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Dominio

Prolog è un linguaggio di programmazione basato sul paradigma di programmazione logica. Un programma logico è un insieme di assiomi o regole che definiscono relazioni tra oggetti.
In Prolog un oggetto è tutto ciò che si può rappresentare tramite un termine. Un programma Prolog consiste di un insieme di clausole, ciascuna delle quali codifica una data informazione come un fatto o una regola. La computazione di un programma logico in Prolog ha come obiettivo la deduzione di conseguenze logiche del programma.

I costrutti della programmazione logica in Prolog​

Tre sono i concetti alla base della programmazione logica: fatti, regole e interrogazioni.

Fatto​

Esprime l'esistenza di una relazione tra oggetti/termini. Si compone del nome della relazione, detto anche predicato, e di un numero arbitrario di argomenti. In Prolog una collezione di fatti (e regole), prende il nome di database.

Interrogazione​

Permette di interrogare un programma logico per verificare se una certa relazione è o meno una conseguenza logica del programma. Una conseguenza logica si stabilisce tramite l'applicazione delle regole di deduzione logica. Un interrogazione consiste di una lista di goal che devono essere soddisfatti con un algoritmo di unificazione. Con goal si intende una relazione tra oggetti/termini (equivalentemente a quanto si è detto per un fatto). Qualora non sia possibile soddisfare completamente la lista di goal, l'esito dell'interrogazione sarà negativo, altrimenti sarà positivo ed eventualmente comprenderà anche una lista si sostituzioni di variabili.

Regola​

Detta anche inferenza, mette in relazione un fatto con un insieme di altri fatti. Si compone di una testa (goal) e di un corpo. Il corpo di una regola consiste di una lista di goal, in congiunzione tra loro. Una regola può avere un corpo vuoto. Un fatto è il caso degenere di una regola il cui corpo è vuoto.

Sintassi del linguaggio Prolog​

Termini​

Il termine è l'unica e fondamentale struttura dati in Prolog. I termini possono essere costanti, variabili o termini composti (chiamati anche strutture).

Constanti​

Le constanti sono ciò che danno il nome agli oggetti o alle relazioni. Possono essere di due tipi: atomi o numeri.

  • Gli atomi si compongo di lettere e/o cifre. Il primo carattere di un atomo deve essere un lettera minuscola.
    Non ci sono vincoli sulla composizione della sequenza di caratteri se questa è racchiusa tra apici ''.
    Gli atomi possono contenere anche i simboli +, - *,/, \ ,~, ^,<, >, :, ., ?, @, #, $, &. La sequenza di caratteri può contenere il carattere _ per aumentare la leggibilità.
  • Le costanti numeriche hanno la rappresentazione dei numeri reali ed ammette la notazione esponenziale (es. -2.67e2).

Variabili​

Permettono di riferirsi ad un termine senza specificarlo direttamente. Un termine che non contiene variabili si dice termine base (o termine ground).
La sintassi delle variabili è la stessa degli atomi con la differenza che il carattere iniziale delle variabili è una lettera maiuscola oppure il carattere _. Non è possibile racchiudere le variabili tra apici. Il solo carattere _ denota una variabile anonima.

Sostituzioni di variabili​

Una sostituzione è una mappa che dato un insieme di variabili, associa a ciascuna di esse un termine. In una sostituzione i termini non possono contenere nessuna delle variabili considerate nella sostituzione. Le sostituzioni possono essere applicate a dei termini. L'applicazione di una sostituzione S ad un termine t0 consiste nella sostituzione di tutte le variabili X che appaiono in t0 con i rispettivi termini t, per ciascuna delle coppie X=t nella sostituzione S. Il risultato di una sostituzione prende il nome di istanza.

Termini composti​

Un termine composto viene detto anche struttura. Si tratta di un oggetto che raggruppa un insieme (anche vuoto) di altri oggetti, che sono le componenti della struttura. Una struttura si denota con un funtore e le sue componenti. I funtori sono atomi e le componenti sono termini. Le componenti sono racchiuse da parentesi tonde e separate da virgole. Il funtore si scrive prima della parentesi di apertura. Il numero di componenti di cui è composta una struttura determina la sua arità. Data una struttura con funtore f con n componenti, l'indicatore della struttura è f/n.

La sintassi per rappresentare fatti, regole ed interrogazioni è quella dei termini composti. In generale in Prolog vale la filosofia "Everything is a term", infatti persino un programma prolog può essere visto come un termine. (magari spiega meglio).

Operatori​

Sono non sono nient'altro che funtori che vengono scritti come se fossero degli operatori. Ad esempio l'espressione x + y * z, che contiene gli operatori + e * corrispondono alla struttura +(x, *(y, z)) dove gli operatori diventano funtori. Tre sono le caratteristiche degli operatori: la posizione, la precedenza e l' associatività.

Posizione​

Sulla base della posizione gli operatori si dividono in:

  • Operatori infissi, posizionati fra gli argomenti (es. x + y)
  • Operatori prefissi, posizionati prima dell'argomento (es. -x)
  • Operatori postfissi, posizionati dopo l'argomento (es. x!)

Precedenza​

Ciascun operatore ha una classe di precedenza denotata da un numero intero. Ad interi più piccoli corrisponde una priorità più alta.

Associatività​

L'associatività entra in gioco quando si ha che fare con più operatori che hanno la stessa precedenza. Gli operatori possono essere associativi a destra o a sinistra.

Operatori in Prolog​

Un elenco di operatori disponibili in prolog:

  • = operatore di uguaglianza
  • =:=
  • =\=
  • <
  • >
  • =<
  • =<
  • is
  • +, -, *, /, //, mod

Strutture dati​

Liste​

In Prolog le liste si costruiscono tramite una struttura binaria. Il primo argomento della struttura contiene un elemento della lista mentre il secondo contiene in modo ricorsivo il resto della lista. Il funtore della lista è il carattere ., mentre l'atomo [] denota una lista vuota è può essere utilizzato per terminare una lista. Tuttavia è possibile utilizzare una sintassi più comoda: [X|Y] per denotare .(X, Y). Qui X denota la testa della lista mentre Y la coda.

FormaleNotazione con []Sintassi semplificata
.(a, [])[a|[]][a]
.(a, .(b, []))[a|[b|[]]][a, b]
.(a, .(b, .(c, [])))[a|[b|[c|[]]]][a, b, c]
.(a, X)[a|X][a|X]
.(a, .(b, X))[a|[b|X]][a, b|X]

Predicati "built-in"​

I predicati built-in sono quei predicati la cui definizione è "a priori" in quanto non è possibile definirli per mezzo della sintassi del linguaggio. Altri predicati built-in sono solo predicati che facilitano la scrittura dei programmi. Alcuni predicati potrebbero richiedere particolari tipi di argomenti (es. per il predicato < si richiede che gli argomenti siano dei numeri). Cosa succede nel caso in cui questi requisiti non vengano rispettati dipende dalla specifica implementazione del motore che eseguira il programma.

  • ':-'(X, Y) (operatore infisso).
  • ','(X, Y) (operatore infisso).

Predicati​

Risoluzione​

  • true

  • fail

  • var(X)

  • nonvar(X)

  • atom(X)

  • number(X)

  • atomic(X)

Classificatione dei termini​
  • clause(X, Y)
  • asserta(X)
  • assertz(X)
  • retract(X)
  • functor(T, F, N)
  • arg(N, T, A)
  • '=..'(X, L) (operatore infisso)
  • atom_chars(A, L)
  • number_chars(A, L)
Backtracking​
  • !
  • repeat
Costruzione di termini composti​
  • ';'(X, Y) (operatore infisso)
  • call(X)
  • '\+'(X) (operatore infisso)
Uguaglianza​
  • '='(X, Y) (operatore infisso)
  • '=='(X, Y) (operatore infisso)
  • op(X, Y, Z)
  • is(X, Y) (operatore infisso)
Aritmetici​

I seguenti sono tutti operatori infissi.

  • '+'(X, Y)
  • '-'(X, Y)
  • '*'(X, Y)
  • '/'(X, Y)
  • '//'(X, Y)
  • mod(X, Y)
Confronto fra termini​

I seguenti sono tutti operatori infissi.

  • '=:='(X, Y)
  • '=\='(X, Y)
  • '<'(X, Y)
  • '>'(X, Y)
  • '>='(X, Y)
  • '=<'(X, Y)
  • '@<'(X, Y)
  • '@>'(X, Y)
  • '@>='(X, Y)
  • '@=<'(X, Y)
Riferimenti​