From WikiZMSI

Spis treści 1 Wstęp do Prologu 1.1 Deklarowanie faktów 1.2 Zapytania 1.3 Dodawanie reguł 1.4 Zależności rodzinne 1.5 Jak Prolog odpowiada na pytania 1.6 Kontrola poprawności programu 1.7 Zadanie domowe

Wstęp do Prologu

Na zajęciach wykorzystywany będzie SWI Prolog. Oficjalna strona SWI Prolog zawiera dokumentację jak i wersję kompilatora na dowolną platformę.

Programowanie w Prologu - kilka użytecznych linków:

• • Podręcznik Ivana Bratko
  • Logic, Programming and Prolog (2ed) by Ulf Nilsson and Jan Maluszynski, (dostępna cała publikacja -dużo teorii)
  • kurs Prologu
  • teoria, zadania Prolog

Materiał na laboratoria jest głównie zaczerpnięty z książki "PROLOG Programming for Artificial Intelligence" Ivana Bratko (ISBN: 0-201-40375-7). W języku polskim dostępna jest pozycja "Prolog. Programowanie." autorstwa W.F. Clocksin i C.S. Mellish. wyd. Helion, Gliwice 2003.

Co należy wiedzieć zanim...:

• język deklaratywny;
• programowanie symboliczne;
• obiekty i relacje (przykład: Ala ma kota. Pomiędzy obiektami Ala i kot istnieje relacja posiadania jednokierunkowa.);
• reguły opisują relacje na podstawie innych relacji (przykład: Właściciel to ktoś kto coś posiada.);
• program składa się z faktów i reguł (klauzul/predykatów) zapisanych w odpowiedniej składni.

Deklarowanie faktów

1. Uruchomić interpreter Prologu (swiprolog) SWISH

2. Utworzyć plik - kod (domyślne rozszerzenia dla źródeł w prologu to .pl lub .pro)

3. Wpisać następujące fakty (tylko część z ramek):

• Ala lubi koty.

lubi( ala, koty). 

• Marek lubi psy.

lubi( marek, psy). 

• Ala jest kobietą.

kobieta( ala). 

• Marek jest mężczyzną.

mezczyzna( marek).

Zapytania

1. W trybie zapytań zadaj pytania do wprowadzonych faktów:

• Czy Ala lubi koty?

lubi( ala, koty). 

• Czy Marek jest kobietą?

kobieta( marek). 

• Czy Jan jest mężczyzną?

mezczyzna( jan). 

• Czy psy lubią Marka?

lubi( psy, marek). 

2. Zadaj pytania ze zmiennymi:

• Czy jest coś co lubi Ala?

lubi( ala, X). 

• Czy wiesz coś o istnieniu kobiet?

kobieta( Y). 

• Czy psy są przez kogoś lubiane?

lubi( Ktos, psy). 

3. Zadaj pytania złożone:

• Czy Ala lubi koty i Marek lubi koty?

lubi( ala, koty),lubi( marek, psy).  

• Czy Ala jest kobietą i Marek jest mężczyzną?

kobieta( ala), mezczyzna( marek). 

4. Dodaj do pliku pl fakt, że Marek lubi koty i Ola to kobieta i ponownie skompiluj i zapytaj:

• Czy jest coś co lubi zarówno Ala jak i Marek?

lubi( ala, X), lubi( marek, X).

Dodawanie reguł

1. W pliku źródłowym dopisz reguły:

• Marek lubi kobiety.

lubi( marek, X) :- 
          kobieta( X). 

• Ala lubi to co Marek.

lubi( ala, X) :- 
          lubi( marek, X). 

2. W trybie zapytań zapytaj:

• Co lubi Marek?

lubi( marek, X). 

• Co lubi Ala?

lubi( ala, X).

Zależności rodzinne

1. Pobierz plik źródłowy do zależności rodzinnych ⇒ Rodzinka.pro
2. Narysuj graf zależności pomiędzy osobami.
3. Skompiluj źródło. Po uruchomieniu można zadawać pytania do faktów wpisanych w źródłowej bazie wiedzy.
4. Dodaj do źródła następujące reguły.
   • Potomek offspring, to relacja odwrotna do rodzica parent.
   • Matka mother, to rodzic parent płci żeńskiej female.
   • Ojciec father, to rodzic parent płci męskiej male.
   • Dziadek grandparent, to rodzic parent czyjegoś rodzica parent.
   • Siostra sister, to ktoś kto ma tego samego rodzica parent i jest kobietą female.
   • Przodek predecessor - poprzez rekurencyjne sprawdzanie poprzednich pokoleń rodziców parent.

predecessor( X, Z)  :- 
  parent( X, Z).
predecessor( X, Z)  :-   
  parent( X, Y),
  predecessor( Y, Z).

Jak Prolog odpowiada na pytania

Zapisane w źródle fakty i reguły analizowane są od góry do dołu w kolejności wprowadzenia. Szukany jest fakt potwierdzający zapytanie. Jeżeli w pytaniu jest zmienna, to w trakcie wyszukiwania odpowiedzi jest ukonkretniana (podstawiane są pod nią stałe wartości - atomy). Jeżeli zapytanie jest złożone, to zawsze poszukuje się potwierdzenia relacji od lewego do skrajnie prawego. Powrót do wcześniejszych relacji celem sprawdzenia wszystkich kombinacji nazywa się nawracaniem (backtracking). (Szczegóły w literaturze)

Kontrola poprawności programu

SWI Prolog zawiera następujące porty w trybie debugowania klauzul: wejściowe: call, redo i wyjściowe: fail, exit, exception.

Debugger wykonuje program krok po kroku i wywołuje klauzule poleceniem call. Powrót z klauzuli może nastąpić w dwojaki sposób exit: sukces, lub klauzula zawodzi: fail. Jeżeli pojawia się wyjście typu fail to wykonuje się nawrót do sprawdzania klauzuli z możliwą ustalenia alternatywną wartością. Klauzula jest wówczas ponownie wywoływany redo. Sytuacje wyjątkowe są sygnalizowane przez exception.

Dodatkowy port unify pozwala obserwować unifikację.

Zadanie 1 - debugowanie może się odbywać w dwóch trybach [trace] (zatrzymanie się na każdym porcie) lub [debug] zatrzymanie się na ustawionych pułapkach. Wejście do trybów odpowiednio

trace. 

i

debug. 

Predykaty wbudowane: debugging/0, nodebug/0, notrace/0 kontrolują i zamykają tryby śledznia.

1. Wczytać źródło: Family.pro (plik pochodzi z książki I. Bratko).

2. Uruchomić tryb śledzenia [tracer]. Wywoła to procedurę śledzenia odpowiedzi na zadane zapytanie.

3. Zadać zapytanie

mother(pat,jim). 

Prześledzić dowodzenie jego prawdziwości.

4. Dodać punkt śledzenia (pułapka) predykatem wbudowanym spy/1 np.

spy(female). 

dla zapytania mother(pat,jim). UWAGA! Należy pozostać w trybie [debug]. Polecenie zdejmujące punkt śledzenia nospy/1 np.

nospy(female). 

5. Zadać zapytanie

mother(X,jim). 

Prześledzić dowodzenie jego prawdziwości.

6. Wypróbować następujące jednoznakowe polecenia podczas śledzenia:

• h(elp) ,
• L(isting),
• s(kip) --- przejdź do portu wyjściowego (fail, exit) ,
• a(bort),
• f(ail) - ustaw 0 dla danego predykatu,
• g(oal) - lista uzgadnianych predykatów,
• n(o debug) - wyjście z trybu śledzenia,
• + (spy) - załóż punkt śledzenia na aktualnym predykacie,
• - (no spy) - zdejmij punkt śledzenia z aktualnego predykatu,
• l(leap) - skok do pułapki.

Zadanie 2

1. Przetestować na bazie wiedzy Family.pro

2. Wpisać polecenie

visible(+all) , leash(-exit). 

Nakazuje ono wypisywanie wszystkich portów i zatrzymywanie się w każdym porcie za wyjątkiem exit.

3. Uruchomić tracer.

4. Sprawdzić jak uzyskuje się odpowiedź na zapytanie

predecessor(X,jim). 

Zadanie domowe

1. Do przeczytania: W.F. Clocksin i C.S. Mellish. "Prolog. Programowanie." - Rozdział 1.
2. Dokładnie przeanalizować wnioskowanie na przykładach. Dlaczego predykat siostra daje odpowiedź, że każda kobieta, która ma rodzica jest dla siebie siostrą?
3. Zastanowić się i sprawdzić jak można zdefiniować inne zależności rodzinne (rodzeństwo, ciotka, itd...)
4. Przygotować się ze składni Prologu.
5. W pliku Wnioskowanie.pro zapisanych jest osiem klauzul. Zadać pytania:

dark(X),big(X). 
big(X),dark(X). 

przy włączonym trybie śledzenia (trace). Bez trybu trace nie widać różnicy! Rozrysować graf odpowiedzi na podstawie analizy kolejności sprawdzania reguł. Jaka jest liczba nawrotów w jednym i drugim przypadku? PODPOWIEDŹ: zawsze zaczyna się od potwierdzenia prawdziwości pierwszego członu koniunkcji.

1. W pliku Przodek.pro zapisane są różne warianty rekurencyjnej klauzuli przodek. Należy wpisać je do swojego pliku na zależności rodzinne uruchomić i sprawdzić różnicę w działaniu 4 różnych definicji predykatu? Sprawdzić na pytaniach

predecessor(X,jim). 
predecessor(bob,Y).