逻辑程序设计语言PROLOG.ppt
浙教版高中信息技术选修5-人工智能初步：Prolog程序实例_课件1
一条规则的意义可以解释为：当体部（前提部分）的各个条件都满 足时，则头部（结论）成立。
例：likes_to_eat(mary,X):-fruit(X),color(X,red). /*如果X是 水果，并且是红色的，则玛丽喜欢吃X*/
friend(X,tom):-likes(X,sports). /*如果X喜欢运动，则X是汤姆 的朋友*/
其中“:-”表示“如果”，“:-”前后各项便是我们上面所述的事 实。上面的语句用自然语言来表述如下：
如果Y是Z的父亲，并且Y是X的丈夫，那么X是乙的母亲。 如果Y是Z的父亲，并且X是Y的父亲，那么X是Z的祖父。 如果Y是Z的祖父，并且Y是X的丈夫，那么X是Z的祖母。 我们称此类语句为规则。 规则是知识的一种类型，用于表示对象之间的因果关系、蕴含关系 成对应关系。 一个规则由头和体两部分组成，头是“:-”符号的左部，体是“:-” 符号的右部，头和体由符号“:-”相连。“:-”的意思是“如果”，“,” 表示“并且”。 规则的一般形式为：<谓词名>（参数）:-<谓词名>（参数），<谓词 名>（参数）……
THE END
询问(question)是询问某种关系是否成立的疑问句，是程序运行的 目标。
询问的一般形式为：?-<谓词名>（参数）……. 例：?-student(xe(mary,music). /*玛丽喜欢音乐吗？*/ ?-friend(john,X). /*约翰是X的朋友吗？*/
在描述事实时，要注意： （1）在Prolog中谓词名是以小写英文字母、数字、下划线等组成 的字符串；如father，color3均为合法的。而像Desk，pen$等是非法的。 （2）参数之间用“,”号隔开，如color(apple,red). （3）在Prolog中用句点“.”表示一条事实陈述语句的结束。如 father(xiaowang,xiaoming). 2.规则 观察描述小明家庭关系的程序，在四条事实的下面有这样一些语句 mother(X,Z):-father(Y,Z),husband(Y,X). grandfather(X,Z):-father(Y,Z),father(X,Y). grandmother(X,Z):-grandfather(Y,Z),husband(Y,X).
AI PROLOG语言
no
3
【例4.2】求解以下六个英语单词的纵横字谜 问题。
abalone, abandon, anagram, connect, elegant, enhance
事实
规则
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aac ab and on
aan e l egant
or e e nhan c e
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在线资源
1. Learn Prolog Now! by Patrick Blackburn, Johan Bos, and Kristina Striegnitz
/
2. ON-LINE GUIDE TO PROLOG PROGRAMMING by ROMAN BARTÁK
Prolog的基本语句仅有三种，即事实、规则和目标。
Prolog是陈述性语言，一旦给它提交必要的事实和规则之后， Prolog就使用内部的演绎推理机制自动求解程序给定的目标， 而不需要在程序中列出详细的求解步骤。
１、事实
事实用来说明一个问题中已知的对象和它们之间的关系。 在Prolog程序中，事实由谓词名及用括号括起来的一个或几 个对象组成。谓词和对象可由用户自己定义。
例如，likes(bill，book).
是一个名为like的关系，表示对象bill和book之间有喜欢的 关系。
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２、规则 由几个互相有依赖性的简单句（谓词）组成，用来描
述事实之间的依赖关系。从形式上看，规则由左边表示结 论的后件谓词和右边表示条件的前提谓词组成。
bird(X):-animal(X),has(X,feather). 表示凡是动物并且有羽毛，那么它就是鸟。 ３、目标（问题）
Prolog语言及程序设计
Prolog语言及程序设计简介Prolog语言是一种基于逻辑编程的编程语言，它的特点是使用规则和事实来描述问题和解决方案，而不是通过指令的序列来控制程序的执行流程。
Prolog语言以一种声明式的方式描述问题，允许程序员通过定义规则和事实来描述问题的逻辑关系，然后通过查询来得到问题的解答。
Prolog语言在领域有广泛的应用，特别适合用于解决逻辑推理、知识表示和专家系统等问题。
Prolog基本语法Prolog语言的基本语法由规则和事实组成。
规则是由一个头部和一个体部组成的，头部描述了规则的，而体部描述了规则的前提条件。
事实是由一个或多个项组成的简单语句，描述了一些已知的逻辑关系。
下面是一个简单的Prolog规则和事实的例子：prologfather(peter, john).father(peter, mary).parent(X, Y) :father(X, Y).在上面的例子中，规则`parent(X, Y) :father(X, Y)`表示，如果一个人X是另一个人Y的父亲，X就是Y的父母。
事实`father(peter, john)`和`father(peter, mary)`表示，peter是john和mary的父亲。
Prolog查询在Prolog中，可以通过查询来获取问题的解答。
查询是以一个问题的形式提出的，Prolog会根据已知的规则和事实来寻找满足问题的解答。
下面是一个简单的Prolog查询的例子：prologparent(peter, john).在上面的例子中，查询`parent(peter, john)`表示，找出一个人X，使得peter是X的父母，而john是X的子女。
Prolog会在已知的规则和事实中寻找满足这个条件的解答。
Prolog程序设计Prolog程序设计是通过定义规则和事实来解决问题的过程。
可以使用Prolog语言来实现各种不同的算法和逻辑推理。
下面是一个简单的Prolog程序设计的例子：prologfactorial(0, 1).factorial(N, Result) :-N > 0,N1 is N 1,factorial(N1, Result1),Result is N Result1.在上面的例子中，定义了一个计算阶乘的规则`factorial(N, Result)`，如果N是0，则结果是1；否则，结果是N乘以(N-1)的阶乘。
第2章 逻辑程序设计语言PROLOG(蓝)
2.2 Turbo PROLOG程序设计 PROLOG版本：
早期基本为解释型语言； 1986年BORLAND公司推出Turbo PROLOG，它是一种编译 型语言。
特点：
速度快； 功能强； 具有集成化开发环境； 可同其它语言接口； 能实现动态数据库和大型外部数据库； 可直接访问机器系统硬软件和图形、窗口等。
领域段 该段说明程序谓词中所有参量项所属的领域。 Turbo PROLOG的标准领域包括整数、实数、符号、串和符 号等, 其具体说明如下表所示。
谓词段 该段说明程序中用到的谓词的名和参量项的名(但 Turbo PROLOG 的内部谓词无须说明)
子句段 该段是Turbo PROLOG程序的核心, 程序中的所有事 实和规则就放在这里, 系统在试图满足程序的目标时就 对它们进行操作。 目标段 该段是放置程序目标的地方。 目标段可以只有一 个目标谓词, 例如上面的例子中就只有一个目标谓词； 也可以含有多个目标谓词, 如 goal readint(X),Y=X+3,write(″Y=″,Y). 就有三个目标谓词。 这种目标称为复合目标。
2.2.1 程序结构
一个完整的Turbo PROLOG（2.0版）程序一般包括常量 段、领域段、数据库段、谓词段、目标段和子句段等六个 部分，其标识及完整程序结构如下(一个程序不一定要包 括所有段)： /* 〈 注 释〉 */ 〈编译指令〉 constants 〈常量说明〉 domains 〈域说明〉 // 大多数情况需要，用以说明表、 复合结构及用户自定义的域名 database 〈数据库说明〉 predicates 〈谓词说明〉 //至少有一个 goal 〈目标语句〉//至少且只能有一个 clauses 〈子句集〉 //至少有一个
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6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
谢谢！
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
人工智能语言—Prolog
其次，调用过程AT(Zhang, x)，从而产生新目标 T(Zhang, train)，与事实匹配，产生目标 ⊓ 。因而调用成功，输出“True”。
高级人工智能
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人工智能语言—Prolog语言
高级人工智能
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人工智能语言—Prolog语言
Prolog的构成
目标（问题）：关于对象性质或关系的询问。 ?— student(john) ?— married(mary，x)
高级人工智能
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人工智能语言—Prolog语言
Prolog语言的基本文法
Prolog语言的最基本语言成分是项(term)
定理证明、智能问题求解、计算机辅助设计、规 划生成等领域。
高级人工智能
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人工智能语言—Prolog语言
Prolog的构成
事实：事实用来说明一个问题中已知的对象和它们之间 的关系。在Prolog程序中，事实由谓词名及用括号括起 来的一个或几个对象组成。谓词和对象可由用户自己定 义
student(john) married(tom, mary) likes(bill，book)
Prolog语言及其基本结构
Prolog是当代最有影响的人工智能语言之一， 由于该语言很适合表达人的思维和推理规则， 在自然语言理解、机器定理证明、专家系统 等方面得到了广泛的应用，已经成为人工智 能应用领域的强有力的开发语言。
高级人工智能
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人工智能语言—Prolog语言
现在的Prolog语言有许多版本
项或者是常量，或者是变量，或者是一个结构。
用于人工智能的Prolog语言课件
本章主要内容：
•归结原理与Prolog语言 •家庭关系程序示例 •Turbo Prolog程序结构 •Prolog 程序分析 •回溯及控制
•表与递归 •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）。
clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).
Pat的姐妹 是谁？
goal
male(tom). male(bob). male(jim). female(pam). female(liz). female(ann). female(pat). sister(X,Y):-
Prolog目标语句：
parent(Y,jim), parent(X,Y).
5.系统回答
6.类似的问题可以是：
X
parent
grandparent
Y
clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz).
“谁是tom的孙子？” prolog目标语句： parent(tom,X), parent(X,Y).
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
逻辑型程序设计语言PROLOG
AT(JOHN, SCHOOL)
:-AT(FIDO, x)
:-AT(JOHN, x) □ x=?
第2章 人工智能程序设计语言
逻辑型语言
逻辑型程序设计语言起源于 PROLOG(PROgramminginLOGic的缩写)。PROLOG语 言首先由法国马塞大学的Colmerauer和它的研究小组于 1972年研制成功，后来在欧洲得到进一步发展。特别 是1981年日本宣布要以PROLOG作为他们正在研制的 新一代计算机——智能计算机的核心语言，更使 PROLOG举世瞩目，迅速风靡世界。
第2章 人工智能程序设计语言
应用归结原理求取问题答案
归结原理除了能用于对已知结果的证明外，还能用于对未
知结果的求解，即能求出问题的答案来。请看下例。 例3.23 已知:
(1)如果x和y是同班同学，则x的老师也是y的老师。
(2)王先生是小李的老师。 (3)小李和小张是同班同学。 问：小张的老师是谁？
第2章 人工智能程序设计语言
第2章 人工智能程序设计语言
可以看出，归结到这一步，求证的目标谓词已被消去， 即求证已成功，但还留下了谓词 ANS(Wang) 。由于该 谓词中原先的变元与目标谓词T(u,Zhang)中的一致，所 以，其中的 Wang 也就是变元 u 的值。这样，我们就求 得了小张的老师也是王老师。
第2章 人工智能程序设计语言
• 子目标之间的关系？ • 子目标与其他子句合一的过程和意义。
– 子目标与事实合一：消去该子目标(已证明)。 – 子目标与过程合一：用过程右边的文字代替该子目标(还需 证明过程右边的条件)。
第2章 人工智能程序设计语言
• 例：~AT(JOHN, x)VAT(FIDO,x) AT(JOHN, SCHOOL) ~AT(FIDO,x) AT(FIDO,x):-AT(JOHN,x)
PROLOG程序设计
回溯的四项基本原则 (1)子目标必须依照从顶端到底部的顺序被满足。
(2)谓词子句依照从顶端到底部的顺序被满足。
(3)当子目标匹配规则头时，规则体就是接下来一定 被满足的。规则体然后组成一组新的子目标被满足。 (4)能够在目标树的末端（树叶）找到一个匹配的事 实时，一个目标就被满足了。
Example08.pro
likes(Name,Model), for_sale(Model).
2、谓词 关系的符号名被称为谓词名。关系的对象叫做它 的参数 likes(bill,tennis). 谓词 参数
3、变量 (1) 一般变量
大写字母（或下划线）开始，在这之后任意数目 的字母（大写或小写）、数字、下划线、字符、（_) 都能被使用。
通过截断返回不可能的情况。
与在规则主体放置目标一样，用相同的方法将截 断放在程序中。 一旦一个截断已经通过，就不能返回。 （a）防止回溯到规则中前一个子目标。 r1:-a,b,!,c. 找到子目标a,b的第一解决方法后感到满足。 Example10.pro
PROLOG程序的组成：
（1）/* */之间的部分，为注释，可写程 序的标题等喜欢的内容。 （2）domains(领域）：定义开始在 Predicates(谓词）中所使用的变量。 （3） Predicates(谓词）：定义关系。
（4）clauses
（5）goal
PROLOG程序的组成： （1）子句部分（CLAUSES)
可以放置所有的构成程序的事实和规则。 一个已知断言的子句必须被一起放在子句部分， 一定次序的子句定义了一个谓词，这被称为程序。 当试着去实现一个目标时，Visual Prolog将从 子句部分的顶步开始，它搜索时查看每一个事实和 规则。 当Visual Prolog顺着子句部分执行时，它把内 部的指针放在匹配当前的子目标的每个子句上。 如果不只是一个答案，Visual Prolog将回到集 合指针的开始并且寻找另外的匹配。
Prolog语言及程序设计
Prolog语言及程序设计Prolog语言及程序设计1、引言1.1 Prolog语言简介1.2 Prolog的优势与应用领域2、Prolog基础2.1 Prolog程序的结构2.2 术语与句子2.2.1 常量、变量和原子2.2.2 复合术语2.2.3 句子和目标2.3 规则和谓词2.3.1 Prolog规则的语法和语义 2.3.2 Prolog谓词的定义和使用 2.4 查询与回溯2.4.1 Prolog查询的语法和语义3、Prolog程序设计技巧3.1 递归与迭代3.1.1 递归的概念和应用3.1.2 迭代的概念和应用3.2 剪枝与剪掉3.2.1 剪枝的定义和使用3.2.2 剪掉的概念和应用3.3 列表与数据结构3.3.1 列表的操作和应用3.3.2 数据结构的定义和应用4、Prolog高级技术4.1 副作用和状态4.1.1 副作用的概念和应用 4.1.2 状态的定义和应用4.2 元编程和反射4.2.1 元编程概念和应用4.3 异常处理4.3.1 异常处理的机制和应用4.3.2 Prolog中的异常处理实现5、Prolog在领域的应用5.1 专家系统5.2 自然语言处理5.3 智能搜索和规划6、Prolog与其他编程语言的对比与结合6.1 Prolog与函数式编程语言的对比 6.2 Prolog与面向对象编程语言的对比 6.3 Prolog与逻辑编程语言的对比6.4 Prolog与传统编程语言的结合实例7、附件- 附件1：Prolog编程示例代码- 附件2：Prolog程序调试工具介绍8、法律名词及注释- 法律名词1：，指X相关法律的术语，具体含义见附件X 中法律全文。
- 法律名词2：，指X相关法律的术语，具体含义见附件X 中法律全文。
9、结束语本文档旨在详细介绍Prolog语言及程序设计的基本概念、技巧和应用领域，并提供实际示例以便读者更好地理解和运用Prolog编程。
如有任何疑问或需进一步探讨，请参考附件中的相关资源或查阅维基百科等专业参考资料。
Prolog语言及程序设计
Prolog语言及程序设计Prolog语言及程序设计Prolog是一种基于逻辑语言的编程语言，它强调使用逻辑规则和事实来构建程序。
Prolog的名字来源于“Programming in Logic”的缩写，它的设计目标是提供一种能够实现逻辑推理和问题求解的编程范式。
Prolog的核心特点是它的基于谓词逻辑的语法结构。
在Prolog 中，程序由一系列事实和规则组成。
事实是关于对象的陈述，而规则则描述了对象之间的关系和条件。
Prolog程序可以通过提出问题并利用逻辑推理来求解这些问题。
Prolog程序的基本单位是“谓词”。
谓词可以理解为对应于逻辑断言的过程。
在Prolog中，谓词可以是一个事实或者是一个规则。
一个简单的谓词可以写作“father(john, chris)”表示“john是chris的父亲”。
程序员可以定义自己的谓词，并通过事实和规则的组合来实现复杂的逻辑推理。
在Prolog中，用户可以通过定义自己的规则和事实来描述问题的领域和逻辑关系。
一旦定义好了事实和规则，用户就可以提出问题并通过Prolog的推理引擎来获取解答。
Prolog的推理引擎在处理问题时会根据已知的规则和事实进行前向或后向的推理，最终得到问题的解答。
Prolog的程序设计方式与传统的命令式编程有很大的区别。
在传统的编程中，程序员需要指定具体的步骤和执行顺序。
而在Prolog中，程序员只需要描述问题的领域和逻辑关系，由Prolog 的推理引擎来自行推导出解答。
这种基于逻辑推理的编程方式使得Prolog在处理复杂问题时具有一定的灵活性和优势。
，Prolog是一种基于逻辑语言的编程语言，强调使用逻辑规则和事实来构建程序。
它的语法结构基于谓词逻辑，用户可以通过定义谓词和规则，以及提出问题来实现逻辑推理和问题求解。
Prolog 在、自然语言处理等领域有着广泛的应用，其基于逻辑推理的编程方式使得它在处理复杂问题时具有灵活性和优势。
Prolog语言及程序设计
下面这个样子： people(d). people(a). people(b). people(c).
assertz(X)
和asserta/1的功能类似，只不过它把X子句追加为最后一个子句。
PROLOG语言简介
PROLOG(Programming in Logic)是当代最有影响的人 工智能语言之一，它是一种以逻辑推理为基础的逻辑 型程序设计语言。由于该语言很适合表达人的思维和 推理规则，在自然语言理解、机器定理证明、专家系 统等方面得到了广泛的应用，已经成为人工智能应用 领域的强有力的开发语言。
在Y房间中，并且X可食。”
规则的搜索原理
首先，Prolog将把目标和规则的子句的头部（head） 进行匹配，如果匹配成功，Prolog就把此规则的body 部分作为新的目标进行搜索。
实际上规则就是多层的询问。第一层由原始的目标组 成，从下一层开始就是由与第一层的目标相匹配的规 则的Body中的子目标组成。
２、规则
规则由几个互相有依赖性的简单句（谓词）组成，用来描述事实之间的依赖关系。从形式上 看，规则由左边表示结论的后件谓词和右边表示条件的前提谓词组成。
例如，bird(X):-animal(X),has(X,feather). 表示凡是动物并且有羽毛，那么它就是鸟。
３、目标（问题）
把事实和规则写进Prolog程序中后，就可以向Prolog询问有关问题的答案，询问的问题就是 程序运行的目标。目标的结构与事实或规则相同，可以是一个简单的谓词，也可以是多个谓 词的组合。
PROLOG开发环境
第6章 PROLOG语言
注意4：张学友和王菲的顺序也没有特别的规定，你完全
可以把他们换个位置：爱(王菲,张学友).
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第6章 PROLOG语言
2、规则的表达：即，那么情侣的概念怎么定义呢？ 情侣(某人甲,某人乙):-爱(某人甲,某人乙),爱(某人乙,某人
甲). :-在prolog中表示“如果”的意思 。 规则：lovers(X,Y):-love(X,Y),love(Y,X). 3、如果把上面的程序调入prolog解释器然后就可以对以
但这些PROLOG语言版本属顺序逻辑程序设计语言。 目前的常用 PROLOG环境有：Visual Prolog 、Amzi!
Prolog、SWI Prolog、Turbo Prolog、B Prolog 、Strawberry Prolog、Sicstus Prolog、EZY Prolog 等。
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第6章 PROLOG语言
第6章 PROLOG语言
6.1 PROLOG语言概述 6.2 PROLOG语言的结构 6.3 PROLOG语言的内部谓词 6.4 PROLOG语言的搜索策略 6.5 谓词！的讨论 6.6 PROLOG程序设计 6.7 PROLOG语言与C语言的连接
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第6章 PROLOG语言
上的程序进行询问。 prolog解释器的提示符号为“?-”，你只需要在在这个提
示符后面输入自己的句子就可以了。
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完整的可运行的prolog程序如下： love(zhangxueyou,wanfei). love(zhangxueyou,zouhuimin). love(wanfei,xietinfen). love(zouhuimin,zhangxueyou). love(xietinfen,wanfei). love(xietinfen,zouhuimin). love(liudehua,zouhuimin). lovers(X,Y):-love(X,Y),love(Y,X).
第6章 PROLOG语言
到目前为止，PROLOG语言是两种主要的人工智能程序设 计语言之一（另一个是LISP）。本章对PROLOG语言做 一描述，并讨论几个例子，使大家了解PROLOG语言及 其特点，并能编写简单的PROLOG程序。
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第6章 PROLOG语言
6.1.1 PROLOG语言的发展 PROLOG(Programming in Logic)语言是一种以逻辑
注意1：prolog是不允许使用除了基本字符以外字符的， 上面的句子必须写成love(zhangxueyou,wanfei).，电脑 才能够真正的理解。
注意2：最末尾的“.”一定不能掉，它表示一个句子结束。
注意3：上面词汇对于电脑来说并没有真正的含义，所以 我们完全可以用 ai(zxy,wf).来表达这个关系 。
表的一般形式是［x1,x2,…,xn］表的分量可以是原子， 结构也可以是表。
其中xi(i=1,2,…,n)为PROLOG的项，一般要求同一个表 的元素必须属于同一领域。不含任何元素的表称为空 表，记为［ ］。
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第6章 PROLOG语言
例如下面就是一些合法的表。 ［1,2,3］ ［apple,orange,banana,grape,cane］ ［"PROLOG","MAENS","PROGRAMMING","in logic"］ ［［a,b］,［c,d］,［e］］ ［］
(3)表达式
PROLOG提供了五种最基本的算术运算：加、减、乘、除和取模，相 应运算符号为+、-、*、/、mod。这五种运算的顺序为：*、/、 mod优先于+、-。同级从左到右按顺序运算，括号优先。算术表达