Prolog

Posted 2021-02-20 et3-tsy

Prolog简介

部分资料来自于：

http://www.ruanyifeng.com/blog/2019/01/prolog.html
https://blog.csdn.net/laoyao_legend/article/details/84870827

Prolog是一款面向逻辑问题的编程软件（不是离散要求的话，我估计我到死都不会接触这一款）

比如，"苏格拉底是人，人都会死，所以苏格拉底会死"这一类的问题。

只要给定事实和规则，它会自动分析其中的逻辑关系，然后允许用户通过输入和查询，完成复杂的逻辑运算。

（底层估计是强连通分量或者暴力枚举的实现吧，类似于2-SAT问题？不纠结，用就完事了)

运行环境 SWI-Prolog

https://www.swi-prolog.org/

基本框架

运行模块

这是在程序运行阶段，你要进行输入，输入的是命令

脚本编辑模块

这是在程序运行之前所要预加载的脚本，你在其中要写定逻辑规则和事实，作为运行基础

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语法部分

基本格式

开头以"？-"作为命令提示符，表示某个程序的开始

所有语句均以"."作为结束标志

单独语句中有多个命令用","分隔

退出可使用halt命令

输入输出

1）输出语句：write（）

下面展示的是经典程序

?- write("Hello, world").
Hello, world!
true.

注意为什么会有多打印个true呢？

Prolog中的命令本身就是一个表达式，命令完成以后，会返回值，并且显示出来

2）换行命令nl：

?- write(‘Hello,‘), nl, write(‘world‘).
Hello,
world
true.

3）输入语句read(变量名)

后面具体脚本在谈怎么用

变量&常量

变量和常量规则很简单：小写字母开头的字符串，就是常量；大写字母开头的字符串，就是变量

?- write(abc).
abc
true.

?- Abc=1,write(Abc).
1
Abc = 1.

关系

两个对象之间的关系，使用括号表示。比如，Jack 的朋友是 Peter，写成

friend(jack, peter).

关系名(A,B)值A对于B是什么/A是B的什么

这里仅代表单向关系, 如果表示双向关系

friend(jack,prter).
friend(peter,jack).

如果括号里面只有一个参数，就表示对象拥有该属性，比如 Jack 是男性，写成male(jack).

规则

规则是推理方法，即如何从一个论断得到另一个论断。

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

长得比较有内涵的符号":-"表示推理关系

上面代码中，X和Y都是大写，表示这是两个变量。

含义是只要右边的表达式friend(Y, X)为true，那么左边的表达式friend(X, Y)也为true。

因此，根据这条规则，friend(Jack, Peter)就可以推理得到friend(Peter, Jack)。

如果一条规则取决于多个条件,可以使用逗号分隔，如

mother(X, Y) :- child(Y,X), female(X).

注意在Prolog中，非用符号"+"进行表示

以及在规则设定可以面向多元如，color(A,B,C),differ(A,B,C,D)

在具体编程中，

关系的声明一般使用常量，表示具体的内容满足什么属性。而规则一般使用的是变量，表示抽象出来的对象应有什么属性

当你进行查询的时候，计算机无非是尝试对规则下抽象对象赋以具体值，也就是求抽象对象的可行解

查询

Prolog支持查询已经设定的条件

比如我们在脚本里面写了friend这个规则，我们就可以进行查询

如：查询john有多少个朋友

?- friend(john, Who).
Who = julia ;
Who = jack.

注意如果有多种情况，可以键入“;”查看下一组赋值情况

Who是抽象的，它具体是多少，计算机尝试去给它赋具体值，julia是一个可行解，jack也是一个可行解，它就会输出

函数listing(关系)，用于列出所有使关系的元素

如：

?- listing(friend).
friend(john, julia).
friend(john, jack).
friend(julia, sam).
friend(julia, molly).
true.

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例子：

注意：prolog不支持中文，我在Nodepad++上进行编辑，实际脚本没有以下中文批注

/*
作者：tsy
@Written by tsy

建模思路分析：
我们要找到凶手
这一逻辑问题要落脚于建立正确的匹配关系，即谁拥有什么物品，在哪个房间
Prolog的编程要求我们区分清楚抽象对象和具体对象，那我们如何选定嘞？
当我们讨论什么物品，还是什么房间的时候，我们论述的展开都是建立在“人”之上的，
即我们可以理解成拥有什么物品的人，在什么房间的人，论述的主体始终离不开“人”
所以我们要将物品对应的人，以及房间对应的人，抽象出来，作为变量（大写），求解的正是这些	变量的解情况
而这些可行解应该从具体的人中进行选择，故人名应该看作常量（小写）
*/

//前置条件（1）：三男三女,均为常量
man(george).
man(john).
man(robert).
woman(barbara).
woman(christine).
woman(yolanda).

person(X):-man(X).
person(X):-woman(X).

//抽象的事物与具体的人只能一一建立匹配关系，即所有解不能出现相同的
differ(A,B,C,D,E,F):-
person(A),person(B),person(C),person(D),person(E),person(F),
+A=B,+A=C,+A=D,+A=E,+A=F,
+B=C,+B=D,+B=E,+B=F,
+C=D,+C=E,+C=F,
+D=E,+D=F,
+E=F.

//前置条件（2）&&前置条件（3）：

murderer(X):-
differ(Bathroom,Diningroom,Kitchen,Livingroom,Pantry,Study),
differ(Bag,Firearm,Gas,Knife,Poison,Rope),

//线索一：厨房里面是一个男人，里面的凶器不是绳索、刀子、包、毒药
man(Kitchen),
+Kitchen=Rope,
+Kitchen=Knife,
+Kitchen=Bag,
+Kitchen=Firearm,

//线索二：Barbara 和 Yolanda 在浴室和书房，好好理解这句话的意思，我一开始搞错了
woman(Bathroom), woman(Study), 
+Bathroom=christine, +Study=christine, 
+Diningroom=barbara, +Kitchen=barbara, 
+Livingroom=barbara, +Pantry=barbara,
+Diningroom=yolanda, +Kitchen=yolanda, 
+Livingroom=yolanda, +Pantry=yolanda,

//线索三：带包的那个人不是 Barbara 和 George，也不在浴室和饭厅
+Bag=barbara,
+Bag=george,
+Bag=Bathroom,
+Bag=Diningroom,

//线索四：书房里面是一个带绳子的女人
woman(Rope),
Rope=Study,

//线索五：起居室里面那件凶器，与 John 或 George 在一起。注意John和George都是男人,故可将后半句转义。
man(Livingroom),
+Livingroom=robert,

//线索六：刀子不在饭厅
+Knife=Diningroom,

//线索七：书房和食品储藏室里面的凶器，没跟 Yolanda 在一起
+Study=yolanda,
+Pantry=yolanda,

//线索八：George所在的那间屋子有火枪
Firearm=george,

//线索九：Boddy 先生死在食品储藏室里，那里的凶器是煤气
Pantry=Gas,
X=Gas.

运行结果

我这里键入了分号让他输出下一组可行解

结果flase，说明christine是唯一的可行解

注意可能脚本编译会warning：Poison这个没有添加任何约束条件，但代码能跑

为了美观我在脚本里面加了Poison=Poison