Prolog学习：基本概念
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Prolog学习：基本概念
对Prolog有了⼀个感性的认识，今天介绍下Prolog中⼀些基本概念，想要⽤Prolog解决⼀些实际问题之前必须要先了解它们。这些概念在这本书中都有介绍，我简单提炼汇总下，就当给这门⼩众语⾔做个宣传吧。
变量/规则/知识库
在Prolog中变量的命名是有特殊要求的，如果⼀个词以⼩写字母开头，它就是⼀个原⼦(atom)，类似于其他语⾔中的符号(symbol)，如果⼀个词以⼤写或下划线开头，那么它就是⼀个变量，和其他语⾔⼀样变量值可以改变，可以赋值（不过更灵活）。
符号组成⼀些事实：
likes(zhangsan,lisi).likes(wangwu,lisi).likes(chenliu,maqi).
符号和变量在⼀起可以⽤来定义规则：
friend(X,Y):- \+(X = Y),likes(X,Z),likes(Y,Z).
事实是我们对这个世界直接观察的结果。规则是关于现实世界的逻辑推论。
事实 + 规则 = 知识库。
上⾯的规则可以叫做friend/2因为它有两个参数（类似C#⽅法中的形参），:-读作“如果”，“如果”后⾯是由⼀系列“⼦⽬标”组成，⼦⽬标之间可以是且的关系，⽤“,”分割，也可以是或者的关系，⽤“.”表⽰。Prolog就是通过验证规则来回到我们yes或no的，如果参数能满⾜所有⼦⽬标就是yes。
合⼀（unification）
合⼀是Prolog中⼀个⾮常重要的概念。简单的来说合⼀就相当于其它语⾔中的赋值：
cat(lion).cat(tiger).
dorothy(X,Y,Z) :- X = lion,Y = tiger,Z = bear.twin_cast(X,Y) :- cat(X),cat(Y).
合⼀的意思是：找出那些使规则匹配的值。
所以执⾏dorothy(lion,tiger,bear).这句，Prolog会返回yes:
dorothy/3规则的右侧，Prolog将lion赋值给X,tiger赋值给Y,bear赋值给Z，就像在命令式语⾔中这样：
var X = lion;var Y = tiger;var Z = bear;
这些值和左侧（也就是dorothy(lion,tiger,bear)）对应的值相匹配，所以合⼀成功。
不过真正让合⼀发挥作⽤的是因为它在规则的两侧都能⼯作，在GNU Prolog中执⾏下⾯的语句：
dorothy(One,Two,Three).
会得到这样的结果：
在规则右侧Prolog还是分别将X,Y,Z和lion,tiger,bear进⾏绑定，⽽在规则的右侧，Prolog是的One,Two,Three分别和X,Y,Z进⾏合⼀了：
One = X = lion;Two = Y = tiger;Three = Z = bear;
并且合⼀的情况有时候不是唯⼀的，我们如下执⾏上⾯的twin_cast规则：
twin_cast(One,Two).
可以通过“;”来进⾏追问，有时候我们可能不满⾜于⼀个答案。
怎么样你是不是已经预见到合⼀在Prolog中发挥的⾄关重要的作⽤了：输出。
列表/元组只要是语⾔都会有数据结构，因为程序 = 算法 + 数据结构。
Prolog中有两个⾮常重要的数据结构：列表和元祖。列表是变长的容器：像[1,2,3]这样表⽰，元组是定长的容器，像(1,2,3)这样表⽰。两个数据结构⾮常简单，但是和合⼀配合起来的时候会⼗分强⼤。
| ?- (1,2,3) = (1,2,3).
yes | ?- [A,B,C] = [A,B,C].yes
如果两个元组拥有的元素数量相同并且每个元素可以合⼀ ，则它们整体就是合⼀的。
加⼊变量会更有趣：
| ?- [A,B,C] = [1,2,3].
A = 1B = 2C = 3
yes
并且变量在哪⼀侧⽆所谓，只要Prolog认为它们可以相同，那么就可以合⼀:
| ?- [A,2,C] = [1,B,3].
A = 1B = 2C = 3
(16 ms) yes
这让我想到⼩时候玩的⼀种扑克牌游戏了，当抓到⼤王或⼩王的时候，我可以把它看做是任何⼀张牌。
另外列表拥有⼀个元组不拥有的功能，这个功能在后⾯介绍的递归中会被⼴泛使⽤。 那就是通过[Head|Tail]解析列表，很简单看个例⼦就明⽩了：
| ?- [Head|Tail] = [1,2,3,4].
Head = 1Tail = [2,3,4]
yes
Head绑定到1，Tail绑定到剩下的元素，Tail仍然是⼀个列表。因为Prolog的变量是没有数据类型之分的，所以它可以很容易的绑定为列表或元组，这点有点动态语⾔的性质，Prolog中也有匿名变量：
| ?- [a,b,c,d,e]=[_,_|[Head|_]].
Head = c
yes
这样我们就能指定提取列表中某⼀个元素了。
递归
我们趁热打铁看看Prolog中递归是怎么发挥作⽤的，留⼼它和命令式语⾔中的不同。
我们就以经典的斐波那契数列做例⼦吧，我们先来看下命令式语⾔是如何实现，这个再熟悉不过了：
static void Main(string[] args){ Console.WriteLine(Fibonacci(8));
Console.ReadKey();}
static int Fibonacci(int n){ if (n == 1) return 0; if (n == 2) return 1; return Fibonacci(n - 2) + Fibonacci(n - 1);}
在看Prolog是如何实现之前，我们先来描述⼀下关于斐波那契数列的既定事实和规则，因为Prolog正是基于事实和规则的⼀门语⾔：第⼀个数是0；第⼆个数是1；从第三个数开始等它前⾯两个数之和。
好了和上⾯对应的Prolog的代码也是三⾏：
fibonacci(1,0).fibonacci(2,1).fibonacci(N,V) :- N > 2, N1 is N -1, N2 is N -2, fibonacci(N1,V1),fibonacci(N2,V2), V is V1 + V2.
注：is是Prolog中内置的⼀个谓词。
⽐较起来你可能觉得和C#代码差不多，都很简洁，Prolog有什么特别的或者说优势呢？其中区别各位⾃⼰体会吧，我也在慢慢体会，这个区别就是声明式语⾔和命令式语⾔之间的区别。
这个例⼦太简单不能很好体现Prolog的优势，下⼀篇⽂章我们看下⽤Prolog是如何解决数独和⼋皇后问题的。我们来看下《七周七语⾔》这本书中⼏个递归的例⼦，也许你能感兴趣不妨试试：
count(0,[]).count(Count,[Head|Tail]):- count(TailCount,Tail),Count is TailCount + 1.
sum(0,[]).sum(Total,[Head|Tail]):- sum(Sum,Tail),Total is Sum + Head.
average(Average,List):- sum(Sum,List),count(Count,List),Average is Sum/Count.
count是求列表元素的个数，sum是求和，average是求平均值。
内置谓词
所谓内置的谓词，可以简单理解为Prolog提供的⼀些基本“功能”，就像.net中的⼀些类库⼀样。上⾯提到的is就是。
length：获取列表的长度：
| ?- length([1,2,3],L).
L = 3
yes
append:可以⽤来合并两个列表，当然还有很多其他功能：
| ?- append([1],[2],What).
What = [1,2]
yes
⽤于列表的减法：
| ?- append([1],What,[1,2,3]).
What = [2,3]
yes
排列组合：
| ?- append(One,Two,[1,2,3,4]).
One = []Two = [1,2,3,4] ? ;
One = [1]Two = [2,3,4] ? ;
One = [1,2]Two = [3,4] ? ;
One = [1,2,3]Two = [4] ? ;
One = [1,2,3,4]Two = []
(15 ms) yes
fd_domain:验证值是否在⼀个范围之内：
| ?- fd_domain(1,1,4).yes
| ?- fd_domain([1,2,3,4],1,4).
yes
| ?- fd_domain([1,2,3,5],1,4).
no
fd_all_different:检查列表中是否有重复元素：
| ?- fd_all_different([1,2,3]).
yes| ?- fd_all_different([1,2,1]).
no
member:检查某⼀个值是否在⼀个列表内：
| ?- member(1,[1,2]).
true ?
yes| ?- member(3,[1,2]).
no
好了关于Prolog的基本概念就介绍到这，下⼀篇⽂章我们会看下通过这些基本概念Prolog是如何解决⼀些复杂问题的。想了解更多推荐⼤家去看看这本书。
