Пролог что это такое
Значение слова «пролог»
1. Вступительная часть к литературному или музыкальному произведению, предваряющая общее содержание произведения или раскрывающая общий замысел автора. Пролог к «Руслану и Людмиле» Пушкина.□ Из всего этого материала может выйти разве пролог к роману! И. Гончаров, Обрыв. Пролог симфонии незаметно переходит в развитие первой части. С. А. Морозов, Музыка остается с тобой.
Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
ПРО’ЛОГ, а, мн. пролога́, м. [греч. prologos — предисловие] (лит.). В древней Руси — сборник кратких житий, поучений, назидательных повестей, размещенных в порядке церковного календаря. Рукописный п.
Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека
проло́г
1. филол. факультативный элемент сюжета эпического произведения, знакомящий читателя с кем-либо из участников, местом или общими обстоятельствами будущего сюжетного действия
2. филол. начальный элемент в структуре древнегреческой комедии, а затем европейских драматических произведений разных жанров, предназначенный для краткого разъяснения содержания и смысла пьесы
Делаем Карту слов лучше вместе
Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!
Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.
Насколько понятно значение слова мордовский (прилагательное):
Prolog — удивительный язык программирования
— Чем же он удивительный? Я знаю пару десятков языков и для меня не проблема изучить еще один новый, я просто уже не вижу необходимости.
Пролог — уникален. Это единственный язык представляющий парадигму декларативного программирования; это язык, который имеет сотни различных имплементаций, но они все равно называются Prolog, добавляя лишь префиксы и суффиксы к названию; это живой язык в котором не происходит никаких существенных изменений более 20 лет; это, наверное, единственный настолько популярный язык программирования, который не имеет применения в реальном программировании. Почему же Prolog?
Пролог — уникален по своей природе, он появился благодаря счастливому совпадению (таинственному устройству мира). Когда-то в 60-х годах очень бурно развивалась теория автоматического доказательства теорем и Робинсоном был предложен алгоритм резолюций, который позволял доказать любую верную теорему (вывести из аксиом) за конечное время (за какое не известно). Как оказалось позже, это наилучшее решение общей задачи, невозможно доказать теорему за ограниченное число операций. Простыми словами, алгоритм представляет собой обход (в общем случае бесконечного) графа в ширину, естественно, что предсказуемость работы алгоритма практически равно 0, соответственно для Языка Программирования — это абсолютно не подходит. И в этот момент Кальмэроу нашел блестящее сужение задачи, благодаря которому доказательство некоторых теорем выглядело как процедурное исполнение программы. Стоит отметить, что класс доказуемых теорем достаточно широк и очень хорошо применим для класса программируемых задач. Вот так в 1972 появился Prolog.
В этой статье я попытаюсь рассказать о Prolog как инструменте решения общих логических задач. Этот топик будет интересен тем, кто уже владеет синтаксисом Prolog и хочет понять его изнутри, а также тем, кто абсолютно не владеет синтаксисом языка, но хочет понять его «изюминку» не тратя лишнее время на изучение синтаксических конструкций.
Главной чертой Prolog является то, что его можно легко читать, но очень тяжело писать, что принципиально отличается от всех mainstream языков, которые так и говорят писать стало еще легче еще один шаг и можно будет писать на планшете, перетягивая рабочие модули как друзей в Google+, от этого все мы знаем очень сильно страдает само качество кода. Вроде бы каждая строчка понятна, но как система работает за гранью понимания даже для разработчиков, как говорится наиндусили. Мне кажется во всех книгах по обучению Prolog, делают одну и ту же ошибку, начиная рассказ о фактах, отношениях, запросах и у человека складывается отношение к языку как к Экспертной Системе или Базе Данных. Гораздо важнее научится правильно читать программы и почитать так с десяток 🙂
Как правильно читать программы на прологе
Читать программы очень просто, так как в языке очень мало специальных символов и ключевых слов и они легко переводятся на естественный язык. Главная ошибка программиста, что он хочет сразу представить как программа работает, а не прочитать, что программа описывает, поэтому мне кажется обучить незатуманенный мозг обычного человека, гораздо проще чем програмиста.
Понятия
Программа
Программа — это набор правил, вида Если условие1 и условие2 и… то верно условие. Формально эти правила объединяются через И, но противоречие получить невозможно, так как в Прологе отсутствует логическое отрицание, а в связке То может присутствовать только один предикат (условие).
Как видно имя переменной имеет область видимости — это правило. Математически верно, правило звучит: для любой переменной — «Число», если оно простое и нечетное, то оно простое_нечетное. Аналогично, можно перефразировать так: Если существует «Число», что оно нечетное и простое, то оно нечетно_простое. Поэтому имя переменной очень важно! Если в левой части (до :- ) заменить Число на Число2, то правило поменяет смысл: Для любого Число2 и Число, если Число — простое и нечетное, то Число2 — простое нечетное. Получается все числа простые_нечетные! Это самая распространенная ошибка в Прологе.
Пример — совершенные числа
Программа — как набор определений
Данный способ чтения широко применяется, так как позволяет объединять предикаты в однородные группы и помогает понять, в каком же порядке интерпретатор раскручивает предикаты, для того, чтобы
проверить истинность некоторого утверждения. Например, очевидно, что если предикат не имеет ни одного определения, то доказать истинность утверждения с ним невозможно. В примере № 1 не имеет определения предикат «делится_на».
Интересный факт, что в Прологе нет ни циклов, ни присвоения переменных, ни объявления типов, а если вспомнить еще про термы и отсечение, то язык становится алгоритмически полным.
Термы
С точки зрения программирования терм можно объяснить гораздо проще: терм — это объект с набором атрибутов, атрибуты могут быть другими термами или константами или переменными (то есть не определены). Главное отличие, все объекты в Prolog immutable, то есть менять атрибуты в них нельзя, зато есть специальное состояние — переменная.
Пример — целочисленная арифметика
Как Prolog понимает предикаты и как доказывает утверждения
Конечно чтение программ, помогает ощутить стиль Пролог, но не делает понятным для чего и как данные определения могут использоваться. Полноценной программой, примеры приведенные выше, назвать нельзя так как не хватает входной точки. Входной точкой в Пролог является запрос, аналог запроса к базе данных SQL или аналог вызова главной функции в функциональном программировании. Примеры запросов: нат(Число) — найти натуральное число, плюс(0, 0, Результат) — найти результат сложения 0 и 0 в переменной Результат, нат(0) — проверить является ли 0 натуральным числом и др.
Конечно, результаты запросов не трудно предсказать из логических соображений, но крайне важно понять, как программа их получила. Все-таки Пролог не черный ящик, а язык программирования, и в отличие от базы данных, где строится SQL-план и запрос может выполняться по-разному на разных Базах данных, Пролог имеет вполне определенный порядок выполнения. Дело в том, что в Базе данных мы вполне знаем какой ответ мы хотим получить исходя из данных в таблице, к сожалению глядя на Пролог программы достаточно сложно сказать, какие утверждения логически выводимы, поэтому понять как работает Пролог интерпретатор гораздо проще.
Рассмотрим на примере запроса плюс(0, 0, Результат) :
1. Находим совпадение (своеобразный pattern-matching, резолюция) данного запроса с левой частью одно из правил. Для данного запроса плюс(0, Число, Число). Соотнесем поочередно все аргументы запроса с правилом и получим: 0 = 0, 0 = Число, Результат = Число. В этих уравнениях участвуют 2 переменные (Число и Результат), решив их мы получаем, что Число = Результат = 0. Так как у данного правила нет условий, мы получили ответ на заданный вопрос. Ответ: да и Результат = 0.
Запрос нат(Число) :
1. Находим 1-е совпадение с правилом, правило нат(0), решая уравнения по соответствию, проще говоря находя резолюцию, мы получаем Число = 0. Ответ: да и Число = 0.
Грамотное составление правил на языке Пролог, очень сложная штука, но если их составить компактно, то можно получать не только прямые ответы и решения, но и обратные.
Пример запроса плюс(Число, Число, Число): ответ да, Число = 0.
Пример запроса плюс(0, 0, 0): ответ нет, при первой же попытке все резолюции не выполняются.
Пример запроса плюс(Число, Число, число(Число)): ответ да, Число = 1. Решение уравнения X + X = X + 1.
Попробуйте провести вывод для умножить(Число, число(0), число(0)), для этого потребуется 2 раза заносить в стек переменные и вычислять новый запрос. Суть Пролог машины такова, что вы можете отказаться от 1-го результата, тогда Пролог вернется к предыдущему состоянию и продолжит вычисление. Например запрос нат(Число), сначала применит 1-е правило и выдаст 0, а затем применит 2-е правило + 1-е правило и выдаст число(0), можно повторить и получить бесконечную последовательность всех натуральных чисел. Другой пример, запрос плюс(Число, число(0), Число2), будет выдавать последовательность всех пар решения уравнения X + 1 = Y.
Заключение
К сожалению, разумный размер топика, не дал мне подобраться к главной теме, а именно к решению сложных логических задач на языке Пролог, не обладая стратегией их решения. Большие куски кода на Прологе могут отпугнуть не только начинающих, но даже опытных программистов. Цель данной статьи показать, что программы на Прологе могут простым образом читаться на естественном языке, а также исполняться простейшим интерпретатором.
Главная особенность Пролога — это не черный ящик и не библиотека, который решает сложные логические задачи, в Mathematica можно ввести алгебраическое уравнение и она выдаст решение, но последовательность выполняемых шагов — неизвестна. Пролог не может решать общие логические задачи (у него отсутствует логическое «или» и «отрицание»), иначе бы его вывод был недетерминированный как линейной резолюции. Пролог — это золотая середина, между простым интерпретатором и машиной для доказательства теорем, сдвиг в любую сторон приводит к потери одного из свойств.
В следующей статье я бы хотел рассказать, как решаются задачи сортировки, о последовательности переливаний, Miss Manners и другие известные логические задачи. Для тех, кто почувствовал себя неудовлеторенным хочу предложить следующую задачу (решившему первым приз):
Написать предикат, который бы генерировал, бесконечную последовательность натуральных чисел, начиная с 3. Это должны быть стандартные числа в Прологе, операции над которыми выполняются при помощи предиката is: X is 3 + 1 => X=4.
Пролог
Смотреть что такое «Пролог» в других словарях:
пролог — а, м. prologue m. <гр. prologos < pro впереди + logos речь, слово. 1. Вступительная, вводная часть литературного или музыкального произведения или спектакля. БАС 1. Пролог <к комедии Евнух > оставлен мною не переведен, первое для того… … Исторический словарь галлицизмов русского языка
Пролог — (греч. πρόλογος предисловие): Пролог вводная часть какого либо текста, введение, предисловие; Пролог целая часть трагедии перед выступлением хора (Аристотель, Поэтика); Пролог стартовый, как правило короткий, этап… … Википедия
Пролог — – древнерусский житийный сборник, ведущий свое происхождение от византийских месяцесловов, или синаксарей. П. имеет календарный характер: жития святых расположены в нем в соответствии с днями их церковной памяти; на каждый день года обыкновенно… … Словарь книжников и книжности Древней Руси
ПРОЛОГ — греч. церковная книга, содержащая краткие слова на годичные праздники, жития святых и отрывки нз писаний ·св. отцев, для чтения при богослужении. | Пролог или пролог введение, вступление, предисловие к сочинению, особенно драматическому. См.… … Толковый словарь Даля
ПРОЛОГ — (греч., от pro прежде, вперед, и logos слово). 1) введение, предисловие, вступление к сочинению, особенно драматическому. 2) в древнегреческих театрах обращение хора к публики перед началом комедии. 3) церковная книга, содержащая краткие слова на … Словарь иностранных слов русского языка
пролог — См … Словарь синонимов
Пролог — ПРОЛОГ вступительная часть, присоединенная к художественному произведению, в которой излагаются обстоятельства, предшествовавшие тому, что изображено в произведении (драме, повести). Вместо этого пролог может содержать указание на основной… … Словарь литературных терминов
пролог — и пролог. В знач. «церковная книга, содержащая жития святых, поучения и т. п.» пролог, род. пролога; мн. прологи, род. прологов и пролога, прологов. В знач. «вступительная часть литературного или музыкального произведения» пролог, род. пролога;… … Словарь трудностей произношения и ударения в современном русском языке
ПРОЛОГ — 1. ПРОЛОГ, пролога, мн. пролога, муж. (греч. prologos предисловие) (лит.). В древней Руси сборник кратких житий, поучений, назидательных повестей, размещенных в порядке церковного календаря. Рукописный пролог. 2. ПРОЛОГ1, пролога, мн. и, муж.… … Толковый словарь Ушакова
ПРОЛОГ — 1. ПРОЛОГ, пролога, мн. пролога, муж. (греч. prologos предисловие) (лит.). В древней Руси сборник кратких житий, поучений, назидательных повестей, размещенных в порядке церковного календаря. Рукописный пролог. 2. ПРОЛОГ1, пролога, мн. и, муж.… … Толковый словарь Ушакова
ПРОЛОГ — 1. ПРОЛОГ, пролога, мн. пролога, муж. (греч. prologos предисловие) (лит.). В древней Руси сборник кратких житий, поучений, назидательных повестей, размещенных в порядке церковного календаря. Рукописный пролог. 2. ПРОЛОГ1, пролога, мн. и, муж.… … Толковый словарь Ушакова
Логическое программирование на Prolog для чайников
Узнаем, что такое логическое программирование (ЛП ), и его области применения
Научимся писать простые программы на Prolog
Научимся спискам в Prolog
Разберем преимущества и недостатки Prolog.
Эта статья будет полезна для тех, кто:
Интересуется необычными подходами и расширяет свой кругозор
Начинает изучать Prolog (например, в институте)
В конце статьи я оставлю полезные ссылки. Если у вас останутся вопросы — пишите в комментариях!
Начнем туториал: Пролог для чайников!
Логическое программирование
Существуют разные подходы к программированию. Часто выделяют такие парадигмы программирования:
Императивное (оно же алгоритмическое или процедурное). Самая известная парадигма. Программист четко прописывает последовательность команд, которые должен выполнить процессор. Примеры: C/C++, Java, C#, Python, Golang, машина Тюрьнга, алгоритмы Маркова. Все четко, последовательно как надо. Синоним императивного — приказательное.
Аппликативное (Функциональное). Менее известная, но тоже широко используемая. Примеры языков: Haskell, F#, Лисп. Основывается на математической абстракции лямбда вычислениях. Благодаря чистым функциям очень удобно параллелить такие программы. Чистые функции — функции без побочных эффектов. Если такой функции передавать одни и те же аргументы, то результат всегда будет один и тот же. Такие языки обладают высокой надежностью кода.
И наконец — Декларативное (Логическое). Основывается на автоматическом доказательстве теорем на основе фактов и правил. Примеры языков: Prolog и его диалекты, Mercury. В таких языках мы описываем пространство состояний, в которых сам язык ищет решение к задаче. Мы просто даем ему правила, факты, а потом говорим, что «сочини все возможные стихи из этих слов», «реши логическую задачу», «найди всех братьев, сестер, золовок, свояков в генеалогическом древе», или «раскрась граф наименьшим кол-вом цветов так, что смежные ребра были разного цвета».
Установка Prolog
Существую разные реализации (имплементации) Пролога: SWI Prolog, Visual Prolog, GNU Prolog. Мы установим SWI Prolog.
Установка на Arch Linux:
Установка на Ubuntu:
Prolog работает в режиме интерпретатора. Теперь можем запустить SWI Prolog. Запускать не через swi-prolog, а через swipl:
Теперь поставим на Windows.
Перейдем на официальный сайт на страницу скачивания стабильной версии. Ссылка на скачивание. Клик. Скачаем 64х битную версию. Установка стандартная. Чтобы ничего не сломать, я решил галочки не снимать. Ради приличия я оставлю скрины установки.
Основы Prolog. Факты, правила, предикаты
Есть утверждения, предикаты:
Марк изучает книгу (учебник, документацию)
Маша видит клавиатуру (мышку, книгу, тетрадь, Марка)
Миша изучает математику (ЛП, документацию, учебник)
С английского «predicate» означает «логическое утверждение».
Есть объекты: книга, клавиатура, мышка, учебник, документация, тетрадь, математика, ЛП, Марк, Маша, Саша, Даша, Лёша, Миша, да что угодно может быть объектом.
Есть отношения между объектами, т.е то, что связывает объекты. Связь объектов можно выразить через глаголы, например: читать, видеть, изучать. Связь можно выразить через прилагательное. Миша старше Даши. Даша старше Лёши. Получается.. связью может быть любая часть речь? Получается так.
Прекрасно! Давайте попробуем запрограммировать эти утверждения на Прологе. Для этого нам нужно:
Создать новый текстовый файл, который я назову simple.pl (.pl — расширение Пролога)
В нем написать простой однострочный код на Прологе
Запустить код с помощью SWI Prolog
Спросить у Пролога этот факт
Запустим. На линуксе это делается таким образом:
На Windows я использую notepad++ для написания кода на Прологе. Я запущу SWI-Prolog и открою файл через consult.
Видим, что он скомпилировал условия. Даже написал «1 clauses», т.е один факт
Что мы сделали? Мы загрузили базу знаний (те, которые мы описали в простом однострочном файле simple.pl) и теперь можем задавать вопросы Прологу. То есть система такая: пишем знания в файле, загружаем эти знания в SWI Prolog и задаем вопросы интерпретатору. Так мы будем решать поставленную задачу. (Даже видно, в начале интерпретатор пишет «?- «. Это означает, что он ждет нашего вопроса, как великий мистик)
Давайте спросим «Марк изучает книгу?» На Прологе это выглядит так:
По сути мы спросили «есть ли факт study(mark, study) в твоей базе?», на что нам Пролог лаконично ответил «true.» и продолжает ждать следующего вопроса. А давайте спросим, «изучает ли Марк документацию?»
Интерпретатор сказал «false.». Это означает, что он не нашел этот факт в своей базе фактов.
Расширим базу фактов. После я определю более строгую терминологию и опишу, что происходит в этом коде.
Сделаю важное замечание для начинающих. Сложность Пролога состоит в специфичной терминологии и в непривычном синтаксисе, в отсутствии императивных фич, вроде привычного присвоения переменных.
Терминология. Объекты данных в Прологе называются термами (предполагаю, от слова «термин»). Термы бывают следующих видов:
Переменными. Начинаются с заглавной буквы: X, Y, Z, Peremennaya, Var.
Структурами (сложные термы). Например, study(misha, lp).
Списками. Пример: [X1], [Head|Tail]. Мы разберем их позже в этой статье.
Есть хорошая статья, которая подробно рассказывает про синтаксис и терминологию Пролога. Рекомендую её, чтобы лучше понять понятия Пролог.
Пролог использует методы полного перебора и обход дерева. Во время проверки условий (доказательства утверждений) Пролог заменяет переменные на конкретные значения. Через пару абзацев будут примеры.
study(mark, book). — такие конструкции называются фактами. Они всегда истинны. Если факта в базе знаний нету, то такой факт ложный. Факты нужно оканчивать точкой, так же как утверждения в русском языке.
Давайте загрузим факты в Пролог и будем задавать вопросы. Давайте узнаем, что изучал mark. Для этого нам нужно написать «study(mark, X).» Если мы прожмем «Enter«, то Пролог нам выдаст первое попавшееся решение
Чтобы получить все возможные решения, нужно прожимать точку с запятой «;«.
Можем узнать, кто изучал документацию.
Можно узнать, кто и что изучал!
Пролог проходится по всей базе фактов и находит все такие переменные Who и Object, что предикат study(Who, Object) будет истинным. Пролог перебирает факты и заменяет переменные на конкретные значения. Пролог выведет такие значения переменных, при которых утверждения будут истинными. У нас задача состояла только из фактов, и решение получилось очевидным.
Переменная Who перебирается среди имен mark, misha, а переменная Object среди book, studentbook, docs, lp, math.
Who не может равняться masha, потому что masha ничего не узнала согласно нашей базе фактов. Аналогично Object не может равняться tomuChevoNetuVBaze, так как такого значения не было в базе фактов. Для study на втором месте были только book, studentbook, docs, lp, math.
Короче, я старался понятным языком объяснить метод полного перебора, и что Пролог тупо все перебирает, пока что-то не подойдет. Все просто.
А теперь разберем правила в Прологе. Напишем ещё одну программу old.pl.
older(X,Y) :- older(X, Z), older(Z,Y) — такие конструкции называются правилами. Чтобы из факта получить правило, нужно заменить точку «.» на двоеточие дефис «:-» и написать условие, когда правило будет истинным. Правила истинны только при определенных условиях. Например, это правило будет истинно в случае, когда факты older(X,Z) и older(Z,Y) истинны. Если переформулировать, то получается «X старше Y, если X старше Z и Z старше Y». Если математически: «X > Y, если X > Z и Z > Y».
Запятая «,» в Прологе играет роль логического «И». Пример: «0 5». X меньше 0 ИЛИ больше 5.
Отрицание «not(Какой-нибудь предикат)» играет роль логического «НЕ». «not(X==5)». X НЕ равен 5.
Факты и правила образуют утверждения, предикаты. (хорошая статья про предикаты)
Сперва закомментируйте правило и поспрашивайте Пролог, кто старше кого.
Маша старше Миши. Пролог просто прошелся по фактам и нашел единственное верный факт. Но.. мы хотели узнать «Кого старше Маша?». Логично же, что если Миша старше Саши И Маша старше Миши, то Маша также старше Саши. И Пролог должен решать такие логические задачи. Поэтому нужно добавить правило older(X,Y) :- older(X, Z), older(Z,Y).
Повторим вопрос.
Программа смогла найти все решения. Но что это такое? Ошибка! Стек переполнен! Как вы думаете, с чем это может быть связано? Попробуйте подумать, почему это происходит. Хорошее упражнение — расписать на бумаге алгоритм older(masha,X) так, как будто вы — Пролог. Видите причину ошибки?
Это связано с бесконечной рекурсией. Это частая ошибка, которая возникает в программировании, в частности, на Прологе. older(X, Y) вызывает новый предикат older(X,Z), который в свою очередь вызывает следующий предикат older и так далее.
Нужно как-то остановить зацикливание. Если подумать, зачем нам проверять первый предикат «older(X, Z)» через правила? Если не нашел факт, то значит весь предикат older(X, Y) ложный (подумайте, почему).
Нужно объяснить Прологу, что факты и правила нужно проверять во второй части older(Z, Y), а в первой older(X, Y) — только факты
Нужно объяснить Прологу, что если он в первый раз не смог найти нужный факт, то ему не нужно приступать к правилу. Нам нужно как-то объяснить Прологу, где факт, а где правило.
Это задачу можно решить, добавив к предикатам ещё один аргумент, который будет показывать — это правило или факт.
Наша программа вывела все верные ответы.
Возможно, возникает вопрос: откуда Пролог знает, что изучает Марк и что Миша старше Даши? Как он понимает такие человеческие понятия? Почему ассоциируется study(mark, math) с фразой «Марк изучает математику»? Почему не с «математика изучает Марка»?. Это наше представление. Мы договорились, что пусть первый терм будет обозначать «субъект», сам предикат «взаимосвязь», а второй терм «объект». Мы могли бы воспринимать по-другому. Это просто договеренность о том, как воспринимать предикаты. Пролог позволяет нам абстрактно описать взаимоотношения между термами.
Напишем предикат для нахождения факториала от N.
«is» означает присвоить, т.е N1 будет равняться N-1. Присвоение значений переменным Пролога называется унификацией. «is» работает только для чисел. Чтобы можно было присваивать атомы, нужно вместо «is» использовать «=».
Зададим запросы. Здесь стоит прожимать Enter, чтобы получить первое решение и не попасть в бесконечный цикл.
Можно улучшить, добавив дополнительное условие, что N должно быть больше или равно 0. Тогда наше решение точно не попадет в бесконечный цикл.
В качестве упражнения я предлагаю вам решить такие задачи:
Описать свое генеалогическое древо на предикатах female(X), male(X) и parent(X,Y).
Написать предикат нахождения N числа ряда Фибоначчи.
Описать дерево (граф без циклов) и найти, с какими вершинами связанная заданная вершина.
Списки в Prolog
Списки — важная структура в Прологе. Списки позволяют хранить произвольное количество данных. Связный список — структура данных, состоящая из узлов. Узел содержит данные и ссылку (указатель, связку) на один или два соседних узла. Списки языка Prolog являются односвязными, т.е. каждый узел содержит лишь одну ссылку. Приложу наглядную картинку.
Списки выглядят так: [],[a], [abc, bc], [‘Слово 1’, ‘Слово 2’, 1234], [X], [Head|Tail].
Рассмотрим [Head|Tail]. Это всё список, в котором мы выделяем первый элемент, голову списка, и остальную часть, хвост списка. Чтобы отделить первые элементы от остальной части списка, используется прямая черта «|».
Можно было написать такой список [X1,X2,X3|Tail]. Тогда мы выделим первые три элемента списка и положим их в X1, X2, X3, а остальная часть списка будет в Tail.
В списках хранятся данные, и нам нужно с ними работать. Например, находить минимум, максимум, медиану, среднее, дисперсию. Может нужно найти длину списка, длину самого длинного атома, получить средний балл по N предмету среди студентов группы G. Может нужно проверить, есть ли элемент Elem в списке List. И так далее. Короче, нужно как-то работать со списками. Только предикаты могут обрабатывать списки (да и в целом в Прологе все обрабатывается предикатами).
Напишем предикат для перебора элементов списка, чтобы понять принцип работы списка.
element([Head|Tail],Element) будет истинным, если Element равен Head (первому элементу списка) ИЛИ если предикат element(Tail, Element) истинный. В какой-то момент эта рекурсия окончится. (Вопрос читателю: когда кончится рекурсия? Какое условие будет терминирующим?) Таким образом, предикат будет истинным, если Element будет равен каждому элементу списка [Head|Tail]. Пролог найдет все решения, и мы переберем все элементы списка.
Часто бывает нужным знать длину списка. Напишем предикат для нахождения длины списка. Протестим.
Мой Пролог предупреждает, что была не использована переменная H. Код будет работать, но лучше использовать анонимную переменную _, вместо singleton переменной.
В SWI Prolog имеется встроенный предикат length. Я реализовал аналогичный предикат list_length. Если встречается пустой список, то его длина равна нулю. Иначе отсекается голова списка, рекурсивно определяется длина нового получившегося списка и к результату прибавляется единица.
Чтобы лучше понять алгоритм, пропишите его на бумаге. Последовательно, так, как делает Пролог.
Последняя задача про списки в этой статье, это определить, принадлежит ли элемент списку. Например, 1, 2, 3 и 4 являются элементами списка [1,2,3,4]. Этот предикат мы назовем list_member.
Очевидно, что если список начинается с искомого элемента, то элемент принадлежит списку. В противном случае необходимо отсечь голову списка и рекурсивно проверить наличие элемента в новом получившемся списке.
Преимущества и недостатки Prolog
Пролог удобен в решении задач, в которых мы знаем начальное состояние (объекты и отношения между ними) и в которых нам трудно задать четкий алгоритм поиска решений. То есть чтобы Пролог сам нашел ответ.
Список задач, в которых Пролог удобен:
Компьютерная лингвистика. Написание стихов, анализ речи
Поиск пути в графе. Работа с графами
Знаменитую логическую задачу Эйнштейна можно гораздо легче решить на Прологе, чем на любом другом императивном языке. Одна из вариаций такой задачи:
На улице стоят пять домов. Каждый из пяти домов окрашен в свой цвет, а их жители — разных национальностей, владеют разными животными, пьют разные напитки и имеют разные профессии.
Англичанин живёт в красном доме.
У испанца есть собака.
В зелёном доме пьют кофе.
Зелёный дом стоит сразу справа от белого дома.
Скульптор разводит улиток.
В жёлтом доме живет математик.
В центральном доме пьют молоко.
Норвежец живёт в первом доме.
Сосед поэта держит лису.
В доме по соседству с тем, в котором держат лошадь, живет математик.
Музыкант пьёт апельсиновый сок.
Норвежец живёт рядом с синим домом.
Кто пьёт воду? Кто держит зебру?
Замечание: в утверждении 6 справа означает справа относительно вас.
Научиться решать логические задачи на Пролог, можно по этой статье.
Ещё одна интересная статья. В ней автор пишет программу сочинитель стихов на Prolog.
Интересная задача, которую вы можете решить на Прологе: раскрасить граф наименьшим количеством цветов так, чтобы смежные вершины были разного цвета.
Иллюстрация к задаче
Пролог такой замечательный язык! Но почему его крайне редко используют?
Я вижу две причины:
Альтернативы (например, нейросетей на Python)
Пролог решает задачи методом полного перебора. Следовательно, его сложность растет как O(n!). Конечно, можно использовать отсечения, например, с помощью «!». Но все равно сложность останется факториальной. Простые задачи не так интересны, а сложные лучше реализовать жадным алгоритмом на императивном языке.
Области, для которых предназначен Пролог, могут также успешно решаться с помощью Python, C/C++, C#, Java, нейросетей. Например, сочинение стихов, анализ речи, поиск пути в графе и так далее.
Я не могу сказать, что логическое программирование не нужно. Оно действительно развивает логическое мышление. Элементы логического программирования можно встретить на практике. И в принципе, логическое программирование — интересная парадагима, которую полезно знать, например, специалистам ИИ.
Что дальше?
Я понимаю, что статью я написал суховато и слишком «логично» (вероятно, влияние Пролога). Я надеюсь, статья вам помогла в изучении основ Логического Программирования на примере Пролога.
(Мои мысли: я часто использую повторения в статье. Это не сочинение, это туториал. Лучше не плодить ненужные синонимы и чаще использовать термины. По крайней мере, в туториалах. Так лучше запоминается. Повторение — мать учения. А как вы считаете?).
Это моя дебютная статья, и я буду очень рад конструктивной критике. Задавайте вопросы, пишите комментарии, я постараюсь отвечать на них. В конце статьи я приведу все ссылки, которые я упоминал и которые мне показались полезными.
Статью написал Горохов Михаил, успехов в обучении и в работе!