Prolog Signification, Article, Explication au sujet de Prolog

Prolog Article, Signification, Explication

Prolog est l’un des principaux langages de programmation logique. Le nom Prolog est un acronyme de PROgrammation LOGique. Il a été créé par Alain Colmerauer et Philippe Roussel vers 1972. Le but était de faire un langage de programmation qui permettait d'utiliser l'expressivité de la logique au lieu de définir pas à pas la succession d'instruction que doit exécuter un ordinateur.

Prolog est utilisé dans de nombreux programmes d’intelligence artificielle et dans le traitement de la linguistique par ordinateur (surtout ceux concernant les langages naturels). Sa syntaxe et sémantiques sont considéré comme très simple et clair (le but original était de procurer un outil pour les linguistes ignorant l’informatique). Beaucoup de recherches menant à l’implémentation actuelle de prolog vint des effets du projet pour les ordinateurs de la cinquième génération qui utilisaient comme base une variante.

Prolog est basé sur le calcul de prédicat du premier ordre; cependant il est restreint à n’accepter que les clauses de Horn. L’exécution d’un programme Prolog est effectivement une application du théorème prouvant par résolution du premier ordre. Les concepts fondamentaux sont l’ unification, la récursion, et le backtracking.

Table of contents

1 Types de données

1.1 Atomes
1.2 Nombres
1.3 Variables
1.4 Termes
1.5 Listes
1.6 Chaînes de caractères

2 Faits
3 Règles
4 Évaluation

4.7 Négation

5 Exécution
6 Grammaire générative
7 Implémentations

Types de données

Prolog n’emploie pas des types de données dans la manière habituelle des langages de programmation. Nous devons parler à ce propos des éléments lexicaux.

Pour la facilité du programmeur les listes peuvent être construites et déconstruites de diverses manières.

Élément énumération: [abc, 1, f(x), Y, g(A, rst)]
Décomposer en un seul élément: [abc | L1]
Décomposer en des éléments multiples: [abc, 1, f(x) | L2]
Expansion du terme: '.'(abc, '.'(1, '.'(f(x), '.'(Y, '.'(g(A, rst), [])))))

Chaînes de caractères

Les chaînes de caractères sont en général écrites comme une séquence de caractères entourés par des apostrophes. Elles sont souvent représentées en interne par une liste de code ASCII.

Faits

La programmation en Prolog est très différente de la programmation dans un langage impératif. En Prolog, vous alimentez une base de données de faits et de règles; vous pouvez alors faire des demandes à la base de données. L’unité de base de Prolog est le prédicat, qui est défini comme étant vrai. Un prédicat consiste en une tête et un nombre d’arguments. Par exemple:

chat(tom).

Ici 'chat' est la tête, et 'tom' est l’argument. Voici quelques demandes simples que vous pouvez demander à un interpréteur Prolog basé sur ce fait:

?- chat(tom).
     oui.
?- chat(X).
     X = tom;
     non.

Les prédicats sont en général définis pour exprimer quelque fait que le programme connaît à propos du monde. Dans la plupart des cas l’usage de prédicats requière une certaine convention. Donc, quelle version des deux prédicats ci-dessous voudrait signifier que Pat est le père de Sally?

père(sally, pat).
père(pat, sally).

Dans les deux cas 'père' est la tête tandis que 'sally' et 'pat' sont les arguments. Cependant dans le premier cas, Sally vient premier dans la liste des arguments, et dans le second c’est Pat (l’ordre dans la liste des arguments importe). Le premier cas est un exemple d’une définition dans l’ordre verbe-sujet-objet, et le second de verbe-objet-sujet. Comme Prolog ne comprend pas le langage naturel, les deux versions sont correctes en ce qui le concerne; cependant c’est un bon style de programmation que de maintenir une cohérence de convention dans un programme.

Quelques prédicats sont bâtis dans le langage et permettent à un programme Prolog de faire des activités de routine (comme les entrée/sortie, utiliser l'interface graphique et généralement communiquer avec le système de l’ordinateur). Par exemple le prédicat write peut être utilisé pour l’affichage à l’écran. Donc

 write('Bonjour')

présentera le mot 'Bonjour' sur le moniteur.

Règles

Le second type d’instructions en Prolog est la règle. Un exemple de règle est

lumière(on) :- interrupteur(on).

Le « :- » signifie « si »; cette règle indique lumière(on) est vraie si interrupteur(on) est vrai. Les règles peuvent aussi utiliser des variables comme

père(X,Y) :- parent(X,Y), mâle(Y).

Ce qui signifie « si quelqu’un est le parent de quelqu’un d'autre et que c'est un mâle, il en est donc le père ». L’antécédent et conséquent sont dans l’ordre inverse de ce que l’on trouve normalement en logique. Il est possible de placer des prédicats multiples et en conséquence, groupé avec une conjonction « et », par exemple:

a, b, c :- d.

qui est simplement l’équivalent de trois règles séparées, cependant les trois règles séparées ne sont pas l'équivalent de (a et b et c) si d, puisqu'il s'agit d'un « ou » inclusif:

a :- d. b :- d. c :- d.

Ce qui n’est pas autorisé sont des règles comme:

a;b :- c.

ce qui est « si c alors a ou b ». C’est à cause de la restriction pour les clauses de Horn.

Évaluation

Quand l’interpréteur reçoit une demande il essaye de trouver des faits qui correspondent à la question. Si aucun fait simple n'est disponible, il essaye de satisfaire toutes les règles qui ont le fait comme conclusion. Par exemple ayant ce code Prolog

frère_ou_sœur(X,Y) :- parent(Z,X), parent(Z,Y).
père(X,Y) :- parent(X,Y), mâle(X).
mère(X,Y) :- parent(X,Y), femelle(X).
parent(X,Y) :- père(X,Y).
parent(X,Y) :- mère(X,Y).
mère(trude, sally).
père(tom, sally).
père(tom, erica).
père(mike, tom).
mâle(tom).
femelle(trude).
mâle(mike).

Il en résulte que la demande suivante est évalué comme vraie:

?- frère_ou_sœur(sally, erica)
     oui.

L’interpréteur arrive à ce résultat en faisant correspondre la règle frère_ou_sœur(X,Y) en assemblant (colloquiallement; substituant) sally à X et erica à Y. Cela signifie que la demande peut être étendue à parent(Z,sally), parent(Z,erica). Faire correspondre cette conjonction est obtenu en regardant tous les parents possibles de sally. Cependant, parent(trude,sally) ne mène pas à une solution viable, parce que si trude est substitué pour Z, parent(trude,erica) devra être vrai, et aucun fait tel (ou quelque règle qui peut satisfaire cela) n'est présent. Aussi à la place, tom est substitué pour Z, et erica et sally apparaissent être frère_ou_sœur néanmoins.

Le code

mère(X,Y) :- parent(X,Y), femelle(X).
parent(X,Y) :- père(X,Y).

peut sembler suspect. Après tout chaque parent n’est pas un père. Mais il est vrai que chaque père est un parent. D’un autre côté, quelqu’un n’est la mère de l’un que si elle est à la fois son parent et femelle.

Pour indiquer que tous les pères sont mâle vous avez besoin du code

mâle(X) :- père(X,_).

ce qui simplement est indifférent à qui est l’enfant (le soustiret est une variable anonyme).

Négation

Typiquement, une demande est évaluée comme fausse par le mérite de ne pas trouver de règles positive ou faits qui supportent l’état. Cela est appelé la prémisse du monde fermé; on considère que tout ce qui doit être connu est inclus dans la base de données, alors il n’y a pas de monde extérieur qui pourrait contenir les preuves inconnues. En d'autres termes, si un fait n’est pas connu comme étant vrai (ou faux) il est considéré comme faux.

Une règle comme celle

légal(X) :- NOT illégal(X).

peut seulement être évalué en recherchant exhaustivement pour toutes les choses illégales, les comparant à X, et si aucun fait illégal ne peut être trouvé comme le même que X, X est légal. Cela est appelé négation par échec.

Exécution

Prolog est un langage logique, aussi en théorie vous ne devriez pas vous préoccuper de comment il s’exécute. Cependant il est quelquefois prudent de prendre en compte comment l’algorithme d’inférence agit, pour éviter qu’un programme Prolog ne dure trop longtemps.

Par exemple, nous pouvons écrire du code pour compter le nombre d’éléments d’une liste.

elems([],0).
elems([H|T], X) :- elems(T, Y), X is Y + 1.

Cela signifie simplement; si la liste est vide, le nombre d’éléments est zéro. Si une liste n’est pas vide, alors X est augmenté de un par rapport à Y, lequel est le nombre d’éléments dans le reste de la liste sans le premier élément.

Dans ce cas, il y a une distinction claire entre les cas dans l’antécédent dans les règles. Mais considérer le cas où vous avez besoin de décider si vous continuez à jouer dans un casino;

miser(X) :- avoirargent(X).
miser(X) :- avoircrédit(X), NOT avoirargent(X).

Si vous avez de l’argent, vous continuez à miser. Si vous avez tout perdu vous avez besoin d’emprunter, ou sinon... plus de pari. avoirargent(X) peut être une fonction très coûteuse, par exemple, s’il peut accéder à votre compte bancaire par l’internet. Mais c’est la même chose pour avoircrédit.

En théorie, les implémentations de Prolog peuvent évaluer ces règles dans n’importe quel ordre, aussi vous pourriez aussi bien avoir écrit;

miser(X) :- avoircrédit(X), NOT avoirargent(X).
miser(X) :- avoirargent(X).

Ce qui est bien, parce que les deux options s’excluent l’une l’autre. Cependant vérifiant si vous pouvez obtenir un prêt n’est pas nécessaire si vous savez que vous avez de l’argent. Aussi en pratique, les implémentations de Prolog testera la règle que vous avez écrit en premier. Vous pouvez utiliser l’opérateur cut pour dire à l’interpréteur de sauter la deuxième option si la première suffit. Par exemple:

miser(X) :- avoirargent(X), !.
miser(X) :- avoircrédit(X), NOT avoirargent(X).

Cela est appelé un opérateur d’arrêt vert. Le ! dit simplement à l’interpréteur de ne plus chercher d’alternative. Mais vous notez que si vous avez besoin d’argent il a besoin d’évaluer la seconde règle, et il le fera. Testant pour avoirargent dans la deuxième règle est plutôt inutile car vous savez que vous n’en avez pas, sinon la seconde règle ne serait pas évaluée en premier. Aussi vous pouvez changer le code en:

miser(X) :- avoirargent(X), !.
miser(X) :- avoircrédit(X).

Cela est appelé un opérateur d’arrêt rouge, parce qu’il est dangereux de faire cela. Vous êtes maintenant dépendant du placement correct de l’opérateur d’arrêt et l’ordre des règles pour déterminer leur sens logique. Les accidents de Couper-et-coller guettent dans les coins sombres. Si les règles sont mélangées, vous pouvez maintenant utiliser votre carte de crédit avant de dépenser votre argent disponible.

Grammaire générative

Lorsqu'on fait de la grammaire générative avec Prolog le but est de pouvoir générer rien que des phrases grammaticales, on peut aussi rajouter des foncteurs pour que Prolog nous donne des arbres.

EDITOR

domains
liste=string*
predicates
s(liste,liste)
sn(liste,liste)
sv(liste,liste)

clauses /*grammaire*/
s(L0,L):-sn(L0,L1),sv(L1,L).

/*lexique*/
sn([je|U],U).
sv([mange|U],U).
sv([viens|U],U).

DIALOG:

Goal:s([je,viens],[])
Yes
Goal:s([je,mange],[])
Yes
Goal:s([viens,mange],[])
No

EDITOR

domains
liste=string*
expr= fs(string,string)
predicates
s(liste,liste,expr)
sn(liste,liste,string)
sv(liste,liste,string)
clauses /*grammaire*/
s(L0,L,fs(A,B)):-sn(L0,L1,A),sv(L1,L,B).

/*lexique*/
sn([je|U],U,je).
sv([mange|U],U,mange).
sv([viens|U],U,viens).

DIALOG:

Goal:s([je,viens],[],R)
R=fs("je","viens")
1 Solution
Goal:s([je,mange],[],R)
R=fs("je","mange")
1 Solution
Goal:s([viens,mange],[],R)
No Solution

Implémentations

Turbo Prolog par Borland, désormais abandonné.
Open Prolog (http://www.cs.tcd.ie/open-prolog/)
Ciao Prolog (http://www.clip.dia.fi.upm.es/Software/Ciao)
GNU Prolog (http://gnu-prolog.inria.fr)
YAP Prolog (http://www.ncc.up.pt/~vsc/Yap)
SWI Prolog (http://www.swi-prolog.org)
Visual Prolog (http://www.visual-prolog.com)
SICStus Prolog (http://www.sics.se/sicstus/)
Amzi! Prolog (http://www.amzi.com/)
B-Prolog (http://www.probp.com/)
TuProlog (http://tuprolog.sourceforge.net/)
XSB (http://xsb.sourceforge.net/)
Prologia Prolog II+ (http://prologianet.univ-mrs.fr/societe/prolog.html) (Prolog II+ est une version améliorée de Prolog II, avec aide conséquente consultable)

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