《用于人工智能的Prolog语言PPT》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于人工智能的Prolog语言PPT（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、用于人工智能的Prolog语言,归结原理与Prolog语言,家庭关系程序示例,Turbo Prolog程序结构,表与递归,Prolog 程序分析,本章主要内容：,文件与数据库,字符串处理,回溯及控制,输入与输出,Prolog 是一种逻辑程序设计语言，基于一阶谓词逻辑，是典型的叙述型语言（Declaration Language）。 Prolog语言的特点： (1) 建立在一阶谓词逻辑和归结原理基础上，有自动推理功能。 (2) 用Prolog设计应用程序时，仅需指明领域中各对象间的关系和决策规 则，而应用这些知识的推理由Prolog 完成。 (3) Prolog应用程序，由数据库和规则库组成。
2、(4) Prolog程序设计要做三件事，即说明事实、定义规则、提出问题。,4.1 归结原理与Prolog语言,Prolog 有三种形式的语句：,1.B:- A1,A2,An .,含义是 A1 A2. An B ，相当于A1A2 An B。可视作人工智能系统中的推理规则。也可将该句看作一个过程，B为过程头，是过程名，而A1,A2,An 为过程体。,2.A1,A2,An .,含义是 A1 A2 . An F ，相当于A1A2 An，可视作推理的目标，或称目标子句。,3.B.,含义是公式B无条件地为真。可视作已知的事实。,x(M(x) R(x) M(“张三”) R(“张三”),如三段论：,推理规则：
3、R(X):- M(X).,事实：M(张三).,目标：R(张三).,Prolog语句：,证明公式：( (M(X) R(X) ) M(张三) ) R(张三) 恒真,即证明公式：( ( (M(X) R(X) ) M(张三) ) R(张三) ) 恒假,化成公式集： ( (M(X) R(X) ) M(张三) ) ， R(张三) ,子句集： M(X) R(X) ，M(张三) ) ， R(张三) ,推理规则,事实,目标,子句 B:- A1,A2,An .和子句B.都是仅有一个正文字的子句。称作定子句。,目标子句 A1,A2,An .是没有正文字出现的子句。,定子句和目标子句统成为Horn子句。Prolog
4、子句都是Horn子句。,用Prolog证明三段论：,推理规则：R(X):- M(X).,事实：M(张三).,目标：R(张三).,M(张三).,完整的Prolog程序：,predicates M(symbol) R(symbol) clauses R(X):- M(X). M(zhsan). goal R(zhsan).,运行,4.2 家庭关系程序示例,下图是一个表示家庭关系的实例：,parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).,用Prol
5、og 语句表示为：,完整的Prolog程序：,predicates parent(symbol, symbol) clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).,此程序可以回答的问题：,1.bob是pat的父母吗？parent(bob,pat).,2.liz是pat的父母吗？parent(liz,pat).,3.谁是liz的父母？parent(X,liz).,4.谁是谁的父母？parent(X,Y).,1.系统回答,2.系统
6、回答,3.系统回答,4.系统回答,5.谁是jim的祖父母？,分析：程序中并没有直接的祖父母关系。此问题可分两步：,(1)谁是jim 的父母？假设是Y,(2)谁是Y 的父母？假设是X,X,jim,Y,parent,parent,grandparent,Prolog目标语句：,parent(Y,jim),parent(X,Y).,6.类似的问题可以是：,“谁是tom的孙子？”,prolog目标语句：,parent(tom,X),parent(X,Y).,5.系统回答,6.系统回答,parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(b
7、ob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).,clauses,以上程序说明的几个重要观点：,(1)在Prolog中定义一个关系是容易的，可以通过满足关系的n个对象来表达。,(2)对程序中已定义的关系，用户可以轻而易举地询问Prolog 系统。,(3)关系的对象可以是常量 (如：tom,ann) ，也可以是变量(如：X,Y)。,(4)向系统提出问题，可由一个或多个目标组成。,(5)一个Prolog 程序由一些子句(clauses)组成。每个子句用句号结束。,(6)对一个问题的回答是肯定的或者是否定的，取决于相应的目标是否满足。在肯定回答的情况下，说相应的目
8、标是可满足的，而且这个目标成功了。否则，说目标不可满足，目标失败了。,(7)如果有多个回答都满足目标，那么Prolog 将尽可能多地回答。,Predicates parent(symbol) clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).,male(tom). male(bob). male(jim). female(pam). female(liz). female(pat). female(ann).,在示例程序中，添加
9、有关性别的信息：,在Prolog中定义offspring(后代）关系,对所有的X和Y， Y是X的后代， 如果X是Y的父母。,对应的prolog 语句为：,offspring(Y,X):- parent(X,Y).,子句头,子句体,注意：以上定义的是直接后代关系。,对于间接后代：,对所有的X和Y， Y是X的后代， 如果Z是Y的父母,且 Z是X的后代。,offspring(Y,X):- parent(Z,Y), offspring(Z,X).,对应的prolog 语句为：,X,Y,Z,parent,offspring,offspring,关于sister的规则定义：,predicates pare
10、nt(symbol,symbol) sister(symbol,symbol) female(symbol) male(symbol) clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).,male(tom). male(bob). male(jim). female(pam). female(liz). female(ann). female(pat). sister(X,Y):- parent(Z,X), parent(Z,Y
11、), female(X). goal sister(X,pat).,运行,Pat的姐妹是谁？,predicates parent(symbol,symbol) sister(symbol,symbol) female(symbol) male(symbol) different(symbol,symbol) clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim). male(tom).,male(bob). male(jim). fe
12、male(pam). female(liz). female(ann). female(pat). sister(X,Y):- parent(Z,X), parent(Z,Y), female(X), different(X,Y). different(X,Y):- XY. goal sister(X,pat).,改进的sister规则：,运行,Pat的姐妹是谁？,mother规则：,对所有的X和Y，,X是Y的母亲，,如果X是Y的父母，,并且，X为女性。,用prolog规则表示为：,mother(X,Y):- parent(X,Y), female(X).,predicates parent(
13、symbol,symbol) mother(symbol,symbol) female(symbol) male(symbol) clauses parent(pam,bob). parent(tom,bob). parent(tom,liz). parent(bob,ann). parent(bob,pat). parent(pat,jim).,mother(X,Y):- parent(X,Y), female(X).,male(tom). male(bob). male(jim). female(pam). female(liz). female(ann). female(pat).,go
14、al mother(pat,X).,Pat是谁的母亲？,运行,4.3 Turbo Prolog程序结构,一个Turbo Prolog程序通常包括5个部分。如下：,/*注释 */ domains 域说明 database 数据库说明 predicates 谓词说明 goal 目标说明 clauses 子句说明 /*注释 */,1.域说明部分，说明谓词对象的数据类型。,2.数据库说明部分，包含一些数据库谓词的定义，是说明用于动态数据库管理的谓词。如果程序不需要动态数据库，该部分可省略。,3.谓词说明部分，定义程序中除内部谓词以外的所有谓词。,4.在目标部分，说明程序的目标。一个程序目标可以由多个字
15、目标复合而成。,5.子句部分，列出全部事实和规则，也可看作是程序的静态数据。,/* 程序名 : Wordsmith 文件名 : prog0501.pro */ /* 目 标 : 查找并打印一单词的同义词或反义词。 */ domains word,syn,ant=symbol predicates synonym(word,syn) antonym(word,ant) goal synonym(brave,X), antonym(brave,Y), write(brave 的同义词是: ,X), nl, write(brave 的反义词是: ,Y), nl. clauses synonym(br
16、ave,daring). synonym(honest,truthful). synonym(modern,new). synonym(rare,uncommon). antonym(brave,cowardly). antonym(honest,dishonest). antonym(mordern,ancient). antonym(rare,common).,4.4 Turbo Prolog程序分析,/* 程序名 : Thesaurus 文件名 : prog0502.pro */ /* 目 标 : 建立一个打印单词的同义词和反义词的小词典。*/ domains word, syn1,syn2,syn3, ant1,ant2,ant3=symbol predicates synonym(word,syn1,syn2,syn3) antonym(word,ant1,ant2,ant3) goal synonym(brave,S1,S2,S3), antonym(brave,
