). 表示Alice是一个人。
规则（Rules）：有条件的谓词声明，用于描述推理规则。规则由前提和结论组成，使用:-分隔。例如，friend(X, Y) :- likes(X, Y), likes(Y, X).
变量（Variables）：以大写字母开头的标识符，用于表示未知的信息。Prolog在推理过程中会尝试为变量找到合适的值。

第三部分：程序结构

知识库（Knowledge Base）：包含事实和规则的部分，是Prolog程序的核心。
查询（Queries）：用户输入的目标子句，用于触发Prolog的推理过程。
推理机制：Prolog使用反向链推理（也称为目标驱动推理）来寻找满足查询的解。

第四部分：实例学习

示例1：家庭关系

事实： prolog parent(alice, bob). parent(alice, charlie). parent(john, bob).
规则（可选，取决于需求）： prolog % 例如，定义一个规则来表示兄弟关系 brother(X, Y) :- parent(Z, X), parent(Z, Y), X \= Y.
查询： prolog ?- brother(bob, Who). % 输出: Who = charlie

示例2：简单逻辑推理

事实： prolog student(alice). student(bob). graduated(alice).
规则： prolog eligible_for_loan(X) :- student(X), not(graduated(X)).
查询： prolog ?- eligible_for_loan(Who). % 输出: Who = bob

第五部分：进阶话题

列表（Lists）：Prolog中的列表是一种重要的数据结构，用于表示序列和集合。
递归：在Prolog中，递归是实现复杂逻辑和搜索算法的重要手段。
高级特性：如模块、异常处理、元编程等。

第六部分：实践与应用

编写自己的Prolog程序：鼓励读者通过解决实际问题来练习Prolog编程。
探索Prolog的应用领域：如自然语言处理、知识图谱、机器人规划等。

第七部分：资源与工具

推荐教材：列出一些经典的Prolog教材或在线资源。
开发环境：介绍一些流行的Prolog解释器和集成开发环境（IDE）。
社区与论坛：提供Prolog编程社区的链接，以便读者寻求帮助和交流经验。

这个教程框架为你提供了一个学习Prolog的起点。随着你逐渐深入，你会发现Prolog的强大功能和在特定领域的应用潜力。记得多实践、多思考，并尝试将Prolog应用到实际问题中去。

hello,world

| ?- write('hello'),nl,write(' world!'),nl.
hello
 world!

yes
| ?- write('hello'),write(' world!'),nl.
hello world!

?- write('你好').
你好
true.
?- format('hello,world').
hello,world
true.

?- format('hello~n').
hello
true.

?- format('hi,~n,world').
hi,
,world
true.

append
在Prolog中，append是一个非常基础且重要的表处理谓词，用于将两个列表（List）合并成一个新的列表。append谓词的基本语法如下：

append(List1, List2, Result)

其中，List1和List2是两个列表，Result是将List2附加到List1后的结果列表。

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使用示例

假设我们有两个列表[1, 2, 3]和[4, 5]，我们想要将它们合并成一个新的列表[1, 2, 3, 4, 5]。在Prolog中，我们可以这样使用append谓词：
?- append([1, 2, 3], [4, 5], Result). 
Result = [1, 2, 3, 4,5]. 
递归实现

append谓词的实现通常是通过递归完成的。递归的基本思想是将问题分解为更小的子问题，直到达到一个简单的情况（基准情况），然后逐步构建解决方案。对于append谓词，递归的基本情况是当第一个列表为空时，结果列表就是第二个列表本身。

递归的append谓词可以定义如下：
append([H|T], List2, [H|Result]) :- append(T, List2, Result). %
递归情况：将第一个列表的头部元素添加到结果列表的头部，然后递归地合并剩余的列表 ```

 特殊情况：将数字追加到列表中

在Prolog中，数字不是列表的一部分，因此如果你想要将数字追加到列表中，你需要先将数字转换为列表形式（尽管这在实际应用中并不常见，因为通常我们处理的是列表中的元素，而不是将单个数字作为列表处理）。但是，如果你确实需要这样做，你可以使用`number_codes`谓词将数字转换为字符代码列表，但这通常不是追加数字到列表的标准做法。

更常见的做法是直接使用`append`谓词将包含数字的列表（如`[4]`）追加到另一个列表的末尾。例如：

```prolog ?- append([1, 2, 3], [4], Result). Result = [1, 2, 3, 4].
在这个例子中，我们直接将包含单个数字4的列表[4]追加到了列表[1, 2, 3]的末尾。

总结

append谓词是Prolog中用于合并两个列表的基本工具。通过递归的方式，它可以处理任意长度的列表合并。虽然Prolog本身不直接支持将单个数字作为列表元素处理，但你可以通过创建包含数字的列表来间接实现类似的功能。

?-append([c,d], [a,b], Result).
Result = [c, d, a, b].

?- append([a,b,c,d,e,f],[a,b],Result).
Result = [a, b, c, d, e, f, a, b].

query

?- append(A,B,[1,2,3]).
A = [],
B = [1, 2, 3] ;
A = [1],
B = [2, 3] ;
A = [1, 2],
B = [3] ;
A = [1, 2, 3],
B = [] ;
false.

在这里插入图片描述

?- Z=(X,Y),X=[1,2,3],Y=[4,5,6].
Z = ([1, 2, 3], [4, 5, 6]),
X = [1, 2, 3],
Y = [4, 5, 6].

控制台增加规则

李四喜欢猫

?- [user].
|: cat(a).
|: cat(b).
|: cat(c).
|: like(lisi,X):- cat(X).
|: 
% user://1 compiled 0.00 sec, 4 clauses
true.

?- like(lisi,c).
true.

?- like(lisi,d).
false.

?- like(lisi,a).
true.

?- cat(a).
true.