[科普中国]-PROLOG程序设计语言

关于Prolog

Prolog(Programing in Logic)的第一个系统是1972年开发的。它是一种典型的逻辑型语言，其理论基础是一阶谓词逻辑，重点在于对象问的逻辑描述，因而又称描述性语言。编写的程序是由说明程序应达到目标的逻辑说明组成的，程序员只需说明达到程序目标的逻辑方法，而不必说明程序执行的步骤，所以又有人把Prolog称为面向目标的语言。Prolog程序设计不是描述计算机“如何做”，而是描述计算机要“做什么”，至于如何做，则由Prolog语言自己完成。这说明Prolog语言在向自动求解方面迈进了一大步。Prolog的基本机制是匹配、递归定义、自动回溯和控制回溯。程序接近于自然语言、文法简捷、逻辑性强、易写易读、便于学习使用、易于正确性证明。

日本在开展第五代计算机计划时，曾经把Prolog语言作为核心语言使用。目前Prolog语言已广泛应用于关系数据库、抽象问题求解、数理逻辑、符号处理、定理证明、自然语言理解、专家系统以及人工智能的许多领域。在国内流行的Prolog语言主要版本有：纯Prolog、Prolog II、Arity Prolog、Wisdom Pmlog、Micro Prolog、PDC(Turbo，Visual) Prolog、SWI Prolog、B-Prolog、Dec一10 Prolog、MP Pmlog、PDP一11 UNIX Prolog和Quintus Prolog等。

Turbo PrologTurbo Prolog由美国Prolog开发中心(Pmlog Development Center，PDC)1986年开发成功，Borland公司对外发行，其1.0、2.0和2.1版本取名为Turbo Pmlog，主要为IBM PC系列及其兼容微机研制的一种编译型Prolog系统，也可在MS—DOS环境下运行。

PDC Prolog1990年后，PDC推出新的版本，更名为PDC Prolog 3．0和3．2。它把运行环境扩展到OS/2操作系统，并且向全世界发行。它的主要特点是：

(1)速度快，内存要求小。编译及运行速度都很快，编译时采用累积的方式，把整个源代码编译成机器代码，可产生与Pascal、C语言非常的紧凑代码，编译中发现错误能自动回到编辑状态，指出出错位置，修改后原来已编译好的部分基本不动，效率大为提高。

(2)用户界面友好。集编辑、编译、链接、调试等功能为一体，按多窗口菜单和系统提示，边上机边学习，可方便快速地进行应用开发，能自动连接生成目标文件，同时能对源代码进行跟踪调试。

(3)内部谓词丰富独特，提供了强有力的外部数据库系统，用屏幕、窗口、颜色、声音、图形、绝对地址存取、数据端口等控制，编写出图文并茂的程序。

(4)具有强大的图形功能。支持与Turbo C和Turbo Pascal同样的图形功能。

(5)集成式、模块化的程序开发环境，可将多个程序模块联结成一个可执行的程序，能与C、Pascal、Fortran、汇编、dBASE III等语言实现自然和谐的联结，可与DOS交互。可产生能从其他语言调用Prolog的子程序，也可从Prolog中调用其他语言产生的子程序。

(6)提供了一个用PDC Prolog编写的Prolog解释起源代码。用户可以用它研究Prolog的内部机制，并创建自己的专用编程语言、推理机、专家系统外壳或程序接口。

Visual PrologVisual Prolog是基于Prolog语言的可视化集成开发环境，是PDC推出的基于Windows环境的智能化编程工具，也是一个可以制作界面的Prolog，已经推出版本4．x、5．X、6．X和7．x。它的基本Prolog语句同DOS下的Turbo Prolog相似，曾使用过Turbo Prolog的人很容易就能上手，原DOS下的Prolog源程序也很容易移植。这个Prolog版本需要对谓词以及数据进行声明，就像c语言一样。因此在使用的时候比较复杂，不过更加适合编制较大的程序。

Visual Prolog为编译型执行，运行速度比解释型Prolog快，源程序可编译为独立执行的可执行程序，也可发布为动态链接库供VB、VC、Delphi等调用，为开发者提供更灵活的组合开发方式。

Visual Prolog具有模式匹配、递归、回溯、对象机制、事实数据库和谓词库等强大功能。它包含构建大型应用程序所需要的一切特性：图形开发环境、编译器、连接器和调试器，支持模块化和面向对象程序设计，支持系统级编程、文件操作、字符串处理、位级运算、算术与逻辑运算，以及与其他编程语言的接口。1

基本语句Prolog语言只有3种基本语句：事实、规则和问题。与命令式编程语言相比，Prolog程序中的问题相当于主程序，规则相当于子程序，而其事实相当于数据。

事实事实用来说明问题中已知对象之间的性质和关系。

例如：likes(1ibai，book)． /*喜欢(李白，书)*/

以上语句是一个名为like的关系，表示对象libai(李白)和book(书)之间有喜欢的关系。末尾“．”表示句子结束。以上语句对计算机来说没有真正的含义，完全可以用“ai(lb，shu)．”来表达这个关系，只要自己清楚ai表示爱，lb表示李白，shu表示书就可以了。

规则规则用来描述事实之间的依赖关系，用来表示对象之间的因果关系、蕴含关系或对应关系。规则左边表示结论，右边表示条件。

例如：bird(X)：一animal(X)，has(X，feather)．/*鸟(X)：一动物(X)，有(X，羽毛)．*/

以上语句表示，凡是动物并且有羽毛，那么它就是鸟。“：一”表示“如果”(if)的意思，可用它来定义规则，它的左边是规则的结论，右边是规则的前提。“，”表示而且(and)的意思，用来分隔两个句子。

问题问题表示用户的询问，它是程序运行的目标，问题是程序执行的起点。问题可以写在程序内部，但是不能与事实及规则排在一起，它需要在程序中单独列出。问题也可以在程序运行时临时给出，运行Prolog程序后，就可以询问有关问题的答案了。

例如：？-student（libai）. /* 李白是学生吗？*/2

特点Prolog语言的语法结构相当简单，但描述能力很强。例如，当事实和规则描述的是某一学科公理．那么问题就是待证的命题；当事实和规则描述的是某些数据和关系，那么问题就是数据查询语句；当事实和规则描述的是某些状态变化规律，那么问题就是目标状态。因此，Prolog语言是一种智能型程序设计语言。

Prolog程序没有特定的运行顺序，程序运行顺序完全按照数理逻辑推导(消解法)的方式进行，而不是由编程序的人决定。Prolog是一种描述型语言，用特定的方法描述一个问题，然后由计算机自动找到这个问题的答案。举个极端的例子．当建立好事实和规则后，只需要把某个问题告诉它．它就会自动查找答案。

Prolog程序中没有if、case、for这样的控制流程语句。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也提供了一些控制程序流程的方法，这些方法和其他语言中的方法有很大区别。

在Prolog程序巾，程序和数据高度统一，很难分清楚哪些是程序，哪些是数据。事实上，Prolog中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。例如，用c语言编写一个计算某个数学表达式的程序很简单(如：a=2+54)；但是如果编写一个C程序．由用户输入表达式，由程序计算出表达式的值，这样的程序编制很困难。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，就需要多方面的技术，因为在C语言中，程序和数据是分开的。

Prolog具有智能数据库功能，它的工作原理与关系数据库基本相同，它是建立在关系数据库的基础上的．它与SQL数据库查询语言有很多相似之处。

递归是一种非常简洁的方式，它能够有效地解决许多难题。在Prolog程序语言中，递归功能得到了充分体现。2