Пролог (язык программирования)
Пролог | |
---|---|
Семантика | логическое программирование |
Класс языка | язык программирования, декларативный язык программирования и дедуктивный язык программирования[d] |
Появился в | 1972 |
Автор | Alain Colmerauer |
Расширение файлов |
.pl , .pro или .P |
Основные реализации | GNU Prolog, Quintus, SICStus, SWI-Prolog, YAP |
Диалекты | ISO Prolog, Edinburgh Prolog, Turbo Prolog, Visual Prolog |
Испытал влияние | LISP |
Повлиял на | Mercury, Oz, Erlang, Strand |
Пролог (фр. Programmation en Logique) — язык и система логического программирования, основанные на языке предикатов математической логики дизъюнктов Хорна, представляющей собой подмножество логики предикатов первого порядка.
Основными понятиями в языке Пролог являются факты, правила логического вывода и запросы, позволяющие описывать базы знаний, процедуры логического вывода и принятия решений.
Факты в языке Пролог описываются логическими предикатами с конкретными значениями. Правила в Прологе записываются в форме правил логического вывода с логическими заключениями и списком логических условий.
Особую роль в интерпретаторе Пролога играют конкретные запросы к базам знаний, на которые система логического программирования генерирует ответы «истина» и «ложь». Для обобщённых запросов с переменными в качестве аргументов созданная система Пролог выводит конкретные данные в подтверждение истинности обобщённых сведений и правил вывода.
Факты в базах знаний на языке Пролог представляют конкретные сведения (знания). Обобщённые сведения и знания в языке Пролог задаются правилами логического вывода (определениями) и наборами таких правил вывода (определений) над конкретными фактами и обобщёнными сведениями.
Начало истории языка относится к 1970-м годам.[1] Будучи декларативным языком программирования, Пролог воспринимает в качестве программы некоторое описание задачи или баз знаний и сам производит логический вывод, а также поиск решения задач, пользуясь механизмом поиска с возвратом и унификацией.
Развитие
Интерес к Прологу поднимался и затихал несколько раз, энтузиазм сменялся жёстким неприятием. Наиболее высоко был поднят интерес к языку Пролог, как к языку будущего, во время разработок японской национальной программы компьютеры пятого поколения в 1980-х годах, когда разработчики надеялись, что с помощью Пролога можно будет сформулировать новые принципы, которые приведут к созданию компьютеров более высокого уровня интеллекта.
Язык Пролог в 1980-х годах был включен в ряд советских вузовских и школьных учебников информатики для изучения элементов математической логики, принципов логического программирования и проектирования баз знаний и моделей экспертных систем. С этой целью на IBM PC и ряде советских школьных компьютеров были реализованы учебные русскоязычные интерпретаторы Пролога.
В языке Пролог факты описываются в форме логических предикатов с конкретными значениями. Правила вывода описываются логическими предикатами с определением правил логического вывода в виде списка предикатов над базами знаний и процедурами обработки информации.
В настоящее время Пролог, несмотря на неоднократные пессимистические прогнозы, продолжает развиваться в разных странах и вбирает в себя новые технологии и концепции, а также парадигмы императивного программирования. В частности, одно из направлений развития языка (в том числе и в России) реализует концепцию интеллектуальных агентов.
Кроссплатформенность
Пролог реализован практически для всех известных операционных систем и платформ (в том числе для Java и .NET). В число операционных систем входят OS для мэйнфреймов, всё семейство Unix, Windows, OS для мобильных платформ.
Архитектура
Многие современные реализации языка имеют внутреннее расширение за счет ООП-архитектуры. Кроме проприетарных решений также существуют свободные реализации Пролог. Важно, что для языка существует стандарт ISO, принятый как ISO/IEC JTC1/SC22/WG17.
Базовым принципом языка является равнозначность представления программы и данных (декларативность), отчего утверждения языка одновременно являются и записями, подобными записям в базе данных, и правилами, несущими в себе способы их обработки. Сочетание этих качеств приводит к тому, что по мере работы системы Пролога знания (и данные и правила) накапливаются. Поэтому Пролог-системы считают естественной средой для накопления базы знаний и обучения студентов и школьников принципам логического программирования.
Синтаксис
Термы
Программа на Прологе описывает отношения, определяемые с помощью предложений. Как и в любом другом языке, ориентированном на символьные вычисления, предложения выстраиваются из термов, которые в свою очередь подразделяются на атомы, числа, переменные и структуры. Атом, записывается со строчной буквы или заключается в кавычки, когда требуется запись с прописной буквы.
atom 'Atom'
Переменные, записывающиеся с прописной буквы, отличаются от переменных в процедурных языках программирования, они не связаны с конкретной ячейкой памяти, а скорее ближе к математической переменной.
X is 2 + 2.
Структуры представляют собой совокупности термов, заключенные в круглые скобки, в том числе и других структуры. Структура обозначается именем (функтором), которое располагается перед круглыми скобками.
book('Название', '2009', 'Спб', authors('Первый автор', 'Второй автор')).
Еще одной конструкцией являются списки, элементы которых заключаются в квадратные скобки. В основе списков в Пролог лежат связанные списки.
List = [a, b, [c, d], e].
Правила
В чистом Прологе предложения ограничиваются Дизъюнктами Хорна
Вывод :- Условие.
и читаются как: Заголовок ИСТИНА, если Тело ИСТИНА. Тело правила содержит ссылки на предикаты, которые называются целями правила. Встроенные предикаты ,/2
, означающий оператор с двумя аргументами, определяющий конъюнкцию целей и ;/2
определяющий дизъюнкцию.
Факты
Предложения с пустым Телом называются Фактами. Пример факта:
Кот(Иван).
оно эквивалентно правилу:
Кот(Иван) :- ИСТИНА.
Критика
Пролог критикуется в первую очередь за неполную декларативную природу. Создание программ в полностью декларативном стиле практически невозможно, требуется прибегать к процедурным приёмам, что приводит к резкому возрастанию сложности создания и отладки программ, а также плохой контролируемости промежуточных результатов[2].
Новая перспектива
Перспектива развития всемирной Сети, известной как проект Веб 3.0 поддерживает особый интерес к семантике распределенных данных и их обработке декларативными методами. В связи с этим появились концепции языка OWL, основанного на концепции First-Order Logic (FOL)[3], реализацию которой, в свою очередь, можно рассматривать как значительно более расширенную[источник не указан 4908 дней] технику классического Prolog.
Пример
Вычисление наибольшего общего делителя нескольких чисел:[4][5]
% Как запускать.
%
% Проверено с GNU Prolog 1.3.1
%
% # gplc --no-top-level gcd.pro
% # ./gcd 22 33 44 121
% Первое число, второе число, НОД
% Верно то, что НОД (A, 0) = A
gcd2(A, 0, A).
% Верно то, что НОД(A, B) = G,
% когда A>0, B>0 и НОД(B, A % B) = G (% - остаток от деления)
gcd2(A, B, G) :- A>0, B>0, N is mod(A, B), gcd2(B, N, G).
gcdn(A, [], A).
gcdn(A, [B|Bs], G) :- gcd2(A, B, N), gcdn(N, Bs, G).
gcdn([A|As], G) :- gcdn(A, As, G).
:- initialization(main).
str2int([], []).
str2int([S|St], [N|Nt]) :- number_atom(N, S), str2int(St, Nt).
main :-
argument_list(Args),
str2int(Args, Numbers),
gcdn(Numbers, G),
write(G), nl.
Примечания
- ↑ История языка Prolog
- ↑ Себеста Р.У. Основные концепции языков программирования = Concepts of programming languages. — 5-е изд. — М.: Вильямс, 2001. — ISBN 5-8459-0192-8.
- ↑ FOL RuleML: The First-Order Logic Web Language
- ↑ Игорь Пашев - Наибольший общий делитель на Прологе
- ↑ НОД на Прологе
Литература
- Иван Братко. Алгоритмы искусственного интеллекта на языке PROLOG = Prolog Programming For Artificial Intelligence. — М.: Вильямс, 2004. — 640 с. — ISBN 0-201-40375-7.
- Анатолий Адаменко, Андрей Кучуков. Логическое программирование и Visual Prolog (с CD).. — СПб.: «БХВ-Петербург», 2003. — С. 990. — ISBN 5-94157-156-9.
Ссылки
- Статья Prolog в Прогопедии — энциклопедии языков программирования (рус.)
- Международный стандарт ISO для языка Пролог
- tuProlog — основанный на Java облегчённый Пролог
- Русский Пролог — Актор
- Visual Prolog
- Gprolog (GNU Prolog)
- Болгарский Клубничный Пролог
- SWI-пролог