Prolog 语言尝试

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最近在看《七周七语言》这本书，其中有讲到 Prolog，感觉它跟平时自己用到的语言完全不同，是声明式的编程语言，因此安装尝试了一下。

什么是声明式编程语言？

我们之前常用的语言例如 JavaScript 等，被称为命令式语言（imperative language）。

命令式语言就像是一本烹饪菜谱，你需要精确告诉计算机如何去完成一项工作…你其实是在列出原料的购物清单，并描述烤蛋糕的详细步骤。

而 Prolog 是一门声明式编程语言（decalarative language）。我们提供事实和推论，Prolog 可以自己计算给出我们想要的推断。

声明式语言更像是一名手艺高超的糕点师，说出你喜欢的蛋糕的特征，让糕点师挑选原料并按照你提供的规则为你烤出蛋糕。

安装 Prolog

自从有了 WSL 以后，我更喜欢在 Windows 上进行编程了，我使用的是 Ubuntu 子系统，这里说一下如何在 Ubuntu 中安装 Prolog。

如果你还不了解 WSL，欢迎读一下我的另一篇博客： https://meixg.cn/2019/05/16/wsl/

Prolog 有很多实现，搜了一下有：B-Prolog, Ciao, ECLiPSe, GNU Prolog, Jekejeke Prolog, Poplog Prolog, P#, Quintus Prolog, SICStus, Strawberry, SWI-Prolog, Tau Prolog, tuProlog, WIN-PROLOG, XSB, YAP。。。

我选择的是 GNU-prolog，http://www.gprolog.org/，仅仅是因为书里是按照这个讲解的。

这里有个坑，Ubuntu 的 apt 中是直接可以搜索到 gprolog 这个包的，安装就可以直接运行。但是当你执行一些简单代码时，会发现有报错。

uncaught exception: error(existence_error(procedure,likes/0),friend/0) (Seven Languages)

搜索了一下，发现 apt 中的 Prolog 有 bug：https://stackoverflow.com/questions/54496409/uncaught-exception-errorexistence-errorprocedure-likes-0-friend-0-seven-la

解决办法是下载源码自己编译：

  1. 首先下载源码：

    1
    wget http://www.gprolog.org/gprolog-1.4.5.tar.gz

  2. 解压

  3. 进入 src 目录

    1
    2
    3
    ./congifure
    make
    sudo make install

就可以了，很简单。

Prolog 的基本构建单元

  • 事实。事实是关于真是世界的基本断言。
  • 规则。规则是关于真实世界中的一些事实的推论。
  • 查询。查询时关于真实世界的一个问题。

我们编写一些事实和规则，就可以进行查询，得到一些推论是不是正确，或者得到一些符合查询条件的结果。比如我们编写：

  • 事实：Babe 是一头猪。
  • 规则：如果一个动物是猪，那么它就喜欢泥巴。
  • 查询：Babe 喜欢泥巴吗？

编写简单 Prolog 代码

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4
5
% 事实
isPig(babe).

% 规则
likeDirt(X) :- isPig(X).

那么我们就可以使用 likeDirt(babe) 来判断 babe 是不是喜欢泥巴了。

接下来看一个稍微难一点的问题，比如地图着色：

prolog-01.jpg

我们需要用红绿蓝三种颜色填充上面的地图，要求相邻州的颜色不同。

先写事实：

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different(red, green). different(red, blue).
different(green, red). different(green, blue).
different(blue, red). different(blue, green).

编写规则：

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5
coloring(A, M, G, T, F) :-
    different(M, T). different(M, A),
different(A, M), different(A, G),
different(A, T), different(A, F),
different(G, F), different(G, T).

接下来我们执行一下试试。

使用 gprolog 执行 Prolog 代码

在安装好 gprolog 后，我们直接执行 prolog，会看到以下界面：

prolog-02.png

我们可以先加载我们的事实和规则文件：

1
['color.pl'].

prolog-03.png

返回 yes 表示加载成功了。之后进行查询：

1
coloring(A, M, G, T, F).

prolog-04.png

我们得到了一个填充方式，当然填充方式可能不止一种，输入 a 可以得到所有结果：

prolog-05.png

总结

Prolog 的这种编程方式，更像是我们在跟程序进行对话，计算过程我们并不知道，Prolog 根据我们输入的事实和规则，自己计算得到了查询结果。