Язык логического программирования Prolog

В последнее время к разработке ЭС все чаще стал привлекаться язык программирования Пролог [30]. Свое наименование Пролог получил от сокращения «Программирование логики» (PRogramming in LOGic). Математической основой Пролога являются исчисление предикатов преимущественно первого порядка, метод резолюции Робинсона, теория рекурсивных функций.

Основной конструкцией языка (в форме, принятой для Пролога), является импликация:

А← В₁, В₂, …., В_n, называемая правилом, где А₁,В₁,В₂….,В_n – предикаты.

Смысл ее таков «А истинно, если истинно В₁ и истинно В₂ и … и истинно В_n». Например;

РЕЖИМ_УСТАНОВКИ («РЕЖИМ_1») ТИП_НЕФТИ)

(«ЗАПАДНО-СИБИРСКАЯ»)

КОЛ_НЕФТИ (Х),

БОЛЬШЕ (Х,0)

Смысл этого правила: «ЕСЛИ тип нефти – западно – сибирская и количество нефти больше нуля, то технологическая установка работает на первом режиме».

Из приведенной импликации следует два вырожденных случая:

1) А - такая конструкция называется фактором и имеет смысл: «А истинно всегда». Например: ВХОДИТ («УСТАНОВКА - 26», «ЦЕХ № 2»), т.е. установка 26 входит в цех № 2.

2) В₁, В₂, …,В_n – данная конструкция носит название «вопрос» и означает: «Истинно ли В₁ÙВ₂ … ÙВ_n? (знак Ù - конъюнкция)». Например: РЕЖИМ_УСТАНОВКИ («РЕЖИМ_2»), т.е. следует проверить работает ли установка во втором режиме?

Предикаты Пролога имеют вид:

<ИМЯ предиката> (<аргумент 1>, … <аргумент К >)

Имя предиката можно рассматривать как наименование отношения на множестве аргументов. Аргументом являются либо константа (атом, атомическое выражение), либо переменная. Переменные используются для построения более сложных зависимостей:

ВХОДИТ (Х, «ЗАВОД НПЗ1»)ВХОДИТ (Х, «ЦЕХ_№-2»)

Т.е. если некоторый объект (Х) входит цех №2, то он входит в НПЗ1;

ВХОДИТ (Х,У)ВХОДИТ (Х, Z), ВХОДИТ (Z,Y).

Здесь Х входит в У, если Х входит в Z, а Z входит в У.

При использовании переменных «в вопросе» можно получить их значения в качестве результата. Например: РЕЖИМ_УСТАНОВКИ (Х). Если режим установки известен и определен, то в качестве ответа получим логическое «да» или «истинно», а в качестве побочного эффекта получим значение переменной Х, т.е. действующий режим работы установки, например Х= «РЕЖИМ_2».

Неотъемлемым элементом Пролога является рекурсия. В частности, приведенное выше определение предиката ВХОДИТ является рекурсивным, т.е. имя предиката, стоящего в левой части, совпадает с именем хотя бы одного из предикатов, стоящих в правой части. С помощью рекурсии можно реализовать также циклические процессы вычислений.

Существующие системы программирования Пролога имеют большой набор «встроенных» предикатов (т.е. предикатов, понимаемых самим Прологом), которые обеспечивают выполнение арифметических операций, строковую (символьную) обработку, функции ввода-вывода и целый ряд специфических функций. За счет наличия встроенных предикатов язык Пролог можно отнести к универсальным языкам программирования и даже к языкам системного программирования.

Важнейшей особенностью языка Пролог является наличие реляционной базы данных, причем доступ и работа с реляционными отношениями погружены в сам Пролог. Для пользователя эти отношения существуют лишь в виде предикатов. Отмеченное свойство делает Пролог очень удобным средством для описания организационных и технологических структур. Так, на Прологе эффективно реализуются задачи подсистемы «Кадры», выдающие всевозможную информацию о кадровой структуре подразделений и о предприятии в целом. Удобно использовать Пролог и для описания технологической схемы производства со множеством взаимосвязей отдельных узлов (установок) по материальным, энергетическим, информационным и другим потокам.

Здесь не преследовалась цель дать полное описание языка Пролог, поэтому многие элементы языка (такие, как сопоставление, backtracking и др.) нами не рассматривались.

В настоящее время создано большое число различных по эффективности и мощности Пролог – систем, каждая из которых предлагает свой синтаксис языка и свой набор встроенных предикатов. Синтаксис языка определен формой записи Пролог – конструкций: фактов, правил, вопросов, предикатов, атомов, переменных, выражений и т.д.