Пролог (фр. Programmation en Logique) — язык и система логического программирования, основанные на языке предикатов математической логики дизъюнктов Хорна, представляющей собой подмножество логики предикатов первого порядка.

Основными понятиями в языке Пролог являются факты, правила логического вывода и запросы, позволяющие описывать базы знаний, процедуры логического вывода и принятия решений.

Факты в языке Пролог описываются логическими предикатами с конкретными значениями. Правила в Прологе записываются в форме правил логического вывода с логическими заключениями и списком логических условий.

Особую роль в интерпретаторе Пролога играют конкретные запросы к базам знаний, на которые система логического программирования генерирует ответы «истина» и «ложь». Для обобщённых запросов с переменными в качестве аргументов созданная система Пролог выводит конкретные данные в подтверждение истинности обобщённых сведений и правил вывода.

Факты в базах знаний на языке Пролог представляют конкретные сведения (знания). Обобщённые сведения и знания в языке Пролог задаются правилами логического вывода (определениями) и наборами таких правил вывода (определений) над конкретными фактами и обобщёнными сведениями.

Начало истории языка относится к 1970-м годам.^[1] Будучи декларативным языком программирования, Пролог воспринимает в качестве программы некоторое описание задачи или баз знаний и сам производит логический вывод, а также поиск решения задач, пользуясь механизмом поиска с возвратом и унификацией.

Развитие

Интерес к Прологу поднимался и затихал несколько раз, энтузиазм сменялся жёстким неприятием. Наиболее высоко был поднят интерес к языку Пролог, как к языку будущего, во время разработок японской национальной программы компьютеры пятого поколения в 1980-х годах, когда разработчики надеялись, что с помощью Пролога можно будет сформулировать новые принципы, которые приведут к созданию компьютеров более высокого уровня интеллекта.

Язык Пролог в 1980-х годах был включен в ряд советских вузовских и школьных учебников информатики для изучения элементов математической логики, принципов логического программирования и проектирования баз знаний и моделей экспертных систем. С этой целью на IBM PC и ряде советских школьных компьютеров были реализованы учебные русскоязычные интерпретаторы Пролога.

В языке Пролог факты описываются в форме логических предикатов с конкретными значениями. Правила вывода описываются логическими предикатами с определением правил логического вывода в виде списка предикатов над базами знаний и процедурами обработки информации.

В настоящее время Пролог, несмотря на неоднократные пессимистические прогнозы, продолжает развиваться в разных странах и вбирает в себя новые технологии и концепции, а также парадигмы императивного программирования. В частности, одно из направлений развития языка (в том числе и в России) реализует концепцию интеллектуальных агентов.

Кроссплатформенность

Пролог реализован практически для всех известных операционных систем и платформ (в том числе для Java и .NET). В число операционных систем входят OS для мейнфреймов, всё семейство Unix, Windows, ОС для мобильных платформ.

Архитектура

Многие современные реализации языка имеют внутреннее расширение за счет ООП-архитектуры. Кроме проприетарных решений также существуют свободные реализации Пролог. В 1996 году был принят стандарт ISO, получивший название ISO/IEC JTC1/SC22/WG17.

Базовым принципом языка является равнозначность представления программы и данных (декларативность), отчего утверждения языка одновременно являются и записями, подобными записям в базе данных, и правилами, несущими в себе способы их обработки. Сочетание этих качеств приводит к тому, что по мере работы системы Пролога знания (и данные и правила) накапливаются. Поэтому Пролог-системы считают естественной средой для накопления базы знаний и обучения студентов и школьников принципам логического программирования.

Синтаксис

Термы

Программа на Прологе описывает отношения, определяемые с помощью предложений. Как и в любом другом языке, ориентированном на символьные вычисления, предложения выстраиваются из термов, которые в свою очередь подразделяются на атомы, числа, переменные и структуры. Атом записывается со строчной буквы или заключается в кавычки, когда требуется запись с прописной буквы.

atom
'Atom'

Переменные, записывающиеся с прописной буквы, отличаются от переменных в процедурных языках программирования, они не связаны с конкретной ячейкой памяти, а скорее ближе к математической переменной.

X is 2 + 2.

Структуры представляют собой совокупности термов, заключенные в круглые скобки, в том числе и другие структуры. Структура обозначается именем (функтором), которое располагается перед круглыми скобками.

book('Название', '2009', 'Спб', authors('Первый автор', 'Второй автор')).

Еще одной конструкцией являются списки, элементы которых заключаются в квадратные скобки. В основе списков в Пролог лежат связанные списки.

List = [a, b, [c, d], e].

Правила

В чистом Прологе предложения ограничиваются Дизъюнктами Хорна

Вывод :- Условие.

и читаются как: Заголовок ИСТИНА, если Тело ИСТИНА. Тело правила содержит ссылки на предикаты, которые называются целями правила. Встроенные предикаты ,/2, означающий оператор с двумя аргументами, определяющий конъюнкцию целей и ;/2 определяющий дизъюнкцию.

Факты

Предложения с пустым Телом называются Фактами. Пример факта:

Кот(Иван).

оно эквивалентно правилу:

Кот(Иван) :- ИСТИНА.

Критика

Пролог критикуется в первую очередь за неполную декларативную природу. Создание программ в полностью декларативном стиле практически невозможно, требуется прибегать к процедурным приёмам, что приводит к резкому возрастанию сложности создания и отладки программ, а также плохой контролируемости промежуточных результатов^[2]. Другим часто подвергаемым критике свойством языка является отсутствие типизации. В языке предопределен порядок обхода дерева решений в глубину и стандартизированы операторы, позволяющие вмешиваться в этот процесс, такие как оператор отсечения ! или ветвления ->, не позволяют распараллелить программу, задействовав в поиске решения несколько процессоров или узлов сети.

Пример

Вычисление наибольшего общего делителя нескольких чисел:^[3][4]

% Как запускать.
%
% Проверено с GNU Prolog 1.3.1
%
% # gplc --no-top-level gcd.pro
% # ./gcd 22 33 44 121
 
 
% Первое число, второе число, НОД
 
% Верно, что НОД (A, 0) = A
gcd2(A, 0, A).
 
% Верно, что НОД(A, B) = G,
% когда A>0, B>0 и НОД(B, A % B) = G (% - остаток от деления)
gcd2(A, B, G) :- A>0, B>0, N is mod(A, B), gcd2(B, N, G).
 
gcdn(A, [], A).
gcdn(A, [B|Bs], G) :- gcd2(A, B, N), gcdn(N, Bs, G).
gcdn([A|As], G) :- gcdn(A, As, G).
 
:- initialization(main).
 
str2int([], []).
str2int([S|St], [N|Nt]) :- number_atom(N, S), str2int(St, Nt).
 
main :-
    argument_list(Args),
    str2int(Args, Numbers),
    gcdn(Numbers, G),
    write(G), nl.

Примечания