Prolog

Prolog（的缩写）是一种逻辑编程语言。它创建在逻辑学的理论基础之上， 最初被运用于自然语言等研究领域。现在它已广泛的应用在人工智能的研究中，它可以用来建造专家系统、自然语言理解、智能知识库等。[1][2][3][4][5]

Prolog
逻辑式
设计者Alain Colmerauer，罗伯特·科瓦尔斯基
1972年
文档扩展名.pl, .pro, .P
主要实作产品
B-Prolog, Ciao语言, ECLiPSe, GNU Prolog, Poplog Prolog, P#, Quintus Prolog, SICStus, Strawberry, SWI-Prolog, Tau Prolog, tuProlog, WIN-PROLOG, XSB, YAP
衍生副语言
ISO Prolog, Edinburgh Prolog
启发语言
PLANNER
影响语言
CHR、Clojure、Datalog、Erlang、KL0、KL1、Mercury、Oz、Strand、Visual Prolog、XSB

历史

Prolog语言的理论基础创建于爱丁堡大学的罗伯特·科瓦尔斯基对霍恩子句（Horn Clause）的进程性解释，最早由艾克斯-马赛大学的Alain Colmerauer与Phillipe Roussel等人于60年代末研究开发。1972年被公认为是Prolog语言正式诞生的年份，自1972年以后，分支出多种Prolog的方言。最主要的两种方言为爱丁堡和艾克斯-马赛。最早的Prolog解释器由Roussel建造，而第一个Prolog编译器则是David Warren编写的。

Prolog一直在北美和欧洲被广泛使用。日本政府曾经为了建造智能计算机而用Prolog来开发ICOT第五代计算机系统。在早期的机器智能研究领域，Prolog曾经是主要的开发工具。

80年代Borland开发的Turbo Prolog，进一步普及了Prolog的使用。1995年确定了ISO Prolog标准。

特点

有别于一般的函数式语言，prolog的程序是基于谓词逻辑的理论。最基本的写法是定义对象与对象之间的关系，之后可以用询问目标的方式来查找各种对象之间的关系。系统会自动进行匹配及回溯，找出所询问的答案。

Prolog代码中以大写字母开头的元素是变量，字符串、数字或以小写字母开头的元素是常量。下划线（_）被称为匿名变量。

语法示例

事实语句，例如：

human(kate).
human(bill).
likes(kate,bill).

表示kate和bill是人（human），kate喜欢bill。

规则语句，例如：

friend(X,Y):-likes(X,Y),likes(Y,X).

表示对于两个对象XY，如果X喜欢Y，且Y喜欢X，那么他们是朋友。

Prolog范例

范例如下：

Quicksort

快速排序范例（对list作排序）：

/* quicksort2.pl    原始来源：http://en.wikipedia.org/wiki/Prolog   */
/* quicksort()中的第二个参数带有排序好的结果　*/
/* 仅为示范，若为gprolog用户则用内置sort等较佳 */
/* 在gprolog下之编译例：gplc --min-size quicksort2.pl　*/
/*   运行 quicksort2 后会出现排序结果 [2,9,18,18,25,33,66,77] */

q:- L=[33,18,2,77,66,18,9,25], last(P,_), (quicksort(L,P,_), write(P), nl).    /* 加入last/2会在印P时没复合项 */

partition([], _, [], []).			/* 此行表空集亦视为分割（分割成空集与空集）*/
partition([X|Xs], Pivot, Smalls, Bigs) :-	/* 原list分成Smalls与Bigs; 此规则保证Smalls集<Pivot且Bigs集>=Pivot */
    (   X @< Pivot ->
        Smalls = [X|Rest],
        partition(Xs, Pivot, Rest, Bigs)
    ;   Bigs = [X|Rest],
        partition(Xs, Pivot, Smalls, Rest)
    ).
 
quicksort([])     --> [].			/* 表empty list视为排序好的list */
quicksort([X|Xs]) -->			/* 此行相当于quicksort([X|Xs],Start,End) :-  此规则让Start为sorted list */
    { partition(Xs, X, Smaller, Bigger) },	/* 由上行最左端元素为 Pivot */
    quicksort(Smaller), [X], quicksort(Bigger).	/* 此行相当于	quicksort(Smaller,Start,A),
    								A=[X|B],  注意首字母大写者皆视为变量(list)
								quicksort(Bigger,B,End).  */
:- initialization(q).		/* 启动q处goals */


sort

下面简洁的排序范例可以体会到为什么AI领域喜用Prolog：

/* sortcsj.pl    原始参考：Computer Science  J. Glenn Brookshear   */
/* sortcsj()中的第二个参数带有排序好的结果　*/
/* 仅为示范，若为gprolog用户则用内置sort等较佳 */
/* 在gprolog下之编译例：gplc --min-size sortcsj.pl　*/
/*   运行 sortcsj 后会出现排序结果 [2,9,18,18,25,33,66,77] */

q:- L=[33,18,2,77,18,66,9,25], (sortcsj(L,P), write(P), nl). 

sortcsj(L,S) :-  permutation(L,S), ordered(S).	/* L为原list, S为排序好的list, 此为permutation关系(built-in) */

ordered([]).			/* 表empty list视为排序好的list */
ordered([_|[]]).			/* 只有一元素之list视为排序好的list */
ordered([A|[B|T]]) :- A =< B, ordered([B|T]).	/* 此规则约束所谓的排序好是指前项元素小于或等于后一项元素 */

:- initialization(q).		/* 启动q处goals */


Russell's paradox

示范罗素悖论在Prolog下会导致堆栈溢出：

/* tstpx.pl */
/* 罗素佯谬(罗素悖论)（皇帝新脑 罗杰.彭罗斯 p.120）会导致不停机(使得gprolog产生 stack overflow) */
/* 在gprolog下之编译例：gplc --min-size tstpx.pl　*/

q:- px(_).              /* 找寻任何可使 px() 规则成立的方式 */

px(1) :- \+ px(1).      /* 规定此规则不成立。 i.e. 此规则为假时此规则才为真 （佯谬）*/

:- initialization(q).           /* 启动q处goal */

参考文献
  1. Clocksin, William F.; Mellish, Christopher S. . Berlin; New York: Springer-Verlag. 2003. ISBN 978-3-540-00678-7.
  2. Bratko, Ivan. 4th. Harlow, England; New York: Addison Wesley. 2012. ISBN 978-0-321-41746-6.
  3. Covington, Michael A. . Englewood Cliffs, N.J.: Prentice Hall. 1994. ISBN 978-0-13-629213-5.
  4. Stickel, M. E. . Journal of Automated Reasoning. 1988, 4 (4): 353–380. CiteSeerX 10.1.1.47.3057 可免费查阅. S2CID 14621218. doi:10.1007/BF00297245.
  5. Merritt, Dennis. 需要免费注册. Berlin: Springer-Verlag. 1989. ISBN 978-0-387-97016-5.

外部链接
实现

参见

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