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Prolog: Einführung und erstes Programm

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tagsprogrammiersprachen, prolog

3 Min. Lesezeit

Kurz: Prolog (Programmation en logique, 1972, Alain Colmerauer) ist eine deklarative Sprache: Du beschreibst was gilt (Fakten und Regeln), nicht wie es berechnet wird.

Teil des Kurses Prolog

Kapitel 1 von 8 im Kurs Prolog. Mit Fortschritt, Quiz und Zertifikat auf der Lernseite.

Was ist Prolog?

Prolog (Programmation en logique, 1972, Alain Colmerauer) ist eine deklarative Sprache: Du beschreibst was gilt (Fakten und Regeln), nicht wie es berechnet wird. Anschließend stellst du Anfragen, und Prolog sucht durch Unifikation und Backtracking alle Lösungen.

Typische Einsatzgebiete: Expertensysteme, natürliche Sprachverarbeitung, Planungs- und Rätselprobleme, Regelwerke, Datenbanken (Datalog) und Teile von IBM Watson. Dieser Kurs nutzt SWI-Prolog.

Ausführen

swipl hallo.pl                         # interaktiv: ?- main.
swipl -q -g main -t halt hallo.pl      # main ausführen und beenden
swipl                                  # leere interaktive Konsole
?- consult('hallo.pl').                % Datei laden (in der Konsole)

In der Konsole stellst du Anfragen (?- ...), mit ; fragst du nach weiteren Lösungen. Jeder Satz endet mit einem Punkt.

Das erste Programm

main :-
    write('Hallo, Welt!'), nl,
    X is 1 + 2,
    format("1 + 2 = ~w~n", [X]),
    print(42), nl,
    format("~a hat ~d Punkte~n", [mia, 17]).

Ausgabe:

Hallo, Welt!
1 + 2 = 3
42
mia hat 17 Punkte

:- bedeutet „wenn“. , ist „und“. nl schreibt einen Zeilenumbruch, format/2 formatiert mit ~w (beliebig), ~a (Atom), ~d (Ganzzahl), ~n (Zeilenumbruch).

Fakten, Regeln und Anfragen

Der Kern von Prolog: eine Wissensbasis aus Fakten und Regeln.

% Fakten
elternteil(anna, ben).
elternteil(anna, clara).
elternteil(ben, dora).
elternteil(clara, emil).
 
% Regeln
grosselternteil(G, E) :- elternteil(G, X), elternteil(X, E).
geschwister(A, B) :- elternteil(E, A), elternteil(E, B), A \= B.
 
main :-
    ( grosselternteil(anna, dora) -> writeln('anna ist Großelternteil von dora') ; writeln(nein) ),
    forall(grosselternteil(anna, E), (write(E), nl)),
    findall(K, elternteil(anna, K), Kinder),
    writeln(Kinder),
    ( geschwister(ben, clara) -> writeln('ben und clara sind Geschwister') ; true ).

Ausgabe:

anna ist Großelternteil von dora
dora
emil
[ben,clara]
ben und clara sind Geschwister

Bausteine der Sprache

BegriffBeispielBedeutung
Atommia, 'Hallo Welt'Konstante (klein geschrieben)
Zahl42, 3.14Ganz- oder Fließkommazahl
VariableX, Name, _Großbuchstabe oder Unterstrich
Strukturpunkt(1, 2)Funktor mit Argumenten
Liste[1, 2, 3]Folge von Termen
Faktvogel(spatz).wahre Aussage
Regelfliegt(X) :- vogel(X).Folgerung

Achtung

Groß- und Kleinschreibung entscheiden: Mia ist eine Variable, mia ein Atom. Vergisst du den Punkt am Satzende, wartet Prolog auf mehr Eingabe.

Unifikation

= versucht, zwei Terme gleich zu machen (zu unifizieren):

main :-
    X = 5, writeln(X),
    punkt(A, B) = punkt(1, 2), writeln(A-B),
    [Kopf|Rest] = [a, b, c], writeln(Kopf), writeln(Rest),
    ( f(a) = f(b) -> writeln(gleich) ; writeln(ungleich) ),
    ( 1 + 2 =:= 3 -> writeln('rechnerisch gleich') ; true ),
    ( 1 + 2 = 3 -> true ; writeln('als Terme nicht gleich') ).

Ausgabe:

5
1-2
a
[b,c]
ungleich
rechnerisch gleich
als Terme nicht gleich

Merke

  • Prolog ist deklarativ: Fakten und Regeln beschreiben Wissen, Anfragen suchen Lösungen
  • Atome klein, Variablen groß; jeder Satz endet mit einem Punkt
  • :- heißt „wenn“, , heißt „und“, ; heißt „oder“
  • Unifikation (=) gleicht Terme an, is rechnet arithmetisch

Übungsaufgabe

Modelliere eine Familie mit mindestens fünf elternteil-Fakten und definiere grosselternteil.

Quiz zur Selbstkontrolle

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