Introdução à Linguagem Prolog

1. Introdução à Linguagem Prolog Prof. Fabrício Enembreck PPGIA – Programa de Pós Graduação em Informática Aplicada

2. Conteúdo do Curso • Introdução à Lógica e à Programação Lógica • Introdução ao Prolog e ao SWI-Prolog • Matching e Backtraking • Múltiplas soluções • Listas e predicados recursivos • Grafos em Prolog

3. Introdução ao Prolog • Características • Provador de teoremas (Verdade ou Falso) • Linguagem declarativa • Linguagem não tipada • Linguagem é interpretada • Não determinístico • Diferente de programação procedimental (definição lógica dos problemas) • Não existe variáveis globais • Muito usado em IA (rápida prototipação)

4. Da Notação de Kowalski para um programa Prolog Fato ou Cláusula Unitária chama(a,b)  usa(b,e)  depende(x,y)  chama(x,y) depende(x,y)  usa(x,y) depende(x,y)  chama(x,z), depende(z,y)  depende(a,e) Programa Prolog Notação de Kowalski Regra chama(a,b). usa(b,e). depende(X,Y) :- chama(X,Y). depende(X,Y) :- usa(X,Y). depende(X,Y) :- chama(X,Z), depende(Z,Y). ?- depende(a,e). Questionamento

5. Elementos da Linguagem - Átomos • Definição: cadeias compostas pelos seguintes caracteres: • Letras Maiúsculas: A,..., Z • Letras Minúsculas: a,..., z • Dígitos: 0, 1,..., 9 • Caracteres especiais: *, +, _, -, >, <, =, :, , ~ • Composição de Átomos: • Cadeias começando com letras minúsculas. Ex.: x_y, maria, curso_de_IA • Cadeias de caracteres especiais. Ex.: <---->, ::= • Cadeias de caracteres entre apóstrofos. Ex.: ‘Maria’, ‘casa branca’, ‘a’

6. Elementos da Linguagem (cont.) • Números: 1, 2.45, -20 • Variáveis: são cadeias de letras, dígitos e o caractere “_”. • Ex.: X, Mapa_da_mina, _nome

7. Programa Prolog • Declaração de fatos (cláusulas unitárias) • Declaração de regras • Interrogação a respeito desses elementos Fatos e regras denotam relações entre objetos

8. Programa Prolog (cont.) Parâmetros • Estrutura de um fato gosta(joao, maria). • Estrutura de uma regra gosta(joao, X) :- gosta(X, vinho), gosta(X, futebol). Nome do predicado Conjunção

9. Questionamentos • Dada a base de fatos: gosta(julio,peixe). gosta(julio,maria). gosta(maria,livro). gosta(joao,livro). Quem gosta de livro? ?- gosta(X, livro). Quem gosta de livro e chocolate? ?- gosta(X, livro), gosta(X, chocolate). Quem gosta de livro ou chocolate? ?- gosta(X, livro); gosta(X, chocolate). Disjunção

10. Introdução ao SWI-Prolog • Utilização do Emacs para edição de programas • ?- emacs. • Editar e salvar o programa: gosta(julio,peixe). gosta(julio,maria). gosta(maria,livro). gosta(joao,livro). • Compilar o arquivo • Realizar os questionamentos Quem gosta de livro? Quem gosta de livro e chocolate? Quem gosta de livro ou chocolate?

11. Introdução ao SWI-Prolog (cont.) • Operadores relacionais • X = Y X e Y são iguais; • X \= Y X e Y são diferentes; • X < Y X é menor que Y; • X > Y X é maior que Y; • X =< Y X é menor ou igual a Y; • X >= Y X é maior ou igual a Y. • X =:= Y X e Y são iguais (p/ números); • X =\= Y X e Y são diferentes (p/ números).

12. Introdução ao SWI-Prolog (cont.) • Operadores aritméticos • X+Y soma de X e Y; • X – Y diferença de X e Y; • X * Y multiplicação de X por Y; • X / Y divisão de X por Y; • X mod Y resto da divisão de X por Y. • Atribuição de valores numéricos “is”: ?- X is 10 + 2. • Negação de predicados: \+ não

13.  depende(a,e) Θ={x/a,y/e} 3 5 4  chama(a,e)  usa(a,e) • chama(a,z), depende(z,e) 1 Θ={z/b}  depende(b,e) 4 Θ={x/b,y/e} 3 5  chama(b,e)  usa(b,e) • chama(b,z), depende(z,e) 2 □ Matching e Substituição Exemplo: 1. chama(a,b)  2. usa(b,e)  3. depende(x,y)  chama(x,y) 4. depende(x,y)  usa(x,y) 5. depende(x,y)  chama(x,z), depende(z,y) 6.  depende(a,e) x, y e z são variáveis; “a”, “b” e “e” são átomos

14. Matching e Substituição (cont.) • O matching entre duas estruturas X e Y podem ocorrer em 4 situações • X é uma variável desinstanciada e Y está instanciado com um valor qualquer. Ex: ?- X = a. • X e Y estão instanciados com o mesmo valor. Ex.: ?- casa = casa.

15. Matching e Substituição (cont.) • X e Y não estão instanciados. Neste caso X e Y passam a ser a mesma variável. Ex: ?- X = Y. • X e Y são estruturas com mesmo nome, número de parâmetros e uma das condições anteriores ocorre para todos os seus parâmetros. Ex.: ?- anda(joao,bicicleta(caloi)) = anda(joao, X).

16. Verificando o matching entre elementos • Verifique o resultado dos matchings ?- pilota(A, londres) = pilota(londres,paris). ?- ponto(X,Y,Z) = ponto(X1,Y1,Z1). ?- letra(G) = palavra(letra). ?- num(alpha) = alpha. ?- ‘caixa’ = caixa. ?- f(X,X) = f(a,b). ?- f(X,a(b,c)) = f(Z,a(Z,c))

17. Exercícios 1- Implemente os seguintes programas Prolog • soma(X,Y,Z) (Z é o resultado da soma de X e Y) • maior(X,Y,Z) (Z é o maior entre X e Y) • menor(X,Y,Z) (Z é o menor entre X e Y) • par(X) (é verdade se X é par e falso se X é ímpar) • impar(X) (é verdade se X é ímpar e falso se X é par)

18. Exercícios (cont.) 3- Declare uma base de fatos contendo várias cláusulas dos predicados a seguir relacionando pessoas da sua família: casado(X,Y) X é casado c/ Y pai(X, Y) X é pai de Y 4- A partir desses fatos crie os seguintes programas Prolog: a) mae(X,Y) e) avo_(X,Y) b) irmao(X,Y) f) primo(X,Y) c) tio(X,Y) g) cunhado(X,Y) d) avo(X,Y)

19. Exercícios (cont.) 5- Dada a base de fatos a seguir governou(deodoro_da_fonseca,1891,1891). governou(floriano_peixoto,1891,1894). governou(prudente_de_moraes,1894,1898). governou(compos_sales,1898,1902). governou(rodrigues_alves,1902,1906). governou(afonso_pena,1906,1909). governou(nilo_pecanha,1909,1910). Escreva um programa Prolog chamado “presidente” que deve encontrar a(s) pessoa(s) que governavam o Brasil em um ano determinado. Ex. 1: ?- presidente(X, 1892). X = floriano_peixoto Ex. 2: ?- presidente(X, 1891). X = deodoro_da_fonseca ; X = floriano_peixoto ; no