人工智能程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言課件

人工智能程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言2023/10/19華北電力大學(xué)2內(nèi)容綜述函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LISP邏輯性程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言PROLOGPROLOG程序設(shè)計(jì)2023/10/19華北電力大學(xué)3內(nèi)容綜述函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LISP邏輯性程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言PROLOGPROLOG程序設(shè)計(jì)2023/10/19華北電力大學(xué)4綜述人工智能所解決的問題并非一般的數(shù)值計(jì)算或數(shù)據(jù)處理問題是要實(shí)現(xiàn)對(duì)腦功能的模擬和再現(xiàn)人工智能程序面向問題面向邏輯支持知識(shí)表示能描述邏輯關(guān)系和抽象概念處理對(duì)象更多的是知識(shí)，或者說(shuō)是符號(hào)常規(guī)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言受限2023/10/19華北電力大學(xué)5綜述人工智能程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言函數(shù)型語(yǔ)言邏輯性語(yǔ)言面向?qū)ο笳Z(yǔ)言混合型語(yǔ)言2023/10/19華北電力大學(xué)6綜述-函數(shù)型語(yǔ)言函數(shù)型語(yǔ)言

LISP是一種函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。LISP程序由一組函數(shù)組成，程序的執(zhí)行過(guò)程就是一系列的函數(shù)調(diào)用和求值過(guò)程。但LISP還不是純函數(shù)型語(yǔ)言，準(zhǔn)確地講，它是基于λ--函數(shù)的語(yǔ)言。除LISP外，20世紀(jì)70年代J.Backus還提出了一種稱為FP的所謂純函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。但該語(yǔ)言現(xiàn)在還限于理論研究，實(shí)現(xiàn)上還存在一定困難。2023/10/19華北電力大學(xué)7綜述-邏輯型語(yǔ)言邏輯型語(yǔ)言邏輯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言起源于PROLOG（PROgramminginLOGic）。PROLOG語(yǔ)言首先由法國(guó)馬塞大學(xué)的Colmerauer和它的研究小組于1972年研制成功，后來(lái)在歐洲得到進(jìn)一步發(fā)展。特別是1981年日本宣布要以PROLOG作為他們正在研制的新一代計(jì)算機(jī)——智能計(jì)算機(jī)的核心語(yǔ)言，更使PROLOG舉世矚目，迅速風(fēng)靡世界。2023/10/19華北電力大學(xué)8綜述-邏輯型語(yǔ)言

現(xiàn)在PROLOG幾乎在人工智能的所有領(lǐng)域都獲得了應(yīng)用,成為與LISP并駕齊驅(qū)的甚至更加流行的智能程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。由于PROLOG語(yǔ)言是一種邏輯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言,因此用它編寫的程序也就是邏輯程序,即在PROLOG程序中一般不需告訴計(jì)算機(jī)“怎么做”,而只需告訴它“做什么”。因此,PROLOG亦屬陳述性語(yǔ)言。與通常的過(guò)程性程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言相比,PROLOG是更高級(jí)的語(yǔ)言。2023/10/19華北電力大學(xué)9綜述-面向?qū)ο笳Z(yǔ)言面向?qū)ο笳Z(yǔ)言

20世紀(jì)80年代以來(lái)，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(ObjectOrientedProgramming，簡(jiǎn)稱OOP)異軍突起，發(fā)展迅速。OOP以其信息隱蔽、封裝、繼承、多態(tài)、消息傳遞等一系列優(yōu)良機(jī)制，大大改善了軟件的復(fù)雜性、模塊性、重用性和可維護(hù)性，有望從根本上解決軟件的生產(chǎn)效率問題。另一方面，由于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的類、對(duì)象、繼承等概念，與人工智能特別是知識(shí)表示和知識(shí)庫(kù)產(chǎn)生了天然的聯(lián)系。

2023/10/19華北電力大學(xué)10綜述-混合型語(yǔ)言混合型語(yǔ)言1.函數(shù)型與邏輯型相結(jié)合的語(yǔ)言

函數(shù)型與邏輯型語(yǔ)言的結(jié)合方式有耦合型和統(tǒng)一型兩類。統(tǒng)一型又可分為具有歸結(jié)語(yǔ)義的函數(shù)型語(yǔ)言和集成式語(yǔ)言兩個(gè)子類。耦合型語(yǔ)言意為將具有歸約語(yǔ)義的函數(shù)型語(yǔ)言和具有歸結(jié)語(yǔ)義的邏輯型語(yǔ)言組合在一起,并在二者之間提供一個(gè)接口而形成的一種混合型語(yǔ)言。其典型代表有：2023/10/19華北電力大學(xué)11綜述-混合型語(yǔ)言(1)LOGLISP。該語(yǔ)言在LISP的基礎(chǔ)上增加了表達(dá)合一、回溯等機(jī)制的系統(tǒng)函數(shù)，從而在保持LISP特色的同時(shí)又有了邏輯程序設(shè)計(jì)能力。(2)FUNLOG。該語(yǔ)言在PROLOG之外又增加了函數(shù)定義機(jī)制,系統(tǒng)以歸結(jié)語(yǔ)義執(zhí)行PROLOG程序,以歸約語(yǔ)義求解函數(shù)。

(3)POPLOG。這是POP-11、PROLOG和LISP的混合型語(yǔ)言,三種成分各有一個(gè)增量式編譯器。具有歸結(jié)語(yǔ)義的函數(shù)型語(yǔ)言又可分為N-語(yǔ)言、F-語(yǔ)言和R－語(yǔ)言。2023/10/19華北電力大學(xué)12綜述-混合型語(yǔ)言2.函數(shù)型與面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的語(yǔ)言

在LISP語(yǔ)言的基礎(chǔ)上再擴(kuò)充面向?qū)ο髾C(jī)制而產(chǎn)生的語(yǔ)言,稱為函數(shù)型的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言(亦稱為面向?qū)ο蟮腖ISP)。這種語(yǔ)言現(xiàn)已成為一個(gè)家族,其中比較著名的有：

(1)Flavors由MIT的LispMachine小組于1979年研制而成,它的基語(yǔ)言是SymbolicsCommonLISP。

(2)LOOPS(Lisp-Object-Oriented

ProgrammingSystem)。它是在InterLisp-D環(huán)境上實(shí)現(xiàn)的基于LISP的OOP語(yǔ)言,由Xerox公司于1983年推出。2023/10/19華北電力大學(xué)13綜述-混合型語(yǔ)言(3)CommonLoops。它是基于CommonLisp的函數(shù)型OOP語(yǔ)言,由Xerox公司于1985年推出。

(4)CLOS(CommonLispObjetcSystem)。它是Xerox公司于1986年推出的一個(gè)CommonLoops與NewFlavors的后繼產(chǎn)品。

(5)CommonObjects。它是由HP公司于1983~1985年實(shí)現(xiàn)的又一個(gè)基于CommonLisp的OOP語(yǔ)言。

(6)OBJ2也是一種面向?qū)ο蟮暮瘮?shù)型語(yǔ)言。2023/10/19華北電力大學(xué)14綜述-混合型語(yǔ)言3.邏輯型與面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的語(yǔ)言

這類語(yǔ)言著名的有:

(1)SPOOL。日本IBM分部于1985年推出的以面向?qū)ο笏枷霐U(kuò)充的PROLOG語(yǔ)言。

(2)Orient84K。Keio大學(xué)于1984年發(fā)表的基于PROLOG和Smalltalk的并行執(zhí)行語(yǔ)言。(3)Vulan。一種面向?qū)ο蟮倪壿嬓驼Z(yǔ)言。2023/10/19華北電力大學(xué)15內(nèi)容綜述函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LISP邏輯性程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言PROLOGPROLOG程序設(shè)計(jì)2023/10/19華北電力大學(xué)16函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LISPLISP是第一個(gè)人工智能程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LIStProcessing，表處理語(yǔ)言1960年由MIT的麥卡錫和他的研究小組設(shè)計(jì)，擅長(zhǎng)表處理，即符號(hào)處理許多人工智能系統(tǒng)用LISP語(yǔ)言編寫LISP被譽(yù)為人工智能的數(shù)學(xué)，是人工智能研究和開發(fā)的主要工具2023/10/19華北電力大學(xué)17

函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LISP

LISP語(yǔ)言的主要特點(diǎn)：LISP程序由一組函數(shù)組成，程序的執(zhí)行過(guò)程是函數(shù)的調(diào)用過(guò)程程序和數(shù)據(jù)在形式上是相同的，即都是符號(hào)表達(dá)式，簡(jiǎn)稱為S─表達(dá)式遞歸是LISP語(yǔ)言的主要控制結(jié)構(gòu)程序以交互方式運(yùn)行2023/10/19華北電力大學(xué)18LISP的程序結(jié)構(gòu)LISP的程序一般由函數(shù)的定義和函數(shù)的調(diào)用兩部分組成。其一般格式為：

(DEFUN(<函數(shù)名>(<形參表>)<函數(shù)體>)(<函數(shù)名>(<形參表>)<函數(shù)體>)

…(<函數(shù)名>(<形參表>)<函數(shù)體>))

(<函數(shù)名><實(shí)參表>)(<函數(shù)名><實(shí)參表>)

…(<函數(shù)名><實(shí)參表>)“DEFUN”是定義函數(shù)的關(guān)鍵字“函數(shù)名”可以是系統(tǒng)的內(nèi)部函數(shù)(名),也可以是用戶用DEFUN定義的函數(shù)(名)2023/10/19華北電力大學(xué)19一個(gè)LISP程序(DEFUNHANOI(abcn)(COND((=n1)(MOVE-DISKac))(T(HANOIacb(-n1))(MOVE-DISKac)(HANOIbac(-n1))))

(DEFUNMOVE-DISK(fromto)(TERPRI)(PRINC″MoveDiskFrom″)(PRINCfrom)(PRINC″To″)(PRINCto))

(HANOI′a′b′c3)兩個(gè)函數(shù)前者調(diào)用后者函數(shù)調(diào)用部分只有一個(gè)函數(shù)調(diào)用2023/10/19華北電力大學(xué)20LISP的基本函數(shù)LISP的函數(shù)一律使用前綴表示方式,分為內(nèi)部函數(shù)(基本或系統(tǒng)函數(shù))和用戶自定義函數(shù)兩類基本函數(shù)的種類有十多個(gè)，僅給出主要的幾類表處理函數(shù)算數(shù)函數(shù)求值與賦值函數(shù)謂詞函數(shù)條件函數(shù)2023/10/19華北電力大學(xué)21表處理函數(shù)表處理是LISP的主要特色，下面僅給出最常用的幾個(gè)：1)CAR函數(shù) 功能 取出表中的表頭。 如 CAR′(LISPLanguageProgram))

返回值 LISP2)CDR函數(shù)功能 取出表中的表尾如 (CDR′(LISPLanguageProgram))

返回值(LanguageProgram)2023/10/19華北電力大學(xué)22表處理函數(shù)3)CONS函數(shù)

功能

將S─表達(dá)式作為表頭加到表中去如

(CONS′My′(LISPLanguageProgram))返回值

(MyLISPLanguageProgram)4)APPEND函數(shù)

功能

將n個(gè)表中的元素合并成一個(gè)新表

如

(APPEND′(TIGERLION)′(DOGCAT))

返回值

(TIGERLIONDOGCAT)5)LIST函數(shù)

功能

把n個(gè)S─表達(dá)式作為元素構(gòu)成一張新表

如

(LIST′YELLOW′RED′BLUE)

返回值

(YELLOWREDBLUE)2023/10/19華北電力大學(xué)23算術(shù)函數(shù)LISP的算術(shù)表達(dá)式也是用函數(shù)表示的，稱為算術(shù)函數(shù)舉例說(shuō)明(+25)表示2+5，返回值為7(-(*48)(/105))表示4×8-10/5，返回值為302023/10/19華北電力大學(xué)24求值與賦值函數(shù)撇號(hào)′是禁止求值函數(shù)QUOTE的簡(jiǎn)寫形式賦值函數(shù)有多個(gè)SET函數(shù)是最基本的一個(gè)功能 把S─表達(dá)式賦給變量例如：

(SET′X′8);X得到值8(SET′Y′(abc));Y得到值(abc)(SET′Z(CDRY);Z得到值(bc)2023/10/19華北電力大學(xué)25謂詞函數(shù)返回值為邏輯值真或假的函數(shù)稱為謂詞函數(shù)真和假分別用T和NIL表示謂詞函數(shù)也有多個(gè)，僅給出常用的幾個(gè)：(1)原子謂詞ATOM

功能 檢測(cè)其參數(shù)是否為原子，是則T，否則NIL

例如：

(ATOM′a);返回T (ATOM′(ab));返回NIL2023/10/19華北電力大學(xué)26謂詞函數(shù)

(2)相等謂詞EQUAL

功能 判斷兩個(gè)參數(shù)是否邏輯相等例如：

(EQUAL′a′a);返回T(EQUAL′(ab)′(ac));返回NIL

(3)判空表函數(shù)NULL

功能 判斷參數(shù)是否為空表，是則返回T，否則返回NIL2023/10/19華北電力大學(xué)27條件函數(shù)條件函數(shù)類似于分支語(yǔ)句，其作用是控制程序的流程

格式 (COND(P1e1) (P2e2) … (Pnen))

其中Pi(i=1,...,n)為謂詞，ei(i=1,...,n)為一個(gè)或多個(gè)S─表達(dá)式

功能 如果P1為真，則COND函數(shù)的值為e1。否則，判斷P2，……直到某個(gè)Pi真為止，然后將對(duì)應(yīng)的ei作為函數(shù)值。若沒有一個(gè)Pi的值為非NIL，則COND的返回值為NIL。特別地，Pi也可以為邏輯常量T，這時(shí)則對(duì)其對(duì)應(yīng)的各表達(dá)式求值，并把最后一個(gè)表達(dá)式的值作為COND的返回值

2023/10/19華北電力大學(xué)28條件函數(shù)例如：

(COND((NULLx)0)((ATOMx)1)((LISTPx)(LENGTHx)))

其語(yǔ)義是，若x的值為NIL，則COND的返回值為0;若x為原子，則COND的返回值為1;若x的值為表，則COND的返回值為表的長(zhǎng)度2023/10/19華北電力大學(xué)29自定義函數(shù)自定義函數(shù)的格式為：

(DEFUN<函數(shù)名>(<形參表>)<函數(shù)體>)

其中函數(shù)體，又可能是用戶自定義的函數(shù)或LISP基本函數(shù)的某種組合2023/10/19華北電力大學(xué)30例定義求N!的LISP函數(shù)階乘的公式是

n!＝n×(n-1)!1!＝10!＝1其LISP函數(shù)如下：

(DEFUNN!(n)(COND((=n0)1)((=n1)1)(T(*n(N!(-n1))))))該函數(shù)的最后一行中又調(diào)用了它自己→這個(gè)函數(shù)N!是遞歸定義的2023/10/19華北電力大學(xué)31例HANOI（DEFUNHANOI（abcn）

當(dāng)只有一個(gè)盤子時(shí)，直接將a上的盤子移動(dòng)到c上

（COND（（＝n1）（MOVE－DISKac））

其他情況，通過(guò)遞歸，先將柱a上的n－1個(gè)盤子通過(guò)柱c移到柱b上

（T（HANOIacb（－n1））

再將柱a上的一個(gè)盤子移動(dòng)到柱c上

（MOVE－DISKac）

最后再通過(guò)遞歸，將柱b上的n－1個(gè)盤子通過(guò)柱a移動(dòng)到柱c上 （HANOIbac（－n1）））））函數(shù)MOVE-DISK起顯示的作用，表示從柱from到柱to移動(dòng)了一個(gè)盤子

（DEFUNMOVE－DISK（fromto）

TERPRI是回車換行函數(shù)，PRINC是顯示參數(shù)的函數(shù) （TERPRI）

（PRINC”MoveDiskFrom”）

（PRINCfrom）

（PRINC”To”）

（PRINCto））

2023/10/19華北電力大學(xué)32內(nèi)容綜述函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LISP邏輯性程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言PROLOGPROLOG程序設(shè)計(jì)2023/10/19華北電力大學(xué)33邏輯型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言PROLOG1972年，法國(guó)馬賽大學(xué)的Alain.Colmerauer提出了Prolog的雛型1975年，Prolog被用于問題求解系統(tǒng)，此后在許多領(lǐng)域獲得了應(yīng)用，如關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)、定理證明、智能問題求解、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、規(guī)劃生成等領(lǐng)域Prolog語(yǔ)言是以一階謂詞邏輯的Horn子句集為語(yǔ)法，以Robinson的消解原理為工具，加上深度優(yōu)先的控制策略而形成的人工智能通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言2023/10/19華北電力大學(xué)34Horn邏輯文字：原子公式(正文字)或原子公式的否定(負(fù)文字)P,Q,?R子句：若干文字的析取

?P∨Q∨R在數(shù)理邏輯中，霍恩子句（HornClause）是帶有最多一個(gè)肯定文字的子句(文字的析取)Horn子句：子句L1∨L2∨…∨Ln中如果至多只含一個(gè)正文字，那么該子句稱為Horn子句。

Horn子句P∨?Q1∨?Q2∨…∨?Qn通常表示為：P

Q1,Q2,…,Qn2023/10/19華北電力大學(xué)35Horn邏輯Horn子句的類型：過(guò)程：P

Q1,Q2,…,Qn事實(shí)：

P

目標(biāo)：

Q1,Q2,…,Qn空子句：?2023/10/19華北電力大學(xué)36Horn邏輯例:

過(guò)程：AT(dog,x)

AT(Zhang,x)

事實(shí)：AT(Zhang,train)

目標(biāo)：

AT(dog,train)

首先目標(biāo)中過(guò)程調(diào)用AT(dog,train)與過(guò)程名AT(dog,x)匹配，合一為{train/x}，調(diào)用過(guò)程AT(Zhang,x)，從而產(chǎn)生新目標(biāo)

AT(Zhang,train)，與事實(shí)匹配，產(chǎn)生目標(biāo)?。因而調(diào)用成功，輸出“是”。2023/10/19華北電力大學(xué)37Prolog的基本特點(diǎn)Prolog既是一種邏輯程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，又是一個(gè)邏輯系統(tǒng)Prolog是一種描述性語(yǔ)言，是一種面向問題的語(yǔ)言，只需要告訴它要做什么，即給出問題的形式描述，而不需要知道應(yīng)該如何做Prolog完全依靠匹配、回溯來(lái)進(jìn)行搜索Prolog有很強(qiáng)的描述能力2023/10/19華北電力大學(xué)38內(nèi)容綜述函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言LISP邏輯性程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言PROLOGPROLOG程序設(shè)計(jì)PROLOG語(yǔ)句PROLOG程序PROLOG程序的運(yùn)行機(jī)理其它2023/10/19華北電力大學(xué)39PROLOG的語(yǔ)句PROLOG語(yǔ)言只有三種語(yǔ)句，分別為:事實(shí)(fact)規(guī)則(rule)問題(question)

2023/10/19華北電力大學(xué)40事實(shí)(fact)格式 <謂詞名>(<項(xiàng)表>).謂詞名是以小寫英文字母打頭的字母、數(shù)字、下劃線等組成的字符串項(xiàng)表是以逗號(hào)隔開的項(xiàng)序列例如：student(john).like(mary,music).功能一般表示對(duì)象的性質(zhì)或關(guān)系

作為特殊情形，事實(shí)也可以只有謂詞名而無(wú)參量例如：abc.repeat.2023/10/19華北電力大學(xué)41規(guī)則(rule)格式<謂詞名>(<項(xiàng)表>):-<謂詞名>(<項(xiàng)表>){,<謂詞名>(<項(xiàng)表>)}.“:-”號(hào)表示“if”

左部的謂詞是規(guī)則的結(jié)論（亦稱為頭）右部的謂詞是規(guī)則的前提（亦稱為體）{}表示零次或多次重復(fù)逗號(hào)表示and(邏輯與)例如：bird(X):-animal(X),has(X,feather).grandfather(X,Y):-father(X,Z),father(Z,Y).功能一般表示對(duì)象間的因果關(guān)系、蘊(yùn)含關(guān)系或?qū)?yīng)關(guān)系作為特殊情形，規(guī)則中的謂詞也可以只有謂詞名而無(wú)參量例如：run:-start,step1(X),step2(X),end.2023/10/19華北電力大學(xué)42問題(question)格式

?-<謂詞名>(<項(xiàng)表>){,<謂詞名>(<項(xiàng)表>)}.

例如：

?-student(john).?-like(mary,X).功能問題表示用戶的詢問，是程序運(yùn)行的目標(biāo)

2023/10/19華北電力大學(xué)43Prolog的一些內(nèi)建謂詞Prolog提供了一些有用的內(nèi)建謂詞(Built-inPredicates)內(nèi)建謂詞和用戶定義謂詞使用方式類似常用內(nèi)建謂詞等價(jià)謂詞：=永真和永假：true;fail載入程序文件：consult/1終端輸出write/1;nl/02023/10/19華北電力大學(xué)44PROLOG程序PROLOG程序一般由一組事實(shí)、規(guī)則和問題組成。問題是程序執(zhí)行的起點(diǎn)，稱為程序的目標(biāo)。例如下面就是一個(gè)PROLOG程序。

likes(bell,sports).likes(mary,music).likes(mary,sports).likes(jane,smith).friend(john,X):-likes(X,reading),likes(X,music).friend(john,X):-likes(X,sports),likes(X,music).?-friend(john,Y).四條事實(shí)兩條規(guī)則一個(gè)問題2023/10/19華北電力大學(xué)45PROLOG程序的運(yùn)行機(jī)理PROLOG程序的運(yùn)行是從目標(biāo)出發(fā)，并不斷進(jìn)行匹配、合一、歸結(jié)，有時(shí)還要回溯，直到目標(biāo)被完全滿足或不能滿足時(shí)為止匹配？合一？回溯？2023/10/19華北電力大學(xué)46PROLOG程序的運(yùn)行機(jī)理自由變量與約束變量PROLOG中稱無(wú)值的變量為自由變量，有值的變量為約束變量一個(gè)變量取了某值就說(shuō)該變量約束于某值或者說(shuō)該變量被某值所約束或者說(shuō)該變量被某值實(shí)例化了2023/10/19華北電力大學(xué)47PROLOG程序的運(yùn)行機(jī)理匹配合一：指兩個(gè)謂詞的名相同，參量項(xiàng)的個(gè)數(shù)相同，參量類型對(duì)應(yīng)相同，并且對(duì)應(yīng)參量項(xiàng)滿足下列條件之一(1)如果兩個(gè)都是常量，則必須完全相同(2)如果兩個(gè)都是約束變量，則兩個(gè)約束值必須相同(3)如果其中一個(gè)是常量，一個(gè)是約束變量，則約束值與常量必須相同(4)至少有一個(gè)是自由變量例如：下面的兩個(gè)謂詞

pre1(“ob1”,“ob2”,Z).pre1("ob1",X,Y).

只有當(dāng)變量X被約束為"ob2"，且Y、Z的約束值相同或者至少有一個(gè)是自由變量時(shí)，它們才是匹配合一的2023/10/19華北電力大學(xué)48PROLOG程序的運(yùn)行機(jī)理回溯在程序運(yùn)行期間，當(dāng)某一個(gè)子目標(biāo)不能滿足（即謂詞匹配失?。r(shí)，控制就返回到前一個(gè)已經(jīng)滿足的子目標(biāo)（如果存在的話），并撤消其有關(guān)變量的約束值，然后再使其重新滿足。成功后，再繼續(xù)滿足原子目標(biāo)。如果失敗的子目標(biāo)前再無(wú)子目標(biāo)，則控制就返回到該子目標(biāo)的上一級(jí)目標(biāo)（即該子目標(biāo)謂詞所在規(guī)則的頭部）使它重新匹配?；厮菀彩荘ROLOG的一個(gè)重要機(jī)制2023/10/19華北電力大學(xué)49設(shè)所給的詢問是

?-friend(john,Y).(john和誰(shuí)是朋友?)

則求解目標(biāo)為

friend(john,Y).

這時(shí)，系統(tǒng)對(duì)程序進(jìn)行掃描，尋找能與目標(biāo)謂詞匹配合一的事實(shí)或規(guī)則頭部。顯然，程序中前面的四條事實(shí)均不能與目標(biāo)匹配，而第五個(gè)語(yǔ)句的左端即規(guī)則PROLOG程序的運(yùn)行過(guò)程2023/10/19華北電力大學(xué)50friend(john,X):-likes(X,reading),likes(X,music).

頭部可與目標(biāo)謂詞匹配合一。但由于這個(gè)語(yǔ)句又是一個(gè)規(guī)則，所以其結(jié)論要成立則必須其前提全部成立。于是，對(duì)原目標(biāo)的求解就轉(zhuǎn)化為對(duì)新目標(biāo)

likes(X,reading),likes(X,music).

的求解。這實(shí)際是經(jīng)歸結(jié)，規(guī)則頭部被消去，而目標(biāo)子句變?yōu)?/p>

?-likes(X,reading),likes(X,music).

現(xiàn)在依次對(duì)子目標(biāo)

likes(X,reading)和likes(X,music)求解PROLOG程序的運(yùn)行過(guò)程2023/10/19華北電力大學(xué)51

子目標(biāo)的求解過(guò)程與主目標(biāo)完全一樣，也是從頭對(duì)程序進(jìn)行掃描，不斷進(jìn)行測(cè)試和匹配合一等，直到匹配成功或掃描完整個(gè)程序?yàn)橹??？梢钥闯?，?duì)第一個(gè)子目標(biāo)like(X,reading)的求解因無(wú)可匹配的事實(shí)和規(guī)則而立即失敗，進(jìn)而導(dǎo)致規(guī)則

friend(john,X):-likes(X,reading),likes(X,music).的整體失敗。于是，剛才的子目標(biāo)

likes(X,reading)和likes(X,music)PROLOG程序的運(yùn)行過(guò)程2023/10/19華北電力大學(xué)52

被撤消，系統(tǒng)又回溯到原目標(biāo)friend(john,X)

這時(shí)，系統(tǒng)從該目標(biāo)剛才的匹配語(yǔ)句處（即第五句）向下繼續(xù)掃描程序中的子句，試圖重新使原目標(biāo)匹配，結(jié)果發(fā)現(xiàn)第六條語(yǔ)句的左部，即規(guī)則

friend(john,X):-likes(X,sports),likes(X,music).

的頭部可與目標(biāo)為謂詞匹配。但由于這個(gè)語(yǔ)句又是一個(gè)規(guī)則，于是，這時(shí)對(duì)原目標(biāo)的求解，就又轉(zhuǎn)化為依次對(duì)子目標(biāo)

likes(X,sports)和likes(X,music)PROLOG程序的運(yùn)行過(guò)程2023/10/19華北電力大學(xué)53

的求解。這次子目標(biāo)likes(X,sports)與程序中的事實(shí)立即匹配成功，且變量X被約束為bell。于是，系統(tǒng)便接著求解第二個(gè)子目標(biāo)。由于變量X已被約束，所以這時(shí)第二個(gè)子目標(biāo)實(shí)際上已變成了

likes(bell,music).

由于程序中不存在事實(shí)likes(bell,music)，所以該目標(biāo)的求解失敗。于是，系統(tǒng)就放棄這個(gè)子目標(biāo)，并使變量X恢復(fù)為自由變量，然后回溯到第一個(gè)子目標(biāo)，重新對(duì)它進(jìn)行求解。由于系統(tǒng)已經(jīng)記住了剛才已同第一子目標(biāo)謂詞匹配過(guò)的事實(shí)的位置，所以重新求解時(shí)，便從下一個(gè)事實(shí)開始測(cè)試。PROLOG程序的運(yùn)行過(guò)程2023/10/19華北電力大學(xué)54

易見，當(dāng)測(cè)試到程序中第三個(gè)事實(shí)時(shí)，第一個(gè)子目標(biāo)便求解成功，且變量X被約束為mary。這樣，第二個(gè)子目標(biāo)也就變成了

likes(mary,music).

再對(duì)它進(jìn)行求解。這次很快成功。由于兩個(gè)子目標(biāo)都求解成功，所以，原目標(biāo)friend(john,Y)也成功，且變量Y被約束為mary(由Y與X的合一關(guān)系)。于是，系統(tǒng)回答：Y=mary

程序運(yùn)行結(jié)束。上面只給出了問題的一個(gè)解。如果需要和可能的話，系統(tǒng)還可把john的所有朋友都找出來(lái)。我們把上述程序的運(yùn)行過(guò)程再用示意圖描述如下：PROLOG程序的運(yùn)行過(guò)程2023/10/19華北電力大學(xué)55圖PROLOG程序運(yùn)行機(jī)理示例PROLOG程序的運(yùn)行過(guò)程②①③④⑤⑥⑦⑧⑨2023/10/19華北電力大學(xué)56循環(huán)Prolog可以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)循環(huán)。例：student(1,'張三',90.2).student(2,'李四',96.5).student(3,'王五',96.4).print:-student(Number,Name,Score),write(Number),write(Name),write(Score),nl,Number=3.print2:-student(Number,Name,Score),write(Number),write(Name),write(Score),nl,Number=2.Prolog可以實(shí)現(xiàn)不計(jì)數(shù)循環(huán)（Do循環(huán)）print1:-student(Number,Name,Score),write(Number),write(Name),write(Score),nl,fail.2023/10/19華北電力大學(xué)57表處理與遞歸表是有若干元素的有序序列，表中元素也可以為表PROLOG中采用一對(duì)方括號(hào)[]把表元素括起來(lái)，每個(gè)元素間用逗號(hào)或空格分開，例如：

[m,n,d,f]在PROLOG內(nèi)引入“｜”符號(hào)，如[H|T]表示一個(gè)以H為首，以T為尾的表例如表[m,n,d,f]中，表頭為m表尾為[n,d,f][apple,orange,banana]apple[orange,banana][[a,b],[c],[d,e]][a,b][[c],[d,e]]['prolog']'prolog'

[][]無(wú)定義無(wú)定義

2023/10/19華北電力大學(xué)58表處理與遞歸例：設(shè)計(jì)一個(gè)能判斷對(duì)象X是表L的成員的程序分析：（1）如果X與L的表頭是同一個(gè)對(duì)象，則X是L的成員（2）如果X是L的表尾的成員，則X是L的成員程序：member(X,[X|Tail]).member(X,[Head|Tail]):-member(X,Tail).2023/10/19華北電力大學(xué)59表處理與遞歸表的拼接程序，即把兩個(gè)表連接成一個(gè)表

append([],L,L).append([H|T],L2,[H|Tn]):-append(T,L2,Tn).例：

:-?-append([1,2,3],[4,5],[1,2,3,4,5]).yes:-?-append([1,2,3],[4,5],[1,2,3,4,5,6]).no2023/10/19華北電力大學(xué)60表處理與遞歸表的輸出

print([]). print([H|T]):-write(H),print(T).?-print([3|[4,5,6,7]]).?-print([1,2,3]).2023/10/19華北電力大學(xué)61表處理與遞歸例：表的倒置 reverse([],[]). reverse([H|T],L):-reverse(T,L1),append(L1,[H],L).:-?-reverse([1,2,3],X).X=[3