Prolog教程1-基础教程

如果你是一位prolog的新手，希望你首先阅读这篇文章，好对prolog的全局有个了解。在这篇文章中我会把prolog和其他的程序语言做比较，所以希望你已经具有了一定的编程水平。
什么是prolog？
prolog是Programming in LOGic的缩写，意思就是使用逻辑的语言编写程序。prolog不是很高深的语言，相反，比较起其他的一些程序语言，例如c、basic等等语言， prolog是更加容易理解的语言。如果你从来没有接触过计算机编程，那么恭喜你，你将很容易的进入prolog世界。如果你已经是其他语言的高手，你就需要完全丢弃你原来的编程思路，否则是很难掌握prolog的。
一个例子
逻辑思维在我们日常生活中比比皆是，prolog正是把这种思维用文字描述出来的计算机语言。还是首先举个例子吧。
比如一群年轻人正在恋爱，每个人都有自己心中所追求的对象：
 
张学友爱王菲
张学友爱周慧敏
王菲爱谢廷峰
周慧敏爱张学友
谢廷峰爱王菲
谢廷峰爱周慧敏
刘德华爱周慧敏
......
 
我们说两个年轻人要互相都喜爱，他们就算是一对情侣，那么上面的谁和谁是情侣呢？
这应该算是一道最简单逻辑推理题目了，那么我们如何用prolog语言实现呢？
“张学友爱王菲”是一条已知的事实，用prolog语言来表达就是：
爱(张学友,王菲).
?注意1：这里是为了阅读方便才使用汉字的，真正的prolog是不允许使用除了基本字符以外字符的，也就是说，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，更进一步，我们甚至可以用 xxx(a,b).来表达，只要你自己心里清楚xxx表示爱，a表示张学友，b表示王菲就可以了。
?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). 只要你心里清楚它表达的意思就行了，而以后都遵循这种被爱的人在前面的顺序，就不会出错。
其他的事实我就不写了，你可以参照上面的例子自己把已知事实翻译成prolog的语句。
那么情侣的概念怎么定义呢？也很简单！
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，我们使用它来定义规则。上面这句话的意思就是，某人甲和某人乙是情侣的规则就是：某人甲爱某人乙，并且某人乙爱某人甲。上面用来分隔两个爱的句子的“，”表示并且的意思。
当然为了能够让电脑运行，这个句子要改为英文的：
lovers(X,Y):-love(X,Y),love(Y,X).
注意：在prolog中以小写字符开头的字符串代表确知的事物，比如love表示爱这种关系，而zhangxueyou表示张学友。而以大写字母开头的字符串表示未确定的事物，翻译成汉语就是某某。
完整的可运行的prolog程序如下：（我的拼音不好，要是什么人的名字拼写错了，请原谅：）

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).
 
 
我们可以看出来，完整的prolog程序是有事实和规则组成的。事实用来储存一些数据，而规则用来储存某种可以推理出来的关系。
如果把上面的程序调入prolog解释器（关于prolog解释器，在后面有介绍）然后就可以对以上的程序进行询问。
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。让我们来看第一个询问：
?-love(zhangxueyou,wanfei).
事实上我们的询问完全和程序中的第一条事实一样，这个询问是“是非”询问，也就是说电脑回答的答案是yes或者no。上面的询问的含义是：就你所知，张学友爱王菲么？由于我们的程序中间有这样的事实，所以解释器将回答。
yes.
如果我们问：
?-love(zhangxueyou,liudehua).
解释器将回答
no.
因为它没有发现love(zhangxueyou,liudehua).这个事实。
在询问中我们可以使用大写字母代表未知的事物，让解释器找到答案。例如：
?-love(zhangxueyou,X).
这句话询问的是：张学友都喜欢那些人。解释器将给出答案：
X=wanfei；
X=zouhuimin；
no.
注意1：上面的两个“;”是人工输入的，当解释器找到一个答案之后，它将这个答案输出，并且等待用户的进一步输入，如果用户输入“；”，解释器将继续寻找其他的答案，如果输入的是别的符号，解释器将终止查询。
最后那个no.是因为，系统在输出了zouhuimin这个答案以后，用户输入“；”，表示还想知道其他的答案，而解释器又找不到其他的答案了，于是输出no.来终止查询。我们再看一个例子：
 
?-love(X,zouhuimin).
X=zhangxueyou;
X=xietinfen;
X=liudehua;
no.
 
在上面的询问中，我们只涉及到对事实的查询，下面我们来看规则的用法。
 ?- lovers(X,Y).
X = zhangxueyou
Y = zouhuimin ;
X = wanfei
Y = xietinfen ;
X = zouhuimin
Y = zhangxueyou ;
X = xietinfen
Y = wanfei ;
no
 
我们看到lovers(X,Y).找出了系统中所有的恋人。不过每对恋人被显示了两次，这是因为prolog是考虑顺序的，也就是说lovers(a,b).和lovers(b,a).并不等价。这一点在后面的学习中，你会了解。
再看一个例子：
 ?- lovers(wanfei,Y).
Y = xietinfen ;
no
 
询问王菲的恋人，结果是xietinfen。呵呵，还挺聪明的。我们看到同样是lovers，根据其参数不同，功能也不同，这也是prolog的一个大特点。
最后让我们编写一个寻找情敌的规则来结束这一节内容吧。
rival_in_love(X,Y):-love(X,Z),not(love(Z,X)),love(Z,Y).
这段程序可以理解为：Y是X的情敌的条件是：X喜欢Z(代表某个人)，而Z不喜欢X，而Y是Z喜欢的人。哈哈，这不正是情敌的条件嘛。
?- rival_in_love(X,Y).
X = zhangxueyou
Y = xietinfen ;
X = xietinfen
Y = zhangxueyou ;
X = liudehua
Y = zhangxueyou ;
no
 
好了，你自己分析一下为什么会是这样的答案吧。
为什么要prolog
看完上面的例子，不知道是否提起了你对prolog的兴趣。如果你感兴趣的话，那么让我们继续来看prolog能够做一些什么事情吧。
理论上来说使用c语言可以编制任何种类的程序，甚至连prolog语言都是使用c语言编写的。不过对于急于开发应用程序的用户，最关心的是如何最经济最有效率的开发程序，prolog为你多提供了一个选择的余地。
prolog很适合于开发有关人工智能方面的程序，例如：专家系统、自然语言理解、定理证明以及许多智力游戏。曾经有人预言prolog将成为下一代计算机的主要语言，虽然这个梦想目前还很难实现，不过世界上已经有许多prolog的应用实例了。你要坚信，它绝对不是那种只在实验室发挥作用的语言，之所以大多数人都不了解它，是因为它的应用范围比较特殊而已。
prolog有许多不足之处，但是这并不影响它在逻辑推理方面的强大功能，不过最好的方法是使用某种一般语言和prolog结合，一般语言完成计算、界面之类的操作，而prolog则专心实现逻辑运算的操作。例如：你编写一个下棋程序，用prolog来让电脑思考如何下棋，而用Visual Basic来编写界面。我们将在以后介绍这方面的技术。
总之，prolog在许多方面将极大的减少你的编程负担，所以赶快来了解一下它吧， 也许你日后遇到什么难题，可以使用prolog迎刃而解，到那个时候，你就知道今天的学习没有白费了。
prolog的特点
我个人总结了prolog的以下几个特点，因为叫做特点，所以自然要和其他的语言进行比较。
1. prolog程序没有特定的运行顺序，其运行顺序是由电脑决定的，而不是编程序的人。
从这个意义上来说，prolog程序不是真正意义上的程序。所谓程序就是按照一定的步骤运行的计算机指令，而prolog程序的运行步骤不由人来决定。它更像一种描述型的语言，用特定的方法描述一个问题，然后由电脑自动找到这个问题的答案。举个极端的例子，你只需要把某个数学题目告诉它，它就会自动的找到答案，而不像使用其他的语言一样，必须人工的编制出某种算法。
2. prolog程序中没有if、when、case、for这样的控制流程语句
前面已经说了，程序的运行方式有电脑自己决定，当然就用不到这些控制流程的语句了。通常情况下，程序员不需要了解程序的运行过程，只需要注重程序的描述是否全面，不过prolog也提供了一些控制流程的方法，这些方法和其他语言中的方法有很大的区别，希望你在以后的学习当中能够融会贯通。
3. prolog程序和数据高度统一
在prolog程序中，是很难分清楚哪些是程序，哪些是数据的。事实上，prolog中的所有东西都有相同的形式，也就是说数据就是程序，程序就是数据。举一个其他语言的例子：如果想用c语言编写一个计算某个数学表达式的程序很简单(比如：a=2+54)，因为这是一段程序。但是如果想编写一个计算用户输入的表达式的值的程序就很困难了。因为用户输入的是一段数据(字符串)，如果想让c语言处理这个字符串，就需要很多方面的技术。则正是因为在c语言中，程序和数据是分开的。而在prolog就不存在这个问题，你甚至可以很轻松的编写处理其它prolog程序的程序。
4. prolog程序实际上是一个智能数据库
prolog的原理就是关系数据库，它是建立在关系数据库的基础上的。在以后的学习中你会发现它和SQL数据库查询语言有很多相似之处。使用prolog可以很方便的处理数据。
5. 强大的递归功能
在其它的语言中，你也许已经接触过递归程序了。递归是一种非常简洁的方式，它能够有效的解决许多难题。而在prolog中，递归的功能得到了充分的体现，你甚至都会感到惊奇，递归居然又如此巨大的能力。
下一步该怎么做
如果你决定下来要学习prolog了，那么请继续看这里的教程。你要注意哦，这里是目前全球唯一的详细介绍prolog的中文网站。
1.在学习之前，希望你能够搞到比较好的prolog解释器，下一节我将就解释器进行一些讨论。
2.然后你必须熟练的掌握解释器的使用方法。
3. 然后就可以开始阅读我的教程了。
4.当你学习完整个教程以后，希望你能够进入人工智能实例环节，那里有更多的、更有用的prolog编程方法，和有趣的程序。
5.如果你想使用prolog和其它的语言结合起来，编写让人瞠目结舌的又聪明、又漂亮的程序，你就应该仔细研究VB+prolog这一节。
好了，还等什么？ 让我们开始吧。