Prolog

Prolog（Programming in Logic的缩写）是一种逻辑编程语言。它建立在逻辑学的理论基础之上，最初被运用于自然语言等研究领域。现在它已广泛的应用在人工智能的研究中，它可以用来建造专家系统、自然语言理解、智能知识库等。

## 历史

Prolog语言的理论基础建立于爱丁堡大学的罗伯特·科瓦尔斯基对霍恩子句（Horn Clause）的程序性解释，最早由艾克斯-马赛大学的Alain Colmerauer与Phillipe Roussel等人于60年代末研究开发。1972年被公认为是Prolog语言正式诞生的年份，自1972年以后，分支出多种Prolog的方言。最主要的两种方言为爱丁堡和艾克斯-马赛。最早的Prolog解释器由Roussel建造，而第一个Prolog编译器则是David Warren编写的。

Prolog一直在北美和欧洲被广泛使用。日本政府曾经为了建造智能计算机而用Prolog来开发ICOT第五代计算机系统。在早期的机器智能研究领域，Prolog曾经是主要的开发工具。

80年代Borland开发的Turbo Prolog，进一步普及了Prolog的使用。1995年确定了ISO Prolog标准。

## 特点

有别于一般的函数式语言，prolog的程式是基于谓词逻辑的理论。最基本的写法是定义物件与物件之间的关系，之后可以用询问目标的方式来查询各种物件之间的关系。系统会自动进行匹配及回溯，找出所询问的答案。

Prolog代码中以大写字母开头的元素是变量，字符串、数字或以小写字母开头的元素是常量。下划线（_）被称为匿名变量。

## 语法示例

事实语句，例如：

```
human(kate).
human(bill).
likes(kate,bill).
```

表示kate和bill是人（human），kate喜欢bill。

规则语句，例如：

```
friend(X,Y):-likes(X,Y),likes(Y,X).
```

表示对于两个对象XY，如果X喜欢Y，且Y喜欢X，那么他们是朋友。

## Prolog范例

范例如下：

### Quicksort

快速排序范例（对list作排序）：

```prolog
/* quicksort2.pl    原始來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Prolog   */
/* quicksort()中的第二個引數帶有排序好的結果　*/
/* 僅為示範，若為gprolog使用者則用內建sort等較佳 */
/* 在gprolog下之編譯例：gplc --min-size quicksort2.pl　*/
/*   執行 quicksort2 後會出現排序結果 [2,9,18,18,25,33,66,77] */

q:- L=[33,18,2,77,66,18,9,25], last(P,_), (quicksort(L,P,_), write(P), nl).    /* 加入last/2會在印P時沒複合項 */

partition([], _, [], []).			/* 此行表空集亦視為分割（分割成空集與空集）*/
partition([X|Xs], Pivot, Smalls, Bigs) :-	/* 原list分成Smalls與Bigs; 此规则保證Smalls集<Pivot且Bigs集>=Pivot */
    (   X @< Pivot ->
        Smalls = [X|Rest],
        partition(Xs, Pivot, Rest, Bigs)
    ;   Bigs = [X|Rest],
        partition(Xs, Pivot, Smalls, Rest)
    ).
 
quicksort([])     --> [].			/* 表empty list視為排序好的list */
quicksort([X|Xs]) -->			/* 此行相當於quicksort([X|Xs],Start,End) :-  此规则讓Start為sorted list */
    { partition(Xs, X, Smaller, Bigger) },	/* 由上行最左端元素為 Pivot */
    quicksort(Smaller), [X], quicksort(Bigger).	/* 此行相當於	quicksort(Smaller,Start,A),
    								A=[X|B],  注意首字母大寫者皆視為變數(list)
								quicksort(Bigger,B,End).  */
:- initialization(q).		/* 啟動q處goals */
```

### sort

下面简洁的排序范例可以体会到为什么AI领域喜用Prolog：

```prolog
/* sortcsj.pl    原始參考：Computer Science  J. Glenn Brookshear   */
/* sortcsj()中的第二個引數帶有排序好的結果　*/
/* 僅為示範，若為gprolog使用者則用內建sort等較佳 */
/* 在gprolog下之編譯例：gplc --min-size sortcsj.pl　*/
/*   執行 sortcsj 後會出現排序結果 [2,9,18,18,25,33,66,77] */

q:- L=[33,18,2,77,18,66,9,25], (sortcsj(L,P), write(P), nl). 

sortcsj(L,S) :-  permutation(L,S), ordered(S).	/* L為原list, S為排序好的list, 此為permutation關係(built-in) */

ordered([]).			/* 表empty list視為排序好的list */
ordered([_|[]]).			/* 只有一元素之list視為排序好的list */
ordered([A|[B|T]]) :- A =< B, ordered([B|T]).	/* 此规则約束所謂的排序好是指前項元素小於或等於後一項元素 */

:- initialization(q).		/* 啟動q處goals */
```

### Russell's paradox

示范罗素悖论在Prolog下会导致堆叠溢位：

```prolog
/* tstpx.pl */
/* 羅素佯謬(羅素悖論)（皇帝新腦 羅杰.彭羅斯 p.120）會導致不停機(使得gprolog產生 stack overflow) */
/* 在gprolog下之編譯例：gplc --min-size tstpx.pl　*/

q:- px(_).              /* 找尋任何可使 px() 规则成立的方式 */

px(1) :- \+ px(1).      /* 規定此规则不成立。 i.e. 此规则為假時此规则才為真 （佯謬）*/

:- initialization(q).           /* 啟動q處goal */
```

## 基本资料

- 编程范型：逻辑式
- 发行时间：1972年
- 设计者：Alain Colmerauer，罗伯特·科瓦尔斯基
- 软件实现：B-Prolog, Ciao语言, ECLiPSe, GNU Prolog, Poplog Prolog, P#, Quintus Prolog, SICStus, Strawberry, SWI-Prolog, Tau Prolog, tuProlog, WIN-PROLOG, XSB, YAP
- dialects：ISO Prolog, Edinburgh Prolog
- 受影响于：PLANNER
- 施影响于：约束处理规则、Clojure、Datalog、Erlang、KL0、KL1、Mercury、Oz、Strand、Visual Prolog、XSB
- 文件扩展名：`.pl`, `.pro`, `.P`