用于人工智能的Prolog语言

4.在目标部分，说明程序的目标。一个程序 目标可以由多个字目标复合而成。
5.子句部分，列出全部事实和规则，也可看 作是程序的静态数据。
4.4 Turbo Prolog程序分析
/* 程序名 : Wordsmith 文件名 : prog0501.pro */ /* 目 标 : 查找并打印一单词的同义词或反义词。 */ domains word,syn,ant=symbol predicates synonym(word,syn) antonym(word,ant) goal synonym(brave,X), antonym(brave,Y), write("brave 的同义词是: ",X), nl, write("brave 的反义词是: ",Y), nl. clauses synonym(brave,daring). synonym(honest,truthful). synonym(modern,new). synonym(rare,uncommon). antonym(brave,cowardly). antonym(honest,dishonest). antonym(mordern,ancient). antonym(rare,common).
运行
sister(X,pat).
predicates parent(symbol,symbol) 对所有的X和Y， mother(symbol,symbol) X是Y的母亲， female(symbol) 如果X是Y的父母， male(symbol) clauses 并且，X为女性。 parent(pam,bob). 用prolog规则表示为： parent(tom,bob). mother(X,Y):parent(tom,liz). goal parent(X,Y), parent(bob,ann). parent(bob,pat). female(X). parent(pat,jim).
用于人工智能的Prolog语言
本章主要内容：
•归结原理与Prolog语言 •表与递归
•家庭关系程序示例
•Turbo Prolog程序结构 •Prolog 程序分析 •回溯及控制
•文件与数据库
•字符串处理 •输入与输出
4.1 归结原理与Prolog语言
Prolog 是一种逻辑程序设计语言，基于一阶谓词逻辑，是 典型的叙述型语言（Declaration Language）。 Prolog语言的特点： (1) 建立在一阶谓词逻辑和归结原理基础上，有自动推理功能。 (2) 用Prolog设计应用程序时，仅需指明领域中各对象间的关 系和决策规 则，而应用这些知识的推理由Prolog 完成。 (3) Prolog应用程序，由数据库和规则库组成。 (4) Prolog程序设计要做三件事，即说明事实、定义规则、提 出问题。
运行
改进的sister规则：
predicates parent(symbol,symbol) sister(symbol,symbol) female(symbol) male(symbol) different(symbol,symbol) clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). Pat的姐妹 是谁？ parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim). goal male(tom).
5.系统回答
clauses
parent(pam,bob). grandparent parent(tom,bob).
“谁是tom的孙子？” prolog目标语句： parent(tom,X), parent(X,Y).
parent(tom,liz).
parent(bob,ann). parent(bob,pat). 6.系统回答
多元谓词、 多元子句
/* 程序名 : Thesaurus 文件名 : prog0502.pro */ /* 目 标 : 建立一个打印单词的同义词和反义词的小词典。*/ domains word, syn1,syn2,syn3, ant1,ant2,ant3=symbol predicates synonym(word,syn1,syn2,syn3) antonym(word,ant1,ant2,ant3) goal synonym(brave,S1,S2,S3), antonym(brave,A1,A2,A3), write("brave 的同义词是: "), nl, write(S1,",",S2,",",S3,","), write("brave 的反义词是: "), nl, write(A1,",",A2,",",A3,"."),nl. clauses synonym(brave,daring,defiant,courageous). synonym(honest,truthful,open,sincere). synonym(modern,new,novel,recent). synonym(rare,uncommon,scrace,infrequent). antonym(brave,cowardly,fearful,timid). antonym(honest,dishonest,crooked,deceltful). antonym(mordern,ancient,old,obsolete). antonym(rare,common,ordinary,ubiquitous).
M("张三").
•
完整的Prolog程序：
运行
4.2 家庭关系程序示例
下图是一个表示家庭关系的实例： 用Prolog 语句表示为：
Pam
Tom
parent(pam,bob).
parent(tom,bob).
Bob Liz
parent(tom,liz).
Ann
parent(bob,ann).
Pat
parent(bob,pat).
Prolog 有三种形式的语句： 1. B:- A1,A2,…,An . 含义是 A1 A2... An B ，相当于~A1~A2… ~An B。可视作 人工智能系统中的推理规则。也可将该句看作一个过程，B为过程头，是 过程名，而{A1,A2,…,An }为过程体。 2. A1,A2,…,An . 含义是 A1 A2 ... An F ，相当于~A1~A2… ~An，可视作推 理的目标，或称目标子句。 3. B. 含义是公式B无条件地为真。可视作已知的事实。
Pat的姐妹 是谁？
male(tom). male(bob). male(jim). female(pam). female(liz). female(ann). female(pat). sister(X,Y):parent(Z,X), parent(Z,Y), female(X).
goal
sister(X,pat).
运行
4.3 Turbo Prolog程序结构
一个Turbo Prolog程序通常包括5个部分。如下： /* 注释 */ domains 域说明 database 数据库说明 predicates 谓词说明 goal 目标说明 clauses 子句说明 /* 注释 */
1.域说明部分，说明谓词对象的数据类型。 2.数据库说明部分，包含一些数据库谓词的 定义，是说明用于动态数据库管理的谓词。 如果程序不需要动态数据库，该部分可省略。 3.谓词说明部分，定义程序中除内部谓词以 外的所有谓词。
(5)一个Prolog 程序由一些子句(clauses)组成。每个子句用句号结束。
(6)对一个问题的回答是肯定的或者是否定的，取决于相应的目标是否满足。 在肯定回答的情况下，说相应的目标是可满足的，而且这个目标成功了。 否则，说目标不可满足，目标失败了。
(7)如果有多个回答都满足目标，那么Prolog 将尽可能多地回答。
推理规则
事实
子句 B:- A1,A2,…,An .和子句B.都是仅有一个正文字的子句。称作定子句。
目标子句 A1,A2,…,An .是没有正文字出现的子句。
定子句和目标子句统成为Horn子句。Prolog 子句都是Horn子句。
用Prolog证明三段论： 目标： R("张三"). 推理规则：R(X):- M(X). 事实： M("张三"). predicates M(symbol) R(symbol) clauses R(X):- M(X). M("zhsan"). goal R("zhsan").
2.系统回答
parent(tom,bob).
parent(tom,liz). parent(bob,ann).
3.谁是liz的父母？ parent(X,liz).
4.谁是谁的父母？ parent(X,Y).
3.系统回答
parent(bob,pat).
parent(pat,jim).
4.系统回答
5.谁是jim的祖父母？ 分析：程序中并没有直接的祖父母关 系。此问题可分两步： (1)谁是jim 的父母？假设是Y, (2)谁是Y 的父母？假设是X, X parent Y parent jim Prolog目标语句： parent(Y,jim), parent(X,Y). 6.类似的问题可以是：
如三段论：
x(M(x) R(x)) M(“张三”)
Prolog语句：
推理规则： 事实： 目标： R(X):- M(X). M("张三"). R("张三").
R(“张三”)
证明公式：( (M(X) R(X) ) M("张三") ) R("张三") 恒真 即证明公式：( ( (M(X) R(X) ) M("张三") ) R("张三") ) 恒假 化成公式集： {( (M(X) R(X) ) M("张三") ) ， R("张三") } 子句集：{ M(X) R(X) ，M("张三") ) ， R("张三") } 目标
Jim
parent(pat,jim).
完整的Prolog程序： predicates
此程序可以回答的问题： 1.bob是pat的父母吗？ parent(bob,pat).
parent(symbol, symbol)
clauses parent(pam,bob).
1.系统回答
2.liz是pat的父母吗？ parent(liz,pat).
在示例程序中，添加有关性别的信息： Predicates parent(symbol)
clauses
parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).
mother规则： mother(X,Y):parent(X,Y), female(X).
male(tom). male(bob). male(jim). female(pam). female(liz). female(ann). female(pat).
mother(pat,X).
Pat是谁的母亲？
parent(pat,jim).
以上程序说明的几个重要观点： (1)在Prolog中定义一个关系是容易的，可以通过满足关系的n个对象来表达。 (2)对程序中已定义的关系，用户可以轻而易举地询问Prolog 系统。 (3)关系的对象可以是常量 (如：tom,ann) ，也可以是变量(如：X,Y)。 (4)向系统提出问题，可由一个或多个目标组成。
Z是X的后代。
对应的prolog 语句为：
子句头
子句体 offspring(Y,X):parent(Z,Y), offspring(Z,X).
注意：以上定义的是直接后代关系。
关于sister的规则定义：
predicates parent(symbol,symbol) sister(symbol,symbol) female(symbol) male(symbol) clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).
male(bob). male(jim). female(pam). female(liz). female(ann). female(pat). sister(X,Y):parent(Z,X), parent(Z,Y), female(X), different(X,Y). different(X,Y):X<>Y.
百度文库
male(tom). male(bob).
male(jim).
female(pam). female(liz).
female(pat). female(ann).
在Prolog中定义offspring(后代）关系 对所有的X和Y， Y是X的后代， 如果X是Y的父母。 对应的prolog 语句为： offspring(Y,X):- parent(X,Y). 对于间接后代： offspring 对所有的X和Y， Y是X的后代， 如果Z是Y的父母,且 Z parent Y offspring X