庄周梦蝶

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Logic Programming With Prolog学习笔记(二)

Posted on 2008-05-28 23:07 dennis 阅读(4080) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: 动态语言

第六章:循环

1、一定次数的循环,看代码,与Erlang一模一样:

loop(0).

loop(N):-N>0,write('The value is: '),write(N),nl,

M is N-1,loop(M).

再看一个例子:

output_values(Last,Last):- write(Last),nl,

write('end of example'),nl.

output_values(First,Last):-First=\=Last,write(First),

nl,N is First+1,output_values(N,Last).

2、循环直到条件满足:

go:-loop(start).

loop(end).

loop(X):-X\=end,write('Type end to end'),read(Word),

write('Input was '),write(Word),nl,loop(Word).

通过;/2谓词,可以改写为:

loop:-write('Type end to end'),read(Word),

write('Input was '),write(Word),nl,

(Word=end;loop).


3、使用repeat谓词,这个谓词名称是典型的用词不当,repeat并不重复任何东西,它仅仅是在任何时候执行的时候都是success。那么当回溯到repeat的时候,因为它是成功的,那么就要继续从left->right的求值目标,直到后续的某个目标满足为止,例如:

get_answer(Ans):-

write('Enter answer to question'),nl,

repeat,write('answer yes or no'),read(Ans),

valid(Ans),write('Answer is '),write(Ans),nl.

valid(yes). valid(no).

这个程序检测输入,要求玩家必须输入yes或者no才算结束,在repeatvalid(Ans)之间,如果没有输入yes或者no,将循环多次,直到valid(Ans)目标被满足(也就是输入yes或者no)。回溯到repeat的时候,总是成功,那么就继续求值后续的目标write('answer yes or no'),read(Ans),repeat左边的部分永远不会被回溯到。


4fail谓词,fail谓词求值总是fail,因此强迫回溯开始,例如下面的例子:

dog(fido).

dog(fred).

dog(jonathan).

all_dogs:-

dog(X),write(X),write(' is a dog'),nl,fail.

all_dogs.


谓词all_dogs用于查询数据库中所有的dog,注意,最后的all_dogs.必须存在,不然all_dogs.在查找完所有的dog之后将总是fail


第六章:预防回溯

1cut谓词:用于中止回溯,也可用!号表示。例如下面的例子:

classify(0,zero).
classify(N,negative):-N<0.
classify(N,positive).


用于检验某个数是正、负或者零。执行:

classify(-4,X).
X = negative ;
X = positive

由于不能中止回溯,当classify(N,negative):-N<0.执行后,后续的也将执行,当然,你可以修改为:

classify(0,zero).
classify(N,negative):-N<0.
classify(N,positive):-N>0.

如果用cut谓词更好:

classify(0,zero):-!.
classify(N,negative):-N<0,!.
classify(N,positive).

尽管一些程序可以不通过cut谓词进行修改,但是有一些程序(特别是当一个谓词调用另一个谓词的时候)却是不得不借住cut谓词来中止回溯,才能实现正确的行为。

cut的另一个用途就是确定通常情况下以外的异常,与fail搭配使用,我们知道fail强迫回溯开始

例如有以下事实:

bird(sparrow).
bird(eagle).
bird(duck).
bird(crow).
bird(ostrich).
bird(puffin).
bird(swan).
bird(albatross).
bird(starling).
bird(owl).
bird(kingfisher).
bird(thrush).



假设ostrich不能fly,我们的can_fly谓词可能实现为:

can_fly(ostrich):-fail.
can_fly(X):-bird(X).

但是由于fail强制回溯,那么can_fly(ostrich).还是成功,怎么办呢?用cut:

can_fly(ostrich):-!,fail.
can_fly(X):-bird(X).

cut中止了回溯。



第8章:改变Prolog数据库

1、改变数据库:加入和删除语句

如果删除和加入语句仅仅靠consult和reconsult谓词是低效,因此Prolog提供了BIPs用于删除或者增加数据库中的语句。

如果一个谓词可以被assertz, retract等BIPs修改,那么它必须声明是动态的,否则Prolog将报错。动态声明必须放在谓词声明的前面,最好放在整个程序的前面,声明方式如下:

dynamic(mypred/3).

这就将mypred/3谓词声明为动态,可用BIPs进行增删了。

1)增加语句,通过谓词assertz/1和asserta/1,两者的区别在于:前者将语句加入相应谓词的后面,而后者将语句加入相应谓词的开始处。例如:

?-assertz(dog(fido)).
?-assertz((go:-write('hello world'),nl)).

?-assertz(dog(X)).
?-assertz((go(X):-write('hello '),write(X),nl)).



2) 删除语句,也有两个谓词:retract/1和retractall/1,两者的区别在于:前者接受一个参数,并且是一条语句,删除数据库中第一条与该语 句匹配的语句;后者仅接受语句的head部分,用于删除所有的满足该head的语句。例如,假设数据库中有如下语句:

dog(jim).
dog(fido).
dog(X).

执行

?-retract(dog(fido)).

删除数据库中的第2条语句,执行

?-retract(dog(X)).

却是删除dog(jim).因为这是第一条与(dog(X)匹配的语句,而最后的dog(X).反而得到保留。



retractall(mypred(_,_,_)).删除所有的mypred/3谓词语句。

retractall(parent(john,Y)).删除所有的第一个参数的john的parent/2语句。

retractall(mypred).删除所有的mypred/0谓词。


2、维护事实库,利用文件读写IO谓词,和本章介绍的增删谓词,就用文本文件维护事实库了,具体例子不说了。



第9章:列表处理

1、list在Prolog中是以[]包括的,以,号隔开的term组成,例如[a,b,c,d],空列表就是[]。了解过Erlang或者scheme的朋友,应该对列表很熟悉。Erlang中的列表与Prolog中的列表概念一脉相承。

2、这一章,真没啥好细谈的,列几个BIPs吧

1)member,判断元素是否在列表中

?- member(a,[a,b,c]).
yes

?- member(mypred(a,b,c),[q,r,s,mypred(a,b,c),w]).

yes

如果member的第一个参数是未绑定的变量,那么该变量将从左到右依次绑定列表中的元素。

2)length谓词,确定列表长度,第2个参数如果是变量,将变量绑定为列表参数,如果是数字,就将该数字与长度比较,相等则success,否则fail。

?- length([a,b,c,d],X).
X = 4

?- length([a,b,c],3).
yes

?- length([a,b,c],4).
no

3)reverse谓词,如果两个变量都是list,就判断是否互相倒序,如果一个是变量,一个是list,就将变量绑定为list的倒序:

?- reverse([1,2,3,4],L).
L = [4,3,2,1]
?- reverse(L,[1,2,3,4]).
L = [4,3,2,1]

?- reverse([1,2,3,4],[4,3,2,1]).
yes

4)append谓词,三个参数,如果前两个是list,第三个为变量,那么将变量绑定为两个list合并连接的列表:

?- append([1,2,3,4],[5,6,7,8,9],L).
L = [1,2,3,4,5,6,7,8,9]
?- append([],[1,2,3],L).
L = [1,2,3]


如果前两个参数包括变量,第三个是列表,那么将回溯寻找所有可能的列表组合:

?- append(L1,L2,[1,2,3,4,5]).
L1 = [] ,
L2 = [1,2,3,4,5] ;
L1 = [1] ,
L2 = [2,3,4,5] ;
L1 = [1,2] ,
L2 = [3,4,5] ;
L1 = [1,2,3] ,
L2 = [4,5] ;
L1 = [1,2,3,4] ,
L2 = [5] ;
L1 = [1,2,3,4,5] ,
L2 =[] ;

no


5) findall/3谓词比较有趣,有点类似select的概念,它有三个参数,第一个参数是一个变量或者带变量的表达式,用于确定想要find并且 collect的元素结构,第二个参数是一个goal,用于执行数据库中是否有匹配项,第三个参数是变量,用于绑定最后收集到的匹配的元素列表,例子:

假设我们已经如下事实:

person(john,smith,45,london).
person(mary,jones,28,edinburgh).
person(michael,wilson,62,bristol).
person(mark,smith,37,cardiff).
person(henry,roberts,23,london).



那么执行:

findall(S,person(_,S,_,_),L).

将返回:

L = [smith,jones,wilson,smith,roberts]

L收集了所有person的姓。如果执行:

?- findall([Forename,Surname],person(Forename,Surname,_,_),L).


将返回所有person的姓名组成的列表的列表:

L = [[john,smith],[mary,jones],[michael,wilson],[mark,smith],[henry,roberts]]


这是个非常有用的谓词。



第10章:字符串处理

1、单引号括起来的atom就是字符串,又一个Erlang沿用Prolog的典型,字符串本质上就是anscii码组成的列表,列表跟字符串可以互相转化,通过name/2谓词:

?- name('Prolog Example',L).
L = [80,114,111,108,111,103,32,69,120,97,109,112,108,101]

?-name(A,[80,114,111,108,111,103,32,69,120,97,109,112,108,101]).
A = 'Prolog Example'


2、常用谓词,一般的Prolog系统其实都有字符串扩展谓词,这里提供基本的实现:

1)连接字符串:

join2(String1,String2,Newstring):-
   name(String1,L1),name(String2,L2),
   append(L1,L2,Newlist),
   name(Newstring,Newlist).

转成列表,通过append连接成新的列表,再转成字符串。

2)Trim谓词,去除前后空格字符:

trim([A|L],L1):-A=<32,trim(L,L1).
trim([A|L],[A|L]):-A>32.

trim2(L,L1):-
reverse(L,Lrev),trim(Lrev,L2),reverse(L2,L1).

trim3(L,L1):-trim(L,L2),trim2(L2,L1).
trims(S,Snew):-name(S,L),trim3(L,L1),name(Snew,L1).

真是麻烦呐,与join2是同样的套路。

3)读入一行的readline谓词:

readline(S):-readline1([],L),name(S,L),!.
readline1(Oldlist,L):-get0(X),process(Oldlist,X,L).
process(Oldlist,13,Oldlist).
process(Oldlist,X,L):-
  append(Oldlist,[X],L1),readline1(L1,L).



第11章:高级特性


1、操作符的扩展,通过op/3谓词(略)

2、term的处理,比较有趣的=..操作符,例如:

X=..[member,A,L].

将X绑定为member(A,L).

X=..[colour,red].

X绑定为color(red),=..称为univ操作符(摘要操作符?),用于列表和term之间的相互转化,反过来:

?- data(6,green,mypred(26,blue))=..L.

L将绑定为

L = [data,6,green,mypred(26,blue)]



3、call/1谓词,接受一个call term参数,类似目标执行,例如:

call(write('Hello world')).

输出:

Hello worldyes


可执行多个term:

?-call(write('Hello world'),nl).

Hello world

yes


call跟=..联合调用:

?- X=..[write,'hello world'],call(X).
hello worldX = write('hello world')



4、functor/3谓词:当第一个参数是atom或者compound term或者某个绑定了类似值的变量,第二和第三个参数是未绑定变量,那么第二个参数变量将绑定为第一个参数的functor,第三个参数变量绑定为第一个参素的arity,举例子说明:

?- functor(write('hello world'),A,B).
A = write ,
B = 1

?- functor(start,F,A).
F = start ,
A = 0

?- functor(a+b,F,A).
F = + ,
A = 2

显然,atom的arity是0。反过来,如果第一个参数是未绑定变量,后两个参数已知:

?- functor(T,person,4).
T = person(_42952,_42954,_42956,_42958)
?- functor(T,start,0).
T = start


5、arg/3谓词,根据第一个参数数值,取第二个参数term的相应位置的参数,例如:

?- arg(3,person(mary,jones,doctor,london),X).
X = doctor

X绑定为person(mary,jones,doctor,london)的第3个参数。


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