Prof. Dr. Roberta Andrade

raafupe@gmail.com

Lógica de Programação e Algoritmo II

Sistema de Informação

UPE – UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO PROF. MSC ROBERTA ANDRADE

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AULA 3 – LPA II

LPA2-Prolog

Resumo

• Objetivo:

Conhecer o Prolog e como funciona.

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• Conteúdo:
• Introdução a Prolog
• Conceitos Básicos
• Estrutura para programar em Prolog
• Exemplos de Programinhas

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Introdução a Prolog

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• O termo Prolog é derivado da expressão “Programming in Logic”, uma vez que é baseado em Lógica de Predicados de 1^a ordem;

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• A linguagem foi desenvolvida na Universidade de Marseillle na frança para criar programas que traduzissem a linguagem natural (linguagem que utilizamos no cotidiano);

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• É uma linguagem interpretada, mas existem versões compiladas.

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Aplicações

• Banco de dados relacionais

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• Linguagem natural

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• Sistemas especialistas

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• Aplicações de “General Problem Solving(GPS)”, como jogos de Xadrez e Damas.

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Como o Prolog funciona

• O prolog é uma linguagem declarativa ela especifica o quê se sabe e o quê se deve ser feito.

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• O prolog é uma linguagem mais voltada ao conhecimento, menos direcionada aos algoritmos. Por isso o prolog n possui estruturas de controle(do-while,repeat-until, if-then-else...) como nas linguagens C e java.

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• O prolog se destaca pela sua capacidade de busca e Casamento de Padrões.

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Conceitos básicos sobre prolog

• A linguagem prolog é geralmente utilizada para resolver problemas que envolvam objetos e relações entre objetos.

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• Sendo assim um programa em prolog consiste basicamente de:

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• Declaração de fatos(facts) sobre objetos e suas relações;
• Definições de regras(rules) sobre os obejetos e suas relações;
• Questões (goals) que são feitas sobre os objetos e suas relações.

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• Comparada com uma linguagem procedural típica como C, Prolog é bem diferente.
• Em C temos:
• entrada -----> programa ----> saída
• Em Prolog:
• pergunta ----> mundo -----> resposta
• O programa é a descrição de um mundo artificial, inventado pelo programador. Sobre este mundo são feitas perguntas (a "entrada" do programa) e suas respostas são a saída.

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• Prolog trabalha com a noção de "mundo fechado", ou seja, tudo o que não for descrito como verdadeiro é considerado falso. Não existe o "não sei". Por exemplo:
• mundo: ama(pedro,sara).
• pergunta: ?- ama(pedro,sara).�resposta: Yes
• pergunta: ?- ama(pedro,maria).�resposta: No
• No mundo diz-se apenas que Pedro ama Sara (com iniciais minúsculas pois são constantes. Portanto, Pedro não ama Maria, nem ninguém além de Sara.

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• Constantes e Variáveis:
• Os identificadores são formados por letras, dígitos e sublinhado (underscore, em inglês: o caractere "_"), e tem que começar com letra ou sublinhado.
• Os identificadores que têm inicial minúscula representam constantes.
• casa, maria, pedro, comer.
• Aqueles com inicial maiúscula são variáveis. Os que se iniciam com sublinhado são variáveis anônimas.
• X, Valor, Casa_propria, Tail, _ignore.

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Fatos

• Os fatos são os elementos fundamentais da programação em Prolog, pois determinam as relações que existem entre os objetos conhecidos.

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• Exemplo de um fato:

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gosta(jose,maria).

Predicado

ou

Relação

Argumento do Predicado,

Com vários objetos

Objetos

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• Características dos fatos:

• Os nomes dos predicados e dos objetos devem começar com letra minúscula. Por exemplo: joão, casa, gosta.

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• Os predicados são escritos primeiro e os objetos são escritos depois,sendo os mesmos separados por vírgulas.

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• Os objetos são escritos dentro de parênteses.

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gosta(jose,maria).

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• Características dos fatos

• Todo fato é terminado com um ponto final.
• A ordem dos objetos é importante: gosta (maria, josé). ≠ gosta (josé, maria).
• Uma coleção de fatos é chamada de “banco de conhecimento” ou “banco de dados”.
• Os fatos podem ter um número arbitrário de objetos como argumento.

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gosta(jose,maria).

gosta(maria,jose).

“josé gosta de maira”

“maria gosta de jósé”

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• Características do fato

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• Para padronizar a criação de predicados (tanto os fatos quanto as regras), devemos sempre pensar que o predicado é uma propriedade do primeiro objeto do argumento. Assim, “gosta (jose, maria).” deve ser lido como “Jose gosta de Maria”.

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• Questões

• Uma questão é escrita da mesma maneira que um fato, sendo diferenciada pelo interpretador ou por sua colocação em um local previamente definido e separado dos fatos, como no Turbo Prolog, ou por possuir um ponto de interrogação na frente, como no Prolog definido por Clocksin e Mellish.

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?gosta(jóse,maria)

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• Prolog é uma linguagem interpretada e seu interpretador usa como prompt o sinal "?-";
• Uma pergunta tem a mesma sintaxe da cauda de uma regra. Ao receber uma pergunta, Prolog trata cada um dos termos dela como metas a serem verificadas contra o banco de dados (descrição do mundo);
• Se a meta casa com um fato, ela é tida como verdadeira. Dizemos que a meta foi satisfeita. Caso contrário, a meta não foi satisfeita.

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• Questões

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• Questão

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• Quando uma questão é feita, o Prolog realiza uma busca na Base de Conhecimento, procurando um Fato que seja igual ao da questão.

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• Dizemos que dois fatos (ou um fato e uma questão) são unificam (são iguais) se:
• seus predicados são os mesmos,
• eles possuem o mesmo número de argumentos e,
• os argumentos são iguais.

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• Unificação é o nome dado ao processo que tenta casar um objetivo (goal) com uma cláusula, que inclui a busca, o casamento de padrões (pattern-matching) e as instanciações (Yin, 1987). A unificação é o elemento básico do interpretador ou compilador Prolog;

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• Basicamente, dizemos que a unificação teve resultado positivo se os objetos envolvidos na comparação são idênticos ou se as cláusulas possuem variáveis que podem ser instanciadas. Caso contrário, dizemos que a unificação falhou.

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• Questão

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• Questão

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• Se o Prolog encontra um fato que se iguala a questão, ele retorna “YES(ou TRUE)”, indicando que a questão tem resposta verdadeira; caso contrário, ele retorna “NO(ou FALSE)”.

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• OBS: O Prolog retornará “NO(ou FALSE)” toda vez que não conseguir igualar a questão a um fato da Base de Conhecimento. Isso implica que se nada for declarado sobre um determinado problema, qualquer questão relacionada a ele retornara como “NO(ou FALSE)”.

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• Estrutura para programar em Prolog

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• Um programa escrito em Prolog é dividido em várias partes, cada uma com um propósito específico. Estas partes são:

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• DOMAINS
• PREDICATES
• CLAUSES
• GOAL

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• DOMAINS

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• parte onde são declaradas as diferentes classes dos objetos usados pelo programa. A declaração das classes dos objetos pode ser vista como uma definição dos tipos de todos os objetos a serem usados no programa.

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• Exemplo:

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tipo_pessoa (jose).

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Onde José é tipo pessoa.

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• PREDICATES

• Os predicados são usados para indicar o dominio de seus argumentos.

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• Um predicado deve ser definido para cada fato ou regra a ser utilizado no programa.

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• Exemplo de predicado:

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gosta (tipo_pessoa, tipo_pessoa).

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• CLAUSES

• São as regras e os fatos que serão, utilizados no programa.

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• Exemplo:

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• gosta (joão, maria). /* um fato */

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• gosta (joão, X) :- X = mulher. /* uma regra */ estudaremos próxima aula

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• GOAL

• é a chamada meta, o objetivo do programa. É uma questão que vai dar início ao programa. O objetivo pode ser interno ou externo. Ele é interno se for definido dentro do corpo do programa, e externo, quando é definido interativamente, através da formulação de questões na janela de diálogo.

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• Exemplo:

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? gosta (joão, maria).

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• DATABASE

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• parte usada para declarar os predicados usados por um banco de dados dinâmico em um programa. É necessária somente quando se utiliza bancos de dados dinâmicos.

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• pensar declarativamente, não mais em “procedimentos”;
• modo de abordar problemas é diferente� - linguagem de alto nível� - permite a rápida construção de protótipos
• permite abordar problemas complexos com pouco código
• mecanismo de busca de soluções para problema é inerente ao Prolog

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• PARADIGMA

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• INTERPRETADOR

• Para interpretar a linguagem de prolog usaremos o swi-prolog em conjunto com um editor de texto (bloco de notas por exemplo).
• http://www.swi-prolog.org/ (download)
• 32 bits ou 64 bits ;
• Arquivos de Programas/swipl/bin/
• Clicar em: swipl-win
• https://swish.swi-prolog.org/ (Online)

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• mulher (maria ) .
• mulher ( joana ) .
• mulher ( iolanda ) .

• GOAL
• ?- mulher(X).
• ?-tocaViolao(maria).
• ?-tocaViolao(joana).
• ?-tocaViolao(X)

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• Domains

• Predicates
• tocaViolao(mulher).

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Exemplo 0

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• Vamos criar um programa em prolog baseado no texto.
• José gostava de Maria por ela gostar do livro lotr (Lord of the rings) assim como ele. Porem Maria não gostava de José pois ele gostava de comer peixe e ela não gosta de peixe. Tereza gosta do livro lotr e de José porem não gosta de peixe.

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Exemplo 1

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• Primeiro passo precisamos criar e identificar quais são as partis do texto que seram nossos domains, predicats e clauses para crialos no editor de texto.

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• Domains:
• homem(jose).
• mulher(maria).
• mulher(tereza).
• comida(peixe).
• livro(lotr).

Exemplo 1 - Resposta

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• Predicates:
• gosta(homem,comida).
• gosta(mulher,livro).
• gosta(homem,livro).
• gosta(homem,mulher).
• gosta(mulher,homem).

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Exemplo 1 - Resposta

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• Clauses:
• gosta(jose,peixe).
• gosta(jose,maria).
• gosta(maria,lotr).
• gosta(jose,lotr).
• gosta(tereza,jose).

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• Agora é só utilizar as goal (perguntas) para ver se esta tudo certo para isso vamos precisar abrir o arquivo criado no swi-prolog. E digitar nossas goals.

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• Exemplos de goal:
• gosta(jose,peixe). %Retorna true.
• gosta(tereza,jose). %Retorna true.
• gosta(maria,peixe). %Retorna false.
• gosta(jose,X). %Retorna todas as coisas de que josé gosta

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Exemplo 1 - Resposta

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Exemplo 2

• Vamos criar um programa em prolog baseado no texto.

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• Pedro gostava de jogar dominó com Marta pq ela gosta de escutar musica de Coldplay. Porem Marta não gostava de Pedro pois ele gostava de beber cerveja e ela não gosta de beber cerveja. Tatiana gosta de escutar musica de Coldplay e de jogar domino, assim como Pedro.

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Exemplo 2 - Resposta

• Domains:
• homem(pedro).
• mulher(marta).
• mulher(tatiana).
• musica(codplay).
• beber(cerveja).
• jogar(domino).
• Predicates:
• gosta(homem,mulher).
• gosta(homem,musica).
• gosta(homem,beber).
• gosta(homem,jogar).
• gosta(mulher,musica).

• Clauses:
• gosta(mulher,jogar).
• gosta(pedro,tatiana).
• gosta(pedro,marta).
• gosta(pedro,coldplay).
• gosta(pedro,domino).
• gosta(pedro,cerveja).
• gosta(tatiana,coldplay).
• gosta(marta,coldplay).
• gosta(tatiana,domino).
• gosta(marta,domino).

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• Exemplo utilizando PROLOG

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• João que amava Teresa que amava Raimundo que amava Maria que amava Joaquim que amava Lili que não amava ninguém. João foi para os Estados Unidos, Teresa para o convento, Raimundo morreu de desastre, Maria ficou para tia, Joaquim suicidou-se e por fim, Lili descobriu que amava com J.Fernandes, o qual não tinha entrado na história.

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Exemplo 3

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• CLAUSES
• amava(joao,teresa).
• amava(teresa,raimundo).
• amava(raimundo,maria).
• amava(maria,joaquim).
• amava(joaquim,lili).
• foi_para(joao,eua).
• foi_para(teresa,convento).
• foi_para(raimundo,ceu).
• foi_para(joaquim,ceu).
• amava(lili,jfernandes).

• DOMAINS
• homem(joao).
• homem(raimundo).
• homem(joaquim).
• homem(jfernandes).
• mulher(teresa).
• mulher(maria).
• mulher(lili).
• lugar(eua).
• lugar(convento).
• lugar(ceu).

• PREDICATES
• amava(homem,mulher).
• amava(mulher,homem).
• foi_para(homem,lugar).
• foi_para(mulher,lugar).

Exemplo 3 - Resposta

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