那迷人的被遺忘的語言：Prolog

在進入正題以前，咱們先一塊兒思考一個問題：當咱們在編程時，咱們在作什麼？

看到這個問題，有些同窗可能會第一時間要回答：

• 在聽音樂
• 在打字
• 在發呆
• 在裝做很忙的樣子
• ……

呃，我不是那個意思，說認真的：當咱們在編程時，咱們在作什麼？

咱們在把所想的「解決方案」轉換成計算機可理解的「計算機語言」。

JavaScript, Python, Java, Ruby, C++ …… 等等等等，哪怕是世界上最好的語言 PHP，也大抵如此：「解決方案」->「計算機語言」。

但你有沒有想過反過來？「計算機語言」->「解決方案」 這樣，咱們使用「計算機語言」描述問題，而計算機來告訴咱們「解決方案」？

或許你會想到人工智能、深度學習等等概念，但那些熱門話題不是咱們今天要討論的。

今天，咱們來一塊兒聊聊那迷人的被遺忘的語言：Prolog.

Prolog 簡介

Prolog（Programming in Logic）是一種邏輯編程語言。它建立在邏輯學的理論基礎之上， 誕生與 1972 年，最初被運用於天然語言等研究領域，距今 46 年曆史。當下火熱的 JavaScript 語言 23 歲，年齡恰好是 Prolog 的一半。

說到 Prolog 是一種邏輯編程語言，那麼跟通常的函數式語言有什麼區別呢？答：徹底不是一碼事情。在 Prolog 裏，最基本的作法是先描述事實（定立對象與對象之間的關係），而後用詢問目標的方式來查詢各類對象之間的關係，系統會自動進行匹配、回溯，並給出答案。

舉個例子：

咱們使用下面的語法來表述一個事實

handsome(ergou).
複製代碼

這個語句描述了一個事實：二狗 (ergou) 是無比帥氣 (handsome) 的，而後以句號 (.) 結束，代表這個事實描述完畢，無可置疑。

而後接下來咱們在 Prolog 的控制檯 (REPL) 裏就會獲得以下的結論：

?- handsome(X).
X = ergou.

?-
複製代碼

其中 ?- 開頭的是咱們手動輸入的，其餘的是 Prolog 返回的。上面的那些操做是：

1. 咱們首先問 Prolog：誰是世界上最帥的人？handsome(X). 其中 X 是大寫字母開頭，在 Prolog 裏全部大寫字母開頭的都是變量。
2. 而後 Prolog 回答說：X = ergou. ，固然是二狗了！

以上，應該能夠算做 Prolog 基本思路的一個演示。你能夠去下載適用於你的 Prolog 環境，而後在本身的電腦上把玩一下。

建議使用 SWI Prolog（本文的全部演示代碼都是在 SWI Prolog 進行的操做）：www.swi-prolog.org/

安裝完畢以後，執行下面三步，便可復現上面的結果：

1. 將事實寫入文件

echo 'handsome(ergou).' > fact.prolog
複製代碼

2. 啓動 Prolog REPL 並加載既定事實：

swipl fact.prolog
複製代碼

3. 在 Prolog REPL 內輸入如下語句並回車：

handsome(X).
複製代碼

誰是我大爺？

剛纔的例子是咱們描述了一個事實，而後又讓 Prolog 告訴了咱們這個事實，好像沒有太大的用途，接下來咱們試着作一下別的事情：

文件名：grandfather.prolog

father(yigou,ergou).
father(linggou,yigou).

grandfather(X,Z) :- father(X,Y), father(Y,Z).
複製代碼

看了上面的代碼，應該能夠理解到，咱們是描述了三個事實：

1. 二狗 (ergou) 的父親是 一狗 (yigou)
2. 一狗 (yigou) 的父親是零狗 (linggou)
3. X 是 Z 大爺的前提條件是：X 是 Y 的父親，Y 是 Z 的父親

有了這些事實，咱們能夠幹什麼？能夠找到二狗爺爺啊！

載入既定事實

swipl grandfather.prolog
複製代碼

執行詢問語句

?- grandfather(X,yigou).
false.

?- grandfather(X,ergou).
X = linggou.

?-
複製代碼

能夠看到一狗 (yigou) 是沒有爺爺的，二狗 (ergou) 的爺爺是零狗 (linggou) 。

我和小紅的共同愛好是什麼？

像剛纔那個例子，咱們再舉一個來加深一下這種思惟方式：

文件名：music.prolog

listen(ergou, bach). % 二狗 聽 巴赫
listen(ergou, beethoven). % 二狗 聽 貝多芬
listen(ergou, mozart). % 二狗 聽 莫扎特
listen(xiaohong, mj).  % 小紅 聽 邁克爾·傑克遜
listen(xiaohong, dylan). % 小紅 聽 鮑勃·迪倫
listen(xiaohong, bach). % 小紅 聽 巴赫
listen(xiaohong, beethoven). % 小紅 聽 貝多芬
複製代碼

上面這些代碼描述了二狗和小紅的聽歌品味，如今若是二狗想要找出本身與小紅在聽歌品味上的共同之處，該怎麼辦？

載入既定事實

swipl music.prolog
複製代碼

執行詢問語句

?- listen(ergou, X),listen(xiaohong,X).
X = bach ;
X = beethoven ;
false.

?-
複製代碼

咱們在加載了既定事實以後，開始詢問：有什麼音樂是二狗 (ergou) 和小紅 (xiaohong) 都有在聽的呢？

?- listen(ergou, X),listen(xiaohong,X).
複製代碼

而後咱們獲得了下面的答案：

?- listen(ergou, X),listen(xiaohong,X).
X = bach
複製代碼

若是你有在跟着文章手動操做，若是你是個細心的同窗，你會發現此次詢問以後光標停留在了 X = bach 這裏，而不是換行顯示出 ?-。這是爲何呢？

這時候 Prolog 是在說：問題還有別的解答，按下 ; 尋求更多，按下 Enter 表示接受當前答案。在上邊了例子中，咱們持續按下 ; ，直到返回 false 才停下來。

因而咱們獲得了二狗和小紅共同欣賞的音樂，是巴赫和貝多芬。

雞兔同籠問題

接下來咱們來一個經典問題：

今有雉兔同籠，上有三十五頭，下有九十四足，問雉兔各幾何？

—— 《孫子算經》

翻譯成白話文：

有若干只雞兔同在一個籠子裏，從上面數，有35個頭，從下面數，有94只腳。問籠中各有多少隻雞和兔？

停！快中止思考！

若是你在使用 JavaScript、Python 等等語言的思路去嘗試編程解決問題的話，趕忙停下來，如今咱們要用描述既定事實的方式，讓 Prolog 給咱們答案！

文件名：chicken-and-rabbits.prolog

% 首先，咱們引入一個 clpq 的庫來幫助咱們進行運算符描述
:- use_module(library(clpq)).

% 而後，咱們定義事實：腦殼的總數量(H) 應當等於 雞的總數量(C) 加上 兔子的總數量(R)
head(C,R,H) :- {H = C + R}.

% 而後，咱們定義事實：腳的總數量(F) 應當等於 雞的總數量(C)乘以二 加上 兔子的總數量(R)乘以四
foot(C,R,F) :- {F = C*2 + R*4}.
複製代碼

咱們定義好了事實，那麼接下來讓咱們去詢問 Prolog 答案：

載入既定事實

swipl chicken-and-rabbits.prolog
複製代碼

執行詢問語句

?- head(C,R,35),foot(C,R,94).
C = 23,
R = 12.
複製代碼

答：雞有 23 只！兔有 12 只！

哈哈哈哈，沒錯！不再須要去絞盡腦汁思考怎麼告訴計算機去計算啦！只須要告訴 Prolog 既定事實，剩下的，就是提出正確的問題啦！

古老的 Prolog 在計算機科學中的逐漸退熱，必然有對應的緣由，但這種語言所特有的思惟方式，也不妨去探尋一下。在當下的編程氛圍裏，或許 Prolog 就像是夏日的一杯加冰檸檬水，給咱們帶來涼爽和清新呢！

好了，關於 Prolog 的討論，咱們今天就到這裏了，多謝各位！

還有更多關於 Prolog 的資料，感興趣能夠繼續閱讀：

• Prolog - Wikipedia
• SWI-Prolog
• SWI-Prolog manual / clpqr
• Introduction to the Programming Language PROLOG: A Language for Logic Programming and Symbolic Computation

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文 / 王二狗 職業程序員，週末愛好者

編 / 熒聲

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