人工智能程序設(shè)計(jì)語言課件

第2章人工智能程序設(shè)計(jì)語言

2.1綜述2.2函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語言LISP2.3邏輯型程序設(shè)計(jì)語言PROLOG2.4TurboPROLOG程序設(shè)計(jì)

2.1綜述

2.1.1函數(shù)型語言LISP是一種函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語言。LISP程序由一組函數(shù)組成，程序的執(zhí)行過程就是一系列的函數(shù)調(diào)用和求值過程。但LISP還不是純函數(shù)型語言，準(zhǔn)確地講，它是基于λ--函數(shù)的語言。除LISP外，20世紀(jì)70年代J.Backus還提出了一種稱為FP的所謂純函數(shù)型程序設(shè)計(jì)語言。但該語言現(xiàn)在還限于理論研究，實(shí)現(xiàn)上還存在一定困難。2.1.2邏輯型語言邏輯型程序設(shè)計(jì)語言起源于PROLOG(PROgramminginLOGic的縮寫)。PROLOG語言首先由法國馬塞大學(xué)的Colmerauer和它的研究小組于1972年研制成功，后來在歐洲得到進(jìn)一步發(fā)展。特別是1981年日本宣布要以PROLOG作為他們正在研制的新一代計(jì)算機(jī)——智能計(jì)算機(jī)的核心語言，更使PROLOG舉世矚目，迅速風(fēng)靡世界。2.1.3面向?qū)ο笳Z言20世紀(jì)80年代以來，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)(ObjectOrientedProgramming，簡稱OOP)異軍突起，發(fā)展迅速，如今已日漸成熟，并越來越流行起來。面向?qū)ο蟪绦蛞云湫畔㈦[蔽、封裝、繼承、多態(tài)、消息傳遞等一系列優(yōu)良機(jī)制，大大改善了軟件的復(fù)雜性、模塊性、重用性和可維護(hù)性，有望從根本上解決軟件的生產(chǎn)效率問題。另一方面，由于面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)的類、對(duì)象、繼承等概念，與人工智能特別是知識(shí)表示和知識(shí)庫產(chǎn)生了天然的聯(lián)系。因而，現(xiàn)在面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言也成為一種人工智能程序設(shè)計(jì)語言，面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)也被廣泛引入人工智能程序設(shè)計(jì)，特別是知識(shí)工程、專家系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言也種類繁多，已發(fā)展成為一個(gè)大家族。其中最純正、最具面向?qū)ο箫L(fēng)格的語言當(dāng)推Smalltalk，而最流行的OOP語言是C++，Java則是適于網(wǎng)絡(luò)(Internet)環(huán)境的一種面向?qū)ο笳Z言。2.1.4混合型語言以上三種語言都各有所長，但也都有其不足之處。為了揚(yáng)長避短，于是便出現(xiàn)了基于這三種語言的混合型語言。1.函數(shù)型與邏輯型相結(jié)合的語言函數(shù)型與邏輯型語言的結(jié)合方式有耦合型和統(tǒng)一型兩類。統(tǒng)一型又可分為具有歸結(jié)語義的函數(shù)型語言和集成式語言兩個(gè)子類。

2.函數(shù)型與面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的語言在LISP語言的基礎(chǔ)上再擴(kuò)充面向?qū)ο髾C(jī)制而產(chǎn)生的語言，稱為函數(shù)型的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)語言(亦稱為面向?qū)ο蟮腖ISP)。3.邏輯型與面向?qū)ο笙嘟Y(jié)合的語言2.2.1LISP的程序結(jié)構(gòu)與運(yùn)行機(jī)制LISP的程序一般由函數(shù)的定義和函數(shù)的調(diào)用兩部分組成。其一般格式為：(DEFUN(<函數(shù)名>(<形參表>)<函數(shù)體>)(<函數(shù)名>(〖WB〗<形參表>)<函數(shù)體>)

…(<函數(shù)名>(<形參表>)<函數(shù)體>))

(<函數(shù)名><實(shí)參表>)(<函數(shù)名><實(shí)參表>)…(<函數(shù)名><實(shí)參表>)(DEFUNMOVE-DISK(fromto)(TERPRI)(PRINC″MoveDiskFrom″)(PRINCfrom)(PRINC"To")(PRINCto))

(HANOI′a′b′c3)串原子是由雙引號(hào)括起來的一串字符。如"LISPProgram"。數(shù)字原子由數(shù)字串組成。在其前面可以有符號(hào)“-”或“+”，中間可出現(xiàn)“.”，用來表示整數(shù)和實(shí)數(shù)。例如：256、-66、3.14159等。S─表達(dá)式可以遞歸定義如下：(1)原子是S─表達(dá)式。(2)若S1和S2是S─表達(dá)式，則(S1·S2)也是S─表達(dá)式。由定義，下面的式子都是S─表達(dá)式：X2123(A·B)(A·(B·C))表(list)是LISP語言中最常用的數(shù)據(jù)類型，也是主要的處理對(duì)象。表是由圓括號(hào)括起來的由空格分開的若干個(gè)元素的集合。表的一般形式為：(<S─表達(dá)式><S─表達(dá)式>…<S─表達(dá)式>)例如：(XYZ),(+12),(A(BC))左括號(hào)后面的第一個(gè)元素稱為表頭，其余的元素組成的表稱為表尾。例如，對(duì)于表(+12)的頭為+，尾為(12)。特別地，元素個(gè)數(shù)為零的表為空表，記為()或NIL。表是一種特殊的S─表達(dá)式，每一個(gè)表都對(duì)應(yīng)著一個(gè)S─表達(dá)式。二者的關(guān)系由下面的例子說明。表←————————————→S-表達(dá)式(A)(A·NIL)(AB)(A·(B·NIL))(ABC)(A·(B·(C·NIL)))((AB)CD)((A·(B·NIL))·(C·(D·NIL)))可以看出，表的S─表達(dá)式的結(jié)構(gòu)實(shí)際是一棵二叉樹。1)CAR函數(shù)格式(CAR<表>)其中CAR為函數(shù)名，它是一個(gè)保留字（下同）。功能取出表中的表頭。例如：(CAR′(LISPLanguageProgram))返回值為：LISP

2)CDR函數(shù)格式(CDR<表>)功能取出表中的表尾。例如：(CDR′(LISPLanguageProgram))返回值為：(LanguageProgram)3)CONS函數(shù)格式(CONS<S─表達(dá)式><表>)功能將S─表達(dá)式作為一個(gè)元素加到表中去，并作為所構(gòu)成新表中的第一個(gè)元素。例如：(CONS′My′(LISPLanguageProgram))返回值為：(MyLISPLanguageProgram)5)LIST函數(shù)格式(LIST<S─表達(dá)式1><S─表達(dá)式2>…<S表達(dá)式n>)功能把n個(gè)S─表達(dá)式作為元素括在一起構(gòu)成一張新表。例如：(LIST′YELLOW′RED′BLUE)返回值為：(YELLOWREDBLUE)2.算術(shù)函數(shù)LISP的算術(shù)表達(dá)式也是用函數(shù)表示的，稱為算術(shù)函數(shù)。下面我們僅舉例說明。(+25)表示2+5，返回值為7。(-(*48)(/105))表示4×8-10/5，返回值為30。格式(SET<變量><S─表達(dá)式>)功能把S─表達(dá)式賦給變量。例如：(SET′X′8);X得到值8(SET′Y′(abc));Y得到值(abc)(SET′Z(CDRY);Z得到值(bc)另外，賦值函數(shù)還有SETQ、SETF(COMMONLISP)，其功能是類似的。4.謂詞函數(shù)返回值為邏輯值真或假的函數(shù)稱為謂詞函數(shù)，簡稱謂詞。LISP中真和假分別用T和NIL表示，當(dāng)函數(shù)的返回值為非NIL時(shí)，也表示為真。另外，NIL也表示空表。謂詞函數(shù)也有多個(gè)，下面我們僅給出常用的幾個(gè)。

(1)原子謂詞ATOM格式(ATOM<參數(shù)>)功能檢測(cè)其參數(shù)是否為原子，是則返回T，否則返回NIL。例如：(ATOM′a);返回T(ATOM′(ab));返回NIL

(3)判空表函數(shù)NULL格式(NULL<參數(shù)>)功能判斷參數(shù)是否為空表，是則返回T，否則返回NIL。5.條件函數(shù)條件函數(shù)也稱分支函數(shù)，類似于其他語言中的分支語句，其作用是控制程序的流程。格式(COND(P1e1)(P2e2)…(Pnen))其中Pi(i=1,...,n)為謂詞，ei(i=1,...,n)為一個(gè)或多個(gè)S─表達(dá)式。功能如果P1為真，則COND函數(shù)的值為e1(當(dāng)e1為多個(gè)S─表達(dá)式時(shí)，取最后一個(gè)S─表達(dá)式的值，下同)。否則，判斷P2，……直到某個(gè)Pi真為止，然后將對(duì)應(yīng)的ei作為函數(shù)值。若沒有一個(gè)Pi的值為非NIL，則COND的返回值為NIL。特別地，Pi也可以為邏輯常量T，這時(shí)則對(duì)其對(duì)應(yīng)的各表達(dá)式求值，并把最后一個(gè)表達(dá)式的值作為COND的返回值。

例如：(COND((NULLx)0)((ATOMx)1)((LISTPx)(LENGTHx)))其語義是，若x的值為NIL，則COND的返回值為0;若x為原子，則COND的返回值為1;若x的值為表，則COND的返回值為表的長度。2.2.4自定義函數(shù)基本函數(shù)是LISP提供的基本處理功能，要用LISP編程解決實(shí)際問題，僅有基本函數(shù)還是不夠的，用戶還必須根據(jù)問題的需要，利用基本函數(shù)自定義所需的函數(shù)。自定義函數(shù)的格式為：(DEFUN<函數(shù)名>(<形參表>)<函數(shù)體>)其中函數(shù)體，又可能是用戶自定義的函數(shù)或LISP基本函數(shù)的某種組合。所以，一般來講，LISP自定義函數(shù)就是由其基本函數(shù)組合而成的。常用的組合方法有復(fù)和、分支、遞歸、迭代等。其中最具特色的構(gòu)造方法是遞歸。

例2.1定義求N!的LISP函數(shù)。階乘的公式是n!＝n×(n-1)!1!＝10!＝1由此我們給出其LISP函數(shù)如下：(DEFUNN!(n)(COND((=n0)1)((=n1)1)(T(*n(N!(-n1))))))可以看出，該函數(shù)的最后一行中又調(diào)用了它自己。所以，這個(gè)函數(shù)N!是遞歸定義的。需說明的是，一個(gè)函數(shù)是否能遞歸定義，要取決于以下兩條：(1)函數(shù)的求值存在最簡的情形，在這種情形下函數(shù)值是顯然的或已知的；(2)該函數(shù)對(duì)于其參數(shù)的求值，可以歸結(jié)為對(duì)另一些參數(shù)的求值，而且后者比前者更容易求值，即使問題朝最簡情形逼近了一步。2.2.5程序舉例例2.2符號(hào)微分程序。這里是指數(shù)學(xué)上的一元函數(shù)求導(dǎo)。我們用D(ex)表示數(shù)學(xué)上的de/dx,這里e為需求導(dǎo)的函數(shù)表達(dá)式，x為自變量。程序如下：(DEFUND(ex)(COND((ATOMe)(IF(Eqex)10))(T(APPLY(D-RULE(CARe))(APPEND(CDRe))(LISTx)))))其中D-RULE是一個(gè)獲取給定操作符的微分規(guī)則的LISP函數(shù)。微分規(guī)則的存放，是通過為相應(yīng)操作符建立d特性的方法完成的。D-RULE的定義為(DEFUND-RULE(operator)(GEToperator′d))其中操作符d的特性值需事先用SETF函數(shù)建立好。例如對(duì)于操作符加＋和乘·，在數(shù)學(xué)上有d(u＋v)/dx＝du/dx＋dv/dxd(u·v)/dx＝v·du/dx＋u·dv/dx用LISP表示就是(SETF(GET′+′D)′(LAMBDA(uvx)′(+,(Dux),(Dvx))))(SETF(GET′*′D)′(LAMBDA(uvx)′(+(*,(Dux),v)(*,(Dvx),u)))))有了這些函數(shù)，我們就可以用機(jī)器求符號(hào)微分了。例如，給出如下的函數(shù)調(diào)用(D′(+(*2x)(*xx))′x);即求一元函數(shù)2x+x2關(guān)于x的導(dǎo)函數(shù)則得到返回值為(+(+(*0x)(*12))(+(*1x)(*1x)))即2+2x，結(jié)果正確。

由于篇幅所限，上面我們對(duì)LISP語言僅做了簡要介紹。需進(jìn)一步學(xué)習(xí)的讀者，可參閱有關(guān)專門著作。實(shí)際上，以此為入門和基礎(chǔ)，讀者就可以參照某一具體的LISP語言資料，進(jìn)行LISP程序設(shè)計(jì)了。經(jīng)過30多年的發(fā)展，LISP的方言和版本也很多。目前比較流行的有INTERLISP、MACLISP、COMMONLISP。其中COMMONLISP將成為一種標(biāo)準(zhǔn)，以統(tǒng)一各種LISP方言。2.3邏輯型程序設(shè)計(jì)語言PROLOG

2.3.1PROLOG的語句PROLOG語言只有三種語句，分別稱為事實(shí)、規(guī)則和問題。

1.事實(shí)(fact)格式<謂詞名>(<項(xiàng)表>).其中謂詞名是以小寫英文字母打頭的字母、數(shù)字、下劃線等組成的字符串，項(xiàng)表是以逗號(hào)隔開的項(xiàng)序列。

PROLOG中的項(xiàng)包括由常量或變量表示的簡單對(duì)象以及函數(shù)、結(jié)構(gòu)和表等,即事實(shí)的形式是一個(gè)原子謂詞公式。

例如：student(john).like(mary,music).就是PROLOG中的兩個(gè)合法事實(shí)。

功能一般表示對(duì)象的性質(zhì)或關(guān)系。例如上面的兩個(gè)事實(shí)就分別表示“約翰是學(xué)生”和“瑪麗喜歡音樂”。作為特殊情形，一個(gè)事實(shí)也可以只有謂詞名而無參量。例如：abc.repeat.等也是允許的。2.規(guī)則(rule)格式<謂詞名>(<項(xiàng)表>):-<謂詞名>(<項(xiàng)表>){,<謂詞名>(<項(xiàng)表>)}.其中“:-”號(hào)表示“if”（也可以直接寫為if），其左部的謂詞是規(guī)則的結(jié)論（亦稱為頭），右部的謂詞是規(guī)則的前提（亦稱為體），{}表示零次或多次重復(fù)，逗號(hào)表示and(邏輯與),即規(guī)則的形式是一個(gè)邏輯蘊(yùn)含式。

例如：bird(X):-animal(X),has(X,feather).grandfather(X,Y):-father(X,Z),father(Z,Y).就是PROLOG的合法規(guī)則。功能一般表示對(duì)象間的因果關(guān)系、蘊(yùn)含關(guān)系或?qū)?yīng)關(guān)系。例如，上面的第一條規(guī)則就表示“如果X是動(dòng)物，并且X有羽毛，則X是鳥”；第二條規(guī)則就表示“X是Y的祖父，如果存在Z，X是Z的父親并且Z又是Y的父親”。作為特殊情形，規(guī)則中的謂詞也可以只有謂詞名而無參量。例如：run:-start,step1(X),step2(X),end.也是一個(gè)合法規(guī)則。3.問題(question)格式?-<謂詞名>(<項(xiàng)表>){,<謂詞名>(<項(xiàng)表>)}.例如：?-student(john).?-like(mary,X).就是兩個(gè)合法的問題。功能問題表示用戶的詢問，它就是程序運(yùn)行的目標(biāo)。

2.3.2PROLOG程序PROLOG程序一般由一組事實(shí)、規(guī)則和問題組成。問題是程序執(zhí)行的起點(diǎn)，稱為程序的目標(biāo)。例如下面就是一個(gè)PROLOG程序。likes(bell,sports).likes(mary,music).likes(mary,sports).likes(jane,smith).friend(john,X):-likes(X,reading),likes(X,music).friend(john,X):-likes(X,sports),likes(X,music).?-friend(john,Y).可以看出，這個(gè)程序中有四條事實(shí)、兩條規(guī)則和一個(gè)問題。其中事實(shí)、規(guī)則和問題都分行書寫。規(guī)則和事實(shí)可連續(xù)排列在一起，其順序可隨意安排，但同一謂詞名的事實(shí)或規(guī)則必須集中排列在一起。問題不能與規(guī)則及事實(shí)排在一起，它作為程序的目標(biāo)要么單獨(dú)列出，要么在程序運(yùn)行時(shí)臨時(shí)給出。這個(gè)程序的事實(shí)描述了一些對(duì)象（包括人和事物）間的關(guān)系；而規(guī)則則描述了john交朋友的條件，即如果一個(gè)人喜歡讀書并且喜歡音樂（或者喜歡運(yùn)動(dòng)和喜歡音樂），則這個(gè)人就是john的朋友（當(dāng)然，這個(gè)規(guī)則也可看作是john朋友的定義）；程序中的問題是“約翰的朋友是誰？”當(dāng)然，PROLOG程序中的目標(biāo)可以變化，也可以含有多個(gè)語句(上例中只有一個(gè))。如果有多個(gè)語句，則這些語句稱為子目標(biāo)。例如對(duì)上面的程序，其問題也可以是?-likes(mary,X).或?-likes(mary,music).或?-friend(X,Y).或?-likes(bell,sports),likes(mary,music),friend(john,X).等等。當(dāng)然，對(duì)于不同的問題，程序運(yùn)行的結(jié)果一般是不一樣的。2.3.3PROLOG程序的運(yùn)行機(jī)理既然PROLOG程序是基于Horn子句的邏輯程序，那么其運(yùn)行機(jī)理自然就是基于歸結(jié)原理的演繹推理（歸結(jié)原理將在第3章介紹）。下面我們就來看PROLOG程序是怎樣運(yùn)行的。PROLOG程序的運(yùn)行是從目標(biāo)出發(fā)，并不斷進(jìn)行匹配、合一、歸結(jié)，有時(shí)還要回溯，直到目標(biāo)被完全滿足或不能滿足時(shí)為止。那么，什么是匹配、合一和回溯呢？下面我們就先介紹這幾個(gè)概念。1.自由變量與約束變量PROLOG中稱無值的變量為自由變量，有值的變量為約束變量。一個(gè)變量取了某值就說該變量約束于某值，或者說該變量被某值所約束，或者說該變量被某值實(shí)例化了。2.匹配合一兩個(gè)謂詞可匹配合一，是指兩個(gè)謂詞的名相同，參量項(xiàng)的個(gè)數(shù)相同，參量類型對(duì)應(yīng)相同，并且對(duì)應(yīng)參量項(xiàng)還滿足下列條件之一：(1)如果兩個(gè)都是常量，則必須完全相同。(2)如果兩個(gè)都是約束變量，則兩個(gè)約束值必須相同。(3)如果其中一個(gè)是常量，一個(gè)是約束變量，則約束值與常量必須相同。(4)至少有一個(gè)是自由變量。例如：下面的兩個(gè)謂詞pre1("ob1","ob2",Z)pre1("ob1",X,Y)只有當(dāng)變量X被約束為"ob2"，且Y、Z的約束值相同或者至少有一個(gè)是自由變量時(shí)，它們才是匹配合一的。3.回溯所謂回溯，就是在程序運(yùn)行期間，當(dāng)某一個(gè)子目標(biāo)不能滿足（即謂詞匹配失?。r(shí)，控制就返回到前一個(gè)已經(jīng)滿足的子目標(biāo)（如果存在的話），并撤消其有關(guān)變量的約束值，然后再使其重新滿足。成功后，再繼續(xù)滿足原子目標(biāo)。如果失敗的子目標(biāo)前再無子目標(biāo)，則控制就返回到該子目標(biāo)的上一級(jí)目標(biāo)（即該子目標(biāo)謂詞所在規(guī)則的頭部）使它重新匹配?；厮菀彩荘ROLOG的一個(gè)重要機(jī)制。下面，我們介紹PROLOG程序的運(yùn)行過程。我們?nèi)砸陨厦娴某绦驗(yàn)槔?。設(shè)所給的詢問是?-friend(john,Y).(john和誰是朋友?)則求解目標(biāo)為friend(john,Y).這時(shí)，系統(tǒng)對(duì)程序進(jìn)行掃描，尋找能與目標(biāo)謂詞匹配合一的事實(shí)或規(guī)則頭部。顯然，程序中前面的四條事實(shí)均不能與目標(biāo)匹配，而第五個(gè)語句的左端即規(guī)則friend(john,X):-likes(X,reading),likes(X,music).的頭部可與目標(biāo)謂詞匹配合一。但由于這個(gè)語句又是一個(gè)規(guī)則，所以其結(jié)論要成立則必須其前提全部成立。于是，對(duì)原目標(biāo)的求解就轉(zhuǎn)化為對(duì)新目標(biāo)likes(X,reading),likes(X,music).的求解。這實(shí)際是經(jīng)歸結(jié)，規(guī)則頭部被消去，而目標(biāo)子句變?yōu)?-likes(X,reading),likes(X,music).現(xiàn)在依次對(duì)子目標(biāo)likes(X,reading)和likes(X,music)求解。子目標(biāo)的求解過程與主目標(biāo)完全一樣，也是從頭對(duì)程序進(jìn)行掃描，不斷進(jìn)行測(cè)試和匹配合一等，直到匹配成功或掃描完整個(gè)程序?yàn)橹??？梢钥闯觯瑢?duì)第一個(gè)子目標(biāo)like(X,reading)的求解因無可匹配的事實(shí)和規(guī)則而立即失敗，進(jìn)而導(dǎo)致規(guī)則friend(john,X):-likes(X,reading),likes(X,music).的整體失敗。于是，剛才的子目標(biāo)likes(X,reading)和likes(X,music)被撤消，系統(tǒng)又回溯到原目標(biāo)friend(john,X)。這時(shí)，系統(tǒng)從該目標(biāo)剛才的匹配語句處（即第五句）向下繼續(xù)掃描程序中的子句，試圖重新使原目標(biāo)匹配，結(jié)果發(fā)現(xiàn)第六條語句的左部，即規(guī)則friend(john,X):-likes(X,sports),likes(X,music).的頭部可與目標(biāo)為謂詞匹配。但由于這個(gè)語句又是一個(gè)規(guī)則，于是，這時(shí)對(duì)原目標(biāo)的求解，就又轉(zhuǎn)化為依次對(duì)子目標(biāo)likes(X,sports)和likes(X,music)的求解。這次子目標(biāo)likes(X,sports)與程序中的事實(shí)立即匹配成功，且變量X被約束為bell。于是，系統(tǒng)便接著求解第二個(gè)子目標(biāo)。由于變量X已被約束，所以這時(shí)第二個(gè)子目標(biāo)實(shí)際上已變成了likes(bell,music).由于程序中不存在事實(shí)likes(bell,music)，所以該目標(biāo)的求解失敗。于是，系統(tǒng)就放棄這個(gè)子目標(biāo)，并使變量X恢復(fù)為自由變量，然后回溯到第一個(gè)子目標(biāo)，重新對(duì)它進(jìn)行求解。由于系統(tǒng)已經(jīng)記住了剛才已同第一子目標(biāo)謂詞匹配過的事實(shí)的位置，所以重新求解時(shí)，便從下一個(gè)事實(shí)開始測(cè)試。易見，當(dāng)測(cè)試到程序中第三個(gè)事實(shí)時(shí)，第一個(gè)子目標(biāo)便求解成功，且變量X被約束為mary。這樣，第二個(gè)子目標(biāo)也就變成了likes(mary,music).再對(duì)它進(jìn)行求解。這次很快成功。由于兩個(gè)子目標(biāo)都求解成功，所以，原目標(biāo)friend(john,Y)也成功，且變量Y被約束為mary(由Y與X的合一關(guān)系)。于是，系統(tǒng)回答：Y=mary程序運(yùn)行結(jié)束。上面只給出了問題的一個(gè)解。如果需要和可能的話，系統(tǒng)還可把john的所有朋友都找出來。我們把上述程序的運(yùn)行過程再用示意圖（圖2─1）描述如下：圖2─1PROLOG程序運(yùn)行機(jī)理示例上述程序的運(yùn)行是一個(gè)通過推理實(shí)現(xiàn)的求值過程。我們也可以使它變?yōu)樽C明過程。例如，把上述程序中的詢問改為friend(john,mary)則系統(tǒng)會(huì)回答:yes若將詢問改為：friend(john,smith)則系統(tǒng)會(huì)回答:no從上述程序的運(yùn)行過程可以看出，PROLOG程序的執(zhí)行過程是一個(gè)（歸結(jié)）演繹推理過程。其特點(diǎn)是：推理方式為反向推理，控制策略是深度優(yōu)先，且有回溯機(jī)制。其具體實(shí)現(xiàn)方法是：匹配子句的順序是自上而下；子目標(biāo)選擇順序是從左向右；（歸結(jié)后）產(chǎn)生的新子目標(biāo)總是插入被消去的目標(biāo)處（即目標(biāo)隊(duì)列的左部）。PROLOG的這種歸結(jié)演繹方法被稱為SLD(LinearresolutionwithSelectionfunctionforDefiniteclause)歸結(jié)，或SLD反駁-消解法。SLD歸結(jié)就是PROLOG程序的運(yùn)行機(jī)理，它也就是所謂的PROLOG語言的過程性語義。2.4TurboPROLOG程序設(shè)計(jì)

2.4.1TurboPROLOG的程序結(jié)構(gòu)一個(gè)完整的TurboPROLOG(2.0版)程序一般包括常量段、領(lǐng)域段、數(shù)據(jù)庫段、謂詞段、目標(biāo)段和子句段等六個(gè)部分。各段以其相應(yīng)的關(guān)鍵字constants、domains、database、predicates、goal和clauses開頭加以標(biāo)識(shí)。：另外，在程序的首部還可以設(shè)置指示編譯程序執(zhí)行特定任務(wù)的編譯指令；在程序的任何位置都可設(shè)置注解?？傊?，一個(gè)完整的TurboPROLOG(2.0版)程序的結(jié)構(gòu)如下/*<注釋>*/<編譯指令>constants<常量說明>domains<域說明>database<數(shù)據(jù)庫說明>predicates<謂詞說明>goal<目標(biāo)語句>clauses<子句集>當(dāng)然，一個(gè)程序不一定要包括上述所有段，但一個(gè)程序至少要有一個(gè)predicates段、clauses段和goal段。在大多數(shù)情形中，還需要一個(gè)domains段，以說明表、復(fù)合結(jié)構(gòu)及用戶自定義的域名。如若省略goal段，則可在程序運(yùn)行時(shí)臨時(shí)給出，但這僅當(dāng)在開發(fā)環(huán)境中運(yùn)行程序時(shí)方可給出。若要生成一個(gè)獨(dú)立的可執(zhí)行文件，則在程序中必須包含goal段。另一方面，一個(gè)程序也只能有一個(gè)goal段。

例2.3如果把上節(jié)中的程序要作為TurboPROLOG程序，則應(yīng)改寫為：/*例子程序-1*/DOMAINSname=symbolPREDICATESlikes(name,name).friend(name,name)GOALfriend(john,Y),write(″Y=″,Y).

CLAUSESlikes(bell,sports).likes(mary,music).likes(mary,sports).likes(jane,smith).friend(john,X):-likes(X,sports),likes(X,music).friend(john,X):-likes(X,reading),likes(X,music).結(jié)合上例，我們?cè)賹?duì)上述程序結(jié)構(gòu)中的幾個(gè)主要段的內(nèi)容和作用加以說明(其余段在后面用到時(shí)再作說明)：領(lǐng)域段該段說明程序謂詞中所有參量項(xiàng)所屬的領(lǐng)域。領(lǐng)域的說明可能會(huì)出現(xiàn)多層說明，直到最終說明到TurboPROLOG的標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域?yàn)橹?如上例所示)。TurboPROLOG的標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域即標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型，包括整數(shù)、實(shí)數(shù)、符號(hào)、串和符號(hào)等，其具體說明如表2.1所示。表2.1TurboPROLOG的標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域謂詞段該段說明程序中用到的謂詞的名和參量項(xiàng)的名(但TurboPROLOG的內(nèi)部謂詞無須說明)。子句段該段是TurboPROLOG程序的核心，程序中的所有事實(shí)和規(guī)則就放在這里，系統(tǒng)在試圖滿足程序的目標(biāo)時(shí)就對(duì)它們進(jìn)行操作。

目標(biāo)段該段是放置程序目標(biāo)的地方。目標(biāo)段可以只有一個(gè)目標(biāo)謂詞，例如上面的例子中就只有一個(gè)目標(biāo)謂詞；也可以含有多個(gè)目標(biāo)謂詞，如：goalreadint(X),Y=X+3,write("Y=",Y).就有三個(gè)目標(biāo)謂詞。這種目標(biāo)稱為復(fù)合目標(biāo)。另外，一般稱程序目標(biāo)段中的目標(biāo)為內(nèi)部目標(biāo)，而稱在程序運(yùn)行時(shí)臨時(shí)給出的目標(biāo)為外部目標(biāo)。2.4.2TurboPROLOG的數(shù)據(jù)與表達(dá)式1.領(lǐng)域1)標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域TurboPROLOG中不定義變量的類型，只說明謂詞中各個(gè)項(xiàng)的取值域。2)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)也稱復(fù)合對(duì)象，它是TurboPROLOG謂詞中的一種特殊的參量項(xiàng)（類似于謂詞邏輯中的函數(shù)）。結(jié)構(gòu)的一般形式為<函子>(<參量表>)其中函子及參量的標(biāo)識(shí)符與謂詞相同。注意，這意味著結(jié)構(gòu)中還可包含結(jié)構(gòu)。所以，復(fù)合對(duì)象可表達(dá)樹形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。例如下面的謂詞likes(Tom,sports(football,basketball,table-tennis)).中的sports(football,basketball,table-tennis)就是一個(gè)結(jié)構(gòu),即復(fù)合對(duì)象。又如：person("張華",student("西安石油學(xué)院"),address("中國","陜西","西安")).

reading("王宏",book("人工智能技術(shù)基礎(chǔ)教程","西安電子科技大學(xué)出版社")).

friend(father("Li"),father("Zhao")).這幾個(gè)謂詞中都有復(fù)合對(duì)象。復(fù)合對(duì)象在程序中的說明，需分層進(jìn)行。例如，對(duì)于上面的謂詞likes(Tom,sports(football,basketball,table-tennis)).在程序中可說明如下：domainsname=symbolsy=symbolsp=sports(sy,sy,sy)predicateslikes(name,sp)3)表表的一般形式是［x1,x2,…,xn］其中xi(i=1,2,…,n)為PROLOG的項(xiàng)，一般要求同一個(gè)表的元素必須屬于同一領(lǐng)域。不含任何元素的表稱為空表，記為［］。例如下面就是一些合法的表。［1,2,3］［apple,orange,banana,grape,cane］［"PROLOG","MAENS","PROGRAMMING","inlogic"］［［a,b］,［c,d］,［e］］［］表的最大特點(diǎn)是其元素個(gè)數(shù)可在程序運(yùn)行期間動(dòng)態(tài)變化。表的元素也可以是結(jié)構(gòu)或表，且這時(shí)其元素可以屬于不同領(lǐng)域。例如：［name("LiMing"),age(20),sex(male),address(xian)］［［1,2］,［3,4,5］,［6,7］］都是合法的表。后一個(gè)例子說明，表也可以嵌套。實(shí)際上，表是一種特殊的結(jié)構(gòu)。它是遞歸結(jié)構(gòu)的另一種表達(dá)形式。這個(gè)結(jié)構(gòu)的函數(shù)名取決于具體的PROLOG版本。這里我們就用一個(gè)圓點(diǎn)來表示。下面就是一些這樣的結(jié)構(gòu)及它們的表表示形式：結(jié)構(gòu)形式表形式·(a,［］)［a］·(a,·(b,［］))［a,b］·(a,·(b,·(c,［］)))［a,b,c］表的說明方法是在其組成元素的說明符后加一個(gè)星號(hào)*。如：domainslists=string*predicatespl(lists)就說明謂詞pl中的項(xiàng)lists是一個(gè)由串string組成的表。對(duì)于由結(jié)構(gòu)組成的表，至少得分三步說明。例如對(duì)于下面謂詞p中的表p(［name("Liming"),age(20)］)則需這樣說明:domainsrec=seg*seg=name(string);age(integer)predicatesp(rec)2.常量與變量由上面的領(lǐng)域可知，TurboPROLOG的常量有整數(shù)、實(shí)數(shù)、字符、串、符號(hào)、結(jié)構(gòu)、表和文件這八種數(shù)據(jù)類型。同理，TurboPROLOG的變量也就有這八種取值。另外，變量名要求必須是以大寫字母或下劃線開頭的字母、數(shù)字和下劃線序列，或者只有一個(gè)下劃線。這后一種變量稱為無名變量。3.算術(shù)表達(dá)式TurboPROLOG提供了五種最基本的算術(shù)運(yùn)算：加、減、乘、除和取模，相應(yīng)運(yùn)算符號(hào)為+、-、*、/、mod。這五種運(yùn)算的順序?yàn)椋?、/、mod優(yōu)先于+、-。同級(jí)從左到右按順序運(yùn)算，括號(hào)優(yōu)先。算術(shù)表達(dá)式的形式與數(shù)學(xué)中的形式基本一樣。例如：數(shù)學(xué)中的算術(shù)表達(dá)式PROLOG中的算術(shù)表達(dá)式x+yzX+Y*Zab-c/dA*B-C/DumodvUmodV(表示求U除以V所得的余數(shù))即是說，TurboPROLOG中算術(shù)表達(dá)式采用通常數(shù)學(xué)中使用的中綴形式。這種算術(shù)表達(dá)式為PROLOG的一種異體結(jié)構(gòu)，若以PROLOG的結(jié)構(gòu)形式來表示，則它們應(yīng)為+(X,*(Y,Z))-(*(A,B),/(C,D))mod(U,V)所以，運(yùn)算符+、-、*、/和mod實(shí)際也就是PROLOG內(nèi)部定義好了的函數(shù)符。在TurboPROLOG程序中，如果一個(gè)算術(shù)表達(dá)式中的變?cè)勘粚?shí)例化（即被約束）的話，則這個(gè)算術(shù)表達(dá)式的值就會(huì)被求出。求出的值可用來實(shí)例化某變量，也可用來同其他數(shù)量進(jìn)行比較，用一個(gè)算術(shù)表達(dá)式的值實(shí)例化一個(gè)變量的方法是用謂詞“is”或“=”來實(shí)現(xiàn)。例如：YisX+5或Y=X+5(*)就使變量Y實(shí)例化為X+5的值(當(dāng)然X也必須經(jīng)已被某值實(shí)例化)，可以看出，這里對(duì)變量Y的實(shí)例化方法類似于其他高級(jí)程序語言中的“賦值”，但又不同于賦值。例如，在PROLOG中下面的式子是錯(cuò)誤的:X=X+14.關(guān)系表達(dá)式TurboPROLOG提供了六種常用的關(guān)系運(yùn)算，即小于、小于或等于、等于、大于、大于或等于和不等于，其運(yùn)算符依次為<,<=,=,>,>=,<>TurboPROLOG的關(guān)系表達(dá)式的形式和數(shù)學(xué)中的也基本一樣，例如：數(shù)學(xué)中的關(guān)系式TurboPROLOG中的關(guān)系式X+1≥YX+1>=YX≠YX<>Y

即是說，TurboPROLOG中的關(guān)系式也用中綴形式。當(dāng)然，這種關(guān)系式為TurboPROLOG中的異體原子。若按TurboPROLOG中的原子形式來表示，則上面的兩個(gè)例子為>=(X+1,Y)和<>(X,Y)所以上述六種關(guān)系運(yùn)算符，實(shí)際上也就是TurboPROLOG內(nèi)部定義好了的六個(gè)謂詞。這六個(gè)關(guān)系運(yùn)算符可用來比較兩個(gè)算術(shù)表達(dá)式的大小。所以上述六種關(guān)系運(yùn)算符，實(shí)際上也就是TurboPROLOG內(nèi)部定義好了的六個(gè)謂詞。這六個(gè)關(guān)系運(yùn)算符可用來比較兩個(gè)算術(shù)表達(dá)式的大小。例如：brother(Name1,Name2):-person(Name1,man,Age1),person(Name2,man,Age2),mother(Z,Name1),mother(Z,Name2),Age1>Age2.需要說明的是，“=”的用法比較特殊，它既可以表示比較，也可以表示約束值，即使在同一個(gè)規(guī)則中的同一個(gè)“=”也是如此。例如：p(X,Y,Z):-Z=X+Y.當(dāng)變量X、Y、Z全部被實(shí)例化時(shí)，“=”就是比較符。如：對(duì)于問題Goal:p(3,5,8).機(jī)器回答：yes。而對(duì)于Goal:p(3,5,7).機(jī)器回答：no。即這時(shí)機(jī)器把X+Y的值，與Z的值進(jìn)行比較。但當(dāng)X,Y被實(shí)例化，為Z未被實(shí)例化時(shí)，“=”號(hào)就是約束符。如：Goal:p(3,5,Z).機(jī)器回答：Z=8這時(shí)，機(jī)器使Z實(shí)例化為X+Y的結(jié)果。2.4.3輸入與輸出雖然PROLOG能自動(dòng)輸出目標(biāo)子句中的變量的值，但這種輸出功能必定有限，往往不能滿足實(shí)際需要；另一方面，對(duì)通常大多數(shù)的程序來說，運(yùn)行時(shí)從鍵盤上輸入有關(guān)數(shù)據(jù)或信息也是必不可少的。為此每種具體PROLOG一般都提供專門的輸入和輸出謂詞，供用戶直接調(diào)用。例如，下面就是TorboPROLOG的幾種輸入輸出謂詞：(1)readln(X)。這個(gè)謂詞的功能是從鍵盤上讀取一個(gè)字符串，然后約束給變量X。(2)readint(X)。這個(gè)謂詞的功能是從鍵盤上讀取一個(gè)整數(shù)，然后約束給變量X，如果鍵盤上打入的不是整數(shù)則該謂詞失敗。(3)readreal(X)。這個(gè)謂詞的功能是從鍵盤上讀取一個(gè)實(shí)數(shù)，然后約束給變量X，如果鍵盤上打入的不是實(shí)數(shù)則該謂詞失敗。(4)readchar(X)。這個(gè)謂詞的功能是從鍵盤上讀取一個(gè)字符，然后約束給變量X，如果鍵盤上打入的不是單個(gè)字符，則該謂詞失敗。(5)write(X1,X2,…Xn)。這個(gè)謂詞的功能是把項(xiàng)Xi(i=1,2,…n)的值顯示在屏幕上或者打印在紙上，當(dāng)有某個(gè)Xi未實(shí)例化時(shí)，該謂詞失敗，其中的Xi可以是變量，也可以是字符串或數(shù)字。(6)nl換行謂詞。它使后面的輸出(如果有的話)另起一行。另外，利用write的輸出項(xiàng)"\n"也同樣可起換行作用。例如：write("name"),nl,write("age")與write("name","\n","age")的效果完全一樣。例2.4用上面的輸入輸出謂詞編寫一個(gè)簡單的學(xué)生成績數(shù)據(jù)庫查詢程序。PREDICATESstudent(integer,string,real)gradeGOALgrade.CLAUSESstudent(1,"張三",90.2).student(2,"李四",95.5).student(3,"王五",96.4).grade:-write("請(qǐng)輸入姓名:"),readln(Name),student(-,Name,Score),nl,write(Name,"的成績是",Score).grade:-write(“對(duì)不起，找不到這個(gè)學(xué)生!”).grade:-write("對(duì)不起，找不到這個(gè)學(xué)生!").下面是程序運(yùn)行時(shí)的屏幕顯示:請(qǐng)輸入姓名：王五王五的成績是96.4。2.4.4分支與循環(huán)PROLOG中并無專門的分支和循環(huán)語句，但PROLOG也可實(shí)現(xiàn)分支和循環(huán)程序結(jié)構(gòu)。1.分支對(duì)于通常的IF-THEN-ELSE分支結(jié)構(gòu)，PROLOG可用兩條同頭的并列規(guī)則實(shí)現(xiàn)。例如，將IFx>0THENx:=1ELSEx:=0用PROLOG實(shí)現(xiàn)則是Br:-x>0,x=1.Br:-x=0.類似地，對(duì)于多分支，可以用多條規(guī)則實(shí)現(xiàn)。例如：Br:-x>0,x=1.Br:-x=0,x=0.Br:-x<0,x=-1.2.循環(huán)PROLOG可以實(shí)現(xiàn)計(jì)循環(huán)次數(shù)的FOR循環(huán)，也可以實(shí)現(xiàn)不計(jì)循環(huán)次數(shù)的DO循環(huán)。例如下面的程序段就實(shí)現(xiàn)了循環(huán)，它使得write語句重復(fù)執(zhí)行了三次，而打印輸出了三個(gè)學(xué)生的記錄。student(1,"張三",90.2).student(2,"李四",95.5).student(3,"王五",96.4).print:-student(Number,Name,Score),write(Number,Name,Score),nl,Number=3.這個(gè)例子可以看作是計(jì)數(shù)循環(huán)。當(dāng)然，也可以通過設(shè)置計(jì)數(shù)器而實(shí)現(xiàn)真正的計(jì)數(shù)循環(huán)。下面的程序段實(shí)現(xiàn)的則是不計(jì)數(shù)的DO循環(huán)。student(1,"張三",90.2).student(2,"李四",95.5).student(3,"王五",96.4).print:-student(Number,Name,Score),write(Number,Name,Score),nl,fail.print:-.這個(gè)程序段中的fail是一個(gè)內(nèi)部謂詞，它的語義是恒失敗。這個(gè)程序段與上面的程序段的差別僅在于把原來用計(jì)數(shù)器（或標(biāo)記數(shù)）循環(huán)控制語句變成了恒失敗謂詞fail，另外再增加了一個(gè)print語句。增加這個(gè)語句的目的是為程序設(shè)置一個(gè)出口。因?yàn)閒ail是恒失敗，下面若無出口的話，將引起print本身的失敗。進(jìn)而又會(huì)導(dǎo)致程序中的連鎖失敗。2.4.5動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫就是在內(nèi)存中實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。它由事實(shí)組成，程序可以對(duì)它操作，所以在程序運(yùn)行期間它可以動(dòng)態(tài)變化。TurboPROLOG提供了三個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫操作謂詞:asserta(<fact>).assertz(<fact>).retract(<fact>).其中fact表示事實(shí)。這三個(gè)謂詞的功能是：asserta(<fact>).把fact插入當(dāng)前動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的同名謂詞的事實(shí)之前；assertz(<fact>).把fact插入當(dāng)前動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的同名謂詞的事實(shí)之后；retract(<fact>).把fact從當(dāng)前動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中刪除。例如語句asserta(student(20,"李明",90.5)).將在內(nèi)存的謂詞名為student的事實(shí)前插入一個(gè)新事實(shí)：student(20,"李明",90.5)如果內(nèi)存中還沒有這樣的事實(shí)，則它就是第一個(gè)。又如語句retract(student(20,-,-)).將從內(nèi)存的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的刪除事實(shí)student(20,-,-)它可解釋為學(xué)號(hào)為20的一個(gè)學(xué)生的記錄。注意，這里用了無名變量-?？梢钥闯?，PROLOG提供的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫機(jī)制，可非常方便地實(shí)現(xiàn)堆棧、隊(duì)列等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，提供的數(shù)據(jù)庫操作謂詞大大簡化了編程。另外，PROLOG還提供了謂詞save(<>).consult(<>).前者可將當(dāng)前的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫存入磁盤文件，后者則可將磁盤上的一個(gè)事實(shí)數(shù)據(jù)文件調(diào)入內(nèi)存。2.4.6表處理與遞歸表是PROLOG中一種非常有用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表的表述能力很強(qiáng)，數(shù)字中的序列、集合，通常語言中的數(shù)組、記錄等均可用表來表示。表的最大特點(diǎn)是其長度不固定，在程序的運(yùn)行過程中可動(dòng)態(tài)地變化。具體來講，就是在程序運(yùn)行時(shí)，可對(duì)表施行一些操作，如給表中添加一個(gè)元素，或從中刪除一個(gè)元素，或者將兩個(gè)表合并為一個(gè)表等等。用表還可以方便地構(gòu)造堆棧、隊(duì)列、鏈表、樹等動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。表還有一個(gè)重要特點(diǎn)，就是它可分為頭和尾兩部分。表頭是表中第一個(gè)元素，而表尾是表中除第一個(gè)元素外的其余元素按原來順序組成的表。例如下面的例子：表表頭表尾［1,2,3,4,5］1［2,3,4,5］［apple,orange,banana］apple［orange,banana］［［a,b］,［c］,［d,e］］［a,b］［［c］,［d,e］］［"PROLOG"］"PROLOG“［］［］無定義無定義在程序中是用豎線“|”來區(qū)分表頭和表尾的，而且還可以使用變量。例如一般地用［H|T］來表示一個(gè)表，其中H、T都是變量，H為表頭，T為表尾。注意，此處H是一個(gè)元素（表中第一個(gè)元素），而T則是一個(gè)表（除第一個(gè)元素外的表中其余元素按原來順序組成的表）。表的這種表示法很有用，它為表的操作提供了極大的方便。下面我們就給出用這種表示法通過匹配合一提取表頭和表尾的例子。表1表2合一后的變量值［X|Y］［a,b,c］X=a,Y=［b,c］［X|Y］［a］X=a,Y=［］［a|Y］［X,b］X=a,Y=［b］［X,Y,Z］［a,b,c］X=a,Y=b,Z=c［［a,Y］|Z］［［X,b］,［c］］X=a,Y=b,Z=［［c］］還需說明的是，表中的豎杠“|”后面只能有一個(gè)變量。例如寫法［X|Y,Z］就是錯(cuò)誤的。但豎杠的前面的變量可以多于一個(gè)。例如寫法［X,Y|Z］是允許的。這樣，這個(gè)表同［a,b,c］匹配合一后，有X=a,Y=b,Z=［c］另外，豎杠的前面和后面也可以是常量，例如［a|Y］和［X|b］都是允許的，但注意，后一個(gè)表稱為無尾表，如果它同表［a|Y］匹配，則有X=a,Y=b（而不是Y=［b］）如果無豎杠“|”，則不能分離出表尾。例如，表［X,Y,Z］與［a,b,c］合一后得X=a,Y=b,Z=c。其中變量Z并非等于［c］。例2.5設(shè)計(jì)一個(gè)能判斷對(duì)象X是表L的成員的程序。我們可以這樣設(shè)想：(1)如果X與表L中的第一個(gè)元素（即表頭）是同一個(gè)對(duì)象，則X就是L的成員;(2)如果X是L的尾部的成員，則X也就是L的成員。根據(jù)這種邏輯關(guān)系，于是有下面的PROLOG程序：member(X,［X|Tail］).member(X,［Head|Tail］):-member(X,Tail).其中第一個(gè)子句的語義就是上面的第一句話，第二個(gè)子句的語義就是上面的第二句話?？梢钥闯?，這個(gè)程序中使用了遞歸技術(shù)，因?yàn)橹^詞member的定義中又含有它自身。利用這個(gè)程序我們就可以判定任意給定的一個(gè)對(duì)象和一個(gè)表之間是否具有member（成員）關(guān)系。例如，我們?nèi)”鞮為［a,b,c,d］，取X為a，對(duì)上面的程序提出如下詢問:Goal:member(a,［a,b,c,d］).則有回答:yes同樣對(duì)于詢問:Goal:member(b,［a,b,c,d］).Goal:member(c,［a,b,c,d］).Goal:member(d,［a,b,c,d］).都有回答:yes但若詢問Goal:member(e,［a,b,c,d］).則回答:no如果我們這樣詢問Goal:member(X,［a,b,c,d］).意思是要證明存在這樣的X，它是該表的成員，這時(shí)系統(tǒng)返回X的值，即X=a如果需要的話，系統(tǒng)還會(huì)給出X的其他所有值。例2.6表的拼接程序，即把兩個(gè)表連接成一個(gè)表。

append(［］,L,L).append(［H|T］,L2,［H|Tn］):-append(T,L2,Tn).程序中第一個(gè)子句的意思是空表同任一表L拼接的結(jié)果仍為表L;第二個(gè)子句的意思是說，一個(gè)非空的表L1與另一個(gè)表L2拼接的結(jié)果L3是這樣一個(gè)表，它的頭是L1的頭，它的尾是由L1的尾T同L2拼接的結(jié)果Tn。這個(gè)程序刻劃了兩個(gè)表與它們的拼接表之間的邏輯關(guān)系?？梢钥闯?，謂詞append是遞歸定義的，子句append(［］,L,L).為終結(jié)條件，即遞歸出口。對(duì)于這個(gè)程序，如果我們?cè)儐朑oal:append(［1,2,3］,［4,5］,L).則系統(tǒng)便三次遞歸調(diào)用程序中的第二個(gè)子句，最后從第一個(gè)子句終止，然后反向依次求出每次的拼接表，最后輸出L=［1,2,3,4,5］當(dāng)然，對(duì)于這個(gè)程序也可以給出其他各種詢問，如：Goal:append(［1,2,3］,［4,5］,［1,2,3,4,5］).系統(tǒng)回答:yesGoal:append(［1,2,3］,［4,5］,［1,2,3,4,5,6］).系統(tǒng)回答:noGoal:append(［1,2,3］,Y,［1,2,3,4,5］).系統(tǒng)回答:Y=［4,5］Goal:append(X,［4,5］,［1,2,3,4,5］).系統(tǒng)回答:X=［1,2,3］Goal:append(X,Y,［1,2,3,4,5］).系統(tǒng)回答:X=［］,Y=［1,2,3,4,5］X=［1］,Y=［2,3,4,5］X=［1,2］,Y=［3,4,5］X=［1,2,3］,Y=［4,5］…等等（如果需要所有解的話）。例2.7表的輸出。print(［］).print(［H|T］):-write(H),print(T).例2.8表的倒置，即求一個(gè)表的逆序表。reverse(［］,［］).reverse(［H|T］,L):-reverse(T,L1),append(L1,［H］,L).這里，reverse的第一個(gè)項(xiàng)是輸入，即原表，第二個(gè)項(xiàng)是輸出，即原表的倒置。2.4.7回溯控制PROLOG在搜索目標(biāo)解的過程中，具有回溯機(jī)制，即當(dāng)某一個(gè)子目標(biāo)Gi不能滿足時(shí)，就返回到該子目標(biāo)的前一個(gè)子目標(biāo)Gi-1，并放棄Gi-1的當(dāng)前約束值，使它重新匹配合一。在實(shí)際問題中，有時(shí)卻不需要回溯，為此PROLOG中就專門定義了一個(gè)阻止回溯的內(nèi)部謂詞——“!”，稱為截?cái)嘀^詞。

截?cái)嘀^詞的語法格式很簡單，就是一個(gè)感嘆號(hào)“!”。!的語義是：(1)若將“!”插在子句體內(nèi)作為一個(gè)子目標(biāo)，它總是立即成功；(2)若“!”位于子句體的最后，則它就阻止對(duì)它所在子句的頭謂詞的所有子句的回溯訪問，而讓回溯跳過該頭謂詞(子目標(biāo))，去訪問前一個(gè)子目標(biāo)（如果有的話）；(3)若“!”位于其他位置，則當(dāng)其后發(fā)生回溯且回溯到“!”處時(shí)，就在此處失敗，并且“!”還使它所在子句的頭謂詞（子目標(biāo)）整個(gè)失?。醋柚乖偃ピL問頭謂詞的其余子句（如果有的話），即迫使系統(tǒng)直接回溯到該頭謂詞(子目標(biāo))的前一個(gè)子目標(biāo)(如果有的話)）。例2.9考慮下面的程序：p(a).(2─1)p(b).(2─2)q(b).(2─3)r(X):-p(X),q(X).(2─4)r(c).對(duì)于目標(biāo):r(Y).可有一個(gè)解Y=b但當(dāng)我們把式(2─4)改為r(X):-p(X),!,q(X).(2─4′)時(shí)，卻無解。這是由于添加了截?cái)嘀^詞“!”。因?yàn)槭?2─4′)中求解子目標(biāo)p(X)時(shí)，X被約束到a，然后跳過“!”，但在求解子目標(biāo)q(a)時(shí)遇到麻煩，于是又回溯到“!”，而“!”阻止了對(duì)p(X)的下一個(gè)子句p(b)和r的下一個(gè)定義子句r(c)的訪問。從而，導(dǎo)致整個(gè)求解失敗。例2.10設(shè)有程序：g0:-g11,g12,g13.(2─5)g0:-g14.(2─6)g12:-g21,!,g23.(2─7)g12:-g24,g25.(2─8).........給出目標(biāo):g0.假設(shè)運(yùn)行到子目標(biāo)g23時(shí)失敗，這時(shí)如果子句(2─7)中無!的話，則會(huì)回溯到g21，并且，如果g21也失敗的話，則會(huì)訪問下面的子句(2─8)。但由于有!存在，所以不能回溯到g21，而直接宣告g12失敗。于是，由子句(2─5)，這時(shí)則回溯到g11。如果我們把子句(2─7)改為g12:-g21,g23,!.