你好，我是陈皓，网名左耳朵耗子。

这节课重点介绍Prolog语言。Prolog（Programming in Logic）是一种逻辑编程语言，它创建在逻辑学的理论基础之上，最初被运用于自然语言等研究领域。现在它已被广泛地应用在人工智能的研究中，可以用来建造专家系统、自然语言理解、智能知识库等。

Prolog语言最早由艾克斯马赛大学（Aix-Marseille University）的Alain Colmerauer与Philippe Roussel等人于20世纪60年代末研究开发的。1972年被公认为是Prolog语言正式诞生的年份，自1972年以后，分支出多种Prolog的方言。

最主要的两种方言为Edinburgh和Aix-Marseille。最早的Prolog解释器由Roussel建造，而第一个Prolog编译器则是David Warren编写的。

Prolog一直在北美和欧洲被广泛使用。日本政府曾经为了建造智能计算机而用Prolog来开发ICOT第五代计算机系统。在早期的机器智能研究领域，Prolog曾经是主要的开发工具。

20世纪80年代Borland开发的Turbo Prolog，进一步普及了Prolog的使用。1995年确定了ISO Prolog标准。

有别于一般的函数式语言，Prolog的程序是基于谓词逻辑的理论。最基本的写法是定立对象与对象之间的关系，之后可以用询问目标的方式来查询各种对象之间的关系。系统会自动进行匹配及回溯，找出所询问的答案。

Prolog代码中以大写字母开头的元素是变量，字符串、数字或以小写字母开头的元素是常量，下划线（_）被称为匿名变量。

Prolog的语言特征

逻辑编程是靠推理，比如下面的示例：

program mortal(X) :- philosopher(X).

philosopher(Socrates).
philosopher(Plato).
philosopher(Aristotle).

mortal_report:-
write('Known mortals are:'), nl, mortal(X),
write(X),nl,
fail.

我们可以看到下面的几个步骤。

1. 先定义一个规则：哲学家是人类。
2. 然后陈述事实：苏格拉底、亚里士多德、柏拉图都是哲学家。
3. 然后，我们问，谁是人类？于是就会输出苏格拉底、亚里士多德、柏拉图。

下面是逻辑编程范式的几个特征。

• 逻辑编程的要点是将正规的逻辑风格带入计算机程序设计之中。
• 逻辑编程建立了描述一个问题里的世界的逻辑模型。
• 逻辑编程的目标是对它的模型建立新的陈述。
• 通过陈述事实——因果关系。
• 程序自动推导出相关的逻辑。

经典问题：地图着色问题

我们再来看一个经典的四色地图问题。任何一个地图，相邻区域不能用相同颜色，只要用四种不同的颜色就够了。

首先，定义四种颜色。

color(red).
color(green).
color(blue).
color(yellow).

然后，定义一个规则：相邻的两个地区不能用相同的颜色。

neighbor(StateAColor, StateBColor) :- color(StateAColor), color(StateBColor), 
    StateAColor \= StateBColor. /* \= is the not equal operator */

最前面的两个条件：color(StateAColor) 和 color(StateBColor) 表明了两个变量 StateAColor 和 StateBColor。然后，第三个条件： StateAColor \= StateBColor 表示颜色不能相同。

接下来的事就比较简单了。我们描述事实就好了，描述哪些区域是相邻的事实。

比如，下面描述了 BW 和 BY 是相邻的。

germany(BW, BY) :- neighbor(BW, BY).

下面则描述多个区 BW、 BY、 SL、 RP、 和 ND 的相邻关系：

germany(BW, BY, SL, RP, HE) :- neighbor(BW, BY), neighbor(BW, RP), neighbor(BW, HE).

于是，我们就可以描述整个德国地图的相邻关系了。

germany(SH, MV, HH, HB, NI, ST, BE, BB, SN, NW, HE, TH, RP, SL, BW, BY) :- 
neighbor(SH, NI), neighbor(SH, HH), neighbor(SH, MV),
neighbor(HH, NI),
neighbor(MV, NI), neighbor(MV, BB),
neighbor(NI, HB), neighbor(NI, BB), neighbor(NI, ST), neighbor(NI, TH),
neighbor(NI, HE), neighbor(NI, NW),
neighbor(ST, BB), neighbor(ST, SN), neighbor(ST, TH),
neighbor(BB, BE), neighbor(BB, SN),
neighbor(NW, HE), neighbor(NW, RP),
neighbor(SN, TH), neighbor(SN, BY),
neighbor(RP, SL), neighbor(RP, HE), neighbor(RP, BW),
neighbor(HE, BW), neighbor(HE, TH), neighbor(HE, BY),
neighbor(TH, BY),
neighbor(BW, BY).

最后，我们使用如下语句，就可以让Prolog推导到各个地区的颜色。

?- germany(SH, MV, HH, HB, NI, ST, BE, BB, SN, NW, HE, TH, RP, SL, BW, BY).

小结

Prolog这种逻辑编程，把业务逻辑或是说算法抽象成只关心规则、事实和问题的推导这样的标准方式，不需要关心程序控制，也不需要关心具体的实现算法。只需要给出可以用于推导的规则和相关的事实，问题就可以被通过逻辑推导来解决掉。是不是很有意思，也很好玩？

如果有兴趣，你可以学习一下，这里推荐两个学习资源：

• Prolog Tutorial
• Learn Prolog Now!

以下是《编程范式游记》系列文章的目录，方便你了解这一系列内容的全貌。

• 01 | 编程范式游记：起源
• 02 | 编程范式游记：泛型编程
• 03 | 编程范式游记：类型系统和泛型的本质
• 04 | 编程范式游记：函数式编程
• 05 | 编程范式游记：修饰器模式
• 06 | 编程范式游记：面向对象编程
• 07 | 编程范式游记：基于原型的编程范式
• 08 | 编程范式游记：Go 语言的委托模式
• 09 | 编程范式游记：编程的本质
• 10 | 编程范式游记：逻辑编程范式
• 11 | 编程范式游记：程序世界里的编程范式

精选留言（12）

• neohope 👍（30） 💬（0）

  看《七周七语言》的时候，初步学习过Prolog，有个不错的入门英文教程：http://www.amzi.com/，上面的例子还蛮有意思的。说实话Prolog对我来说，不像是在编程，而更像是在做线性规划：根据限制和初始条件，找到解。十分感兴趣这个推导过程Prolog是如何实现的。耗哥这方面有推荐的读物吗？感谢：） 个人感觉，在这个推导过程中，其实比起些现在这些通过统计学、神经网络及大数据喂出来的怪兽，比如NLP、google翻译、人工智能什么的，感觉这个逻辑简单，更适合入门一些。

  2018-06-19


• minghu6 👍（9） 💬（0）

  prolog确实在解决一些需要频繁回溯的问题上相当好用，是真正的描述规则，然后自动求解的人性化语言。

  2018-03-12


• 一墨 👍（6） 💬（0）

  难得看到这么短小的皓哥:) 也猜到回复肯定不会多, 因为理解到和用到的人少嘛:) 在此贡献一点点,作为皓粉的投名状. 之前做过一个项目, 里面用到基于C/C++的iSAT库求解Boolean Satisfaction Problem. iSAT的使用方法也是 (1) 先描述一些限制条件, 如文中所说到陈述事实; (2) 调用iSAT库进行求解, 该库内部使用BDD算法得到一个不违反限制条件的解或者没有解, (3) 根据iSAT返回的计算结果判断回到 (1)修改限制条件继续执行, 或是找到满意的计算结果停止计算. 除本文提到的着色问题以外,这一类问题其实有很多(参考NP问题), 我将其归纳为具有明确限制的启发式问题, 其最明显的特征是有规范的数学定义, 变量X离散且取值范围有限. 由于是离散的, 所以不能保证有最优解, 只有近似最优解. 至于实际应用嘛, 和算法的应用类似, 只要能把某一类问题简化为这一类问题的数学格式, 就可以套用这一类问题的通用解法, 也即是可以使用逻辑编程的范式, 不需要过多关注内部实现

  2020-06-06


• 靠人品去赢 👍（5） 💬（0）

  你好，看完觉得Prolog这类语言，我只管业务，不管实现的。入门可能会简单，隐藏了许多技术细节，但实际上效率会不高，如果没有对应的活跃社区提供相关库的话。就害怕像“人人都是产品经理”，那样，弄了很多不知道技术边界的人导致各种各样的问题。

  2019-06-24


• Geek_mf24jg 👍（4） 💬（0）

  看完这节课，突然想重新学一下离散数学里的数理逻辑部分了。

  2020-04-27


• edisonhuang 👍（3） 💬（0）

  逻辑编程很类似推理中的三段论，首先给出大前提，然后给出小前提，最后推导结论。 大前提哲学家都是人，小前提苏格拉底是哲学家，结论就是苏格拉底也是人 基于逻辑的编程让我们关注真正的事，忽略控制

  2019-06-27


• 钱 👍（2） 💬（0）

  还是这么好玩的语言，这是怎么玩到的？

  2020-02-29


• limix 👍（1） 💬（0）

  这个很不错，之前看逻辑学，找到谓词逻辑的实用场景了，非常感谢

  2022-05-15


• 大叶枫 👍（0） 💬（0）

  扩展阅读：《逻辑编程：上古人工智能语言Prolog》https://zhuanlan.zhihu.com/p/675489177

  2024-02-22


• Jade@pluto-lang 👍（0） 💬（0）

  L. Suresh _et al._, “Building Scalable and Flexible Cluster Managers Using Declarative Programming,” 2020, pp. 827–844. Accessed: May 25, 2022. [Online]. Available: [https://www.usenix.org/conference/osdi20/presentation/suresh](https://www.usenix.org/conference/osdi20/presentation/suresh) 一篇文章，基于逻辑编程范式的调度系统设计，在思考这种方式是不是还可以应用到更多的领域。

  2022-08-28


• seedjyh 👍（0） 💬（0）

  这四色问题，prolog是打算用遍历穷举吗

  2021-10-20


• 尼古拉斯.Von.二狗蛋 👍（0） 💬（0）

  刷新认知了，居然还能这样玩

  2020-09-30