PROgramación LOGica PROLOG. Dr. Oldemar Rodríguez Rojas Escuela de Informática Universidad de Nacional

Transcripción

1 PROgramación LOGica PROLOG Dr. Oldemar Rodríguez Rojas Escuela de Informática Universidad de Nacional

2 Dónde bajar? Strawberry PROLOG:

3 PROLOG -> PROgramming in LOGig Paradigma -> El lenguaje de la lógica puede se usado para programar Padre de PROLOG -> Francés Alain Colmerauer Fue desarrollado en 1970 en la Universidad de Marseilles En el curso usaremos Strawberry PROLOG Versión 2.3 La interfaz

4

5 Ejemplo 1: le_gusta(elena,tenis). le_gusta(jony,football). le_gusta(tomas,baseball). le_gusta(erik,natacion). le_gusta(marco,tenis). le_gusta(_,tenis). le_gusta(juan,x) :- le_gusta(tomas,x).?-le_gusta(juan,tenis).

6 Las clausulas contienen hechos y reglas Un hecho es: le_gusta(elena,tenis) que corresponde a: "a elena le gusta el tenis" Una regla es: le_gusta(juan,x):-le_gusta(tomas,x). que corresponde a la regla lógica: a tomas le gusta X => a juan le gusta X o equivalentemente: a juan le gusta X si a tomas le gusta X

7 Dos Corridas:?-le_gusta(juan,baseball) Yes.?-le_gusta(jony,tenis) Yes

8 Variables: En la regla: le_gusta(juan,x) :- le_gusta(tomas,x). aparece la variable X La variables deben comenzar con letra mayúscula.

9 Uso del fail Cuando PROLOG tiene una meta interna encuentra solamente una solución para cada submeta y continua con la próxima submeta, por lo que encuentra solamente una solución. Cuando PROLOG tiene una submeta a la derecha de una regla también encuentra solamente una solución. El uso del fail forzará el backtraking (reevaluación) en ambas situaciones con lo que sí se encontrarán todas las soluciones.

10 EJEMPLO: Versión sin fail padre(leonardo,katherine). padre(carlos,jason). padre(carlos,marilyn). todos :- padre(x,y), write(x), write(" es el padre de "), write(y),nl.?-todos.

11 Salida: leonardo es el padre de katherine Yes.

12 EJEMPLO: Versión con fail padre(leonardo,katherine). padre(carlos,jason). padre(carlos,marilyn). todos :- padre(x,y), write(x), write(" es el padre de "), write(y),nl,fail.?-todos.

13 Salida: leonardo es el padre de katherine carlos es el padre de jason carlos es el padre de marilyn No.

14 Ejemplo de unificación de variables:?-le_gusta(persona,tenis),write(persona). Salida: elena Yes?-le_gusta(Persona,tenis),write(Persona), write(" "), fail. Salida: elena marco _0 juan No.

15 Objetos y Relaciones Toda clausula en PROLOG está conformada por relaciones que afectan a objetos. Los nombres de las relaciones y de los objetos deben estar escritos en minúscula.

16 Ejemplo 2: Metas (Goals) compuestas carro(toyota,130000,3,rojo,12000). carro(ford,90000,4,gris,25000). carro(nissan,8000,1,rojo,30000).?-carro(m,k,e,c,p), P < 24000, write(m), write(" "), write(k), write(" "), write(e), write(" "), write(c), write(" "), write(p), write(" "). Salida: toyota rojo Yes.

17 Observación: la, es el AND el ; es el OR P<25000 invoca en realidad <(P,25000)

18 Variables Anónimas Para variables anónimas se utiliza "_", por ejemplo:?-carro(_,_,edad,_,costo), Costo < 27000, write(edad), write(" "), write(costo), write(" "), fail. Salida: No. Las variables anónimas pueden ser usadas en hechos, por ejemplo: se lee "a toda persona le gusta el tenis le_gusta(_,tenis).

19 El mecanismo"backtraking" (reevaluación) Ejemplo 3: alumno(peter,9). alumno(paul,10). alumno(ana,9). alumno(susan,9).?-alumno(p1,9), alumno(p2,9), not(p1=p2), write(p1), write(" "), write(p2),nl,fail.

20 Este programa responde: peter ana peter susan ana peter ana susan susan peter susan ana No.

21 El mecanismo"backtraking" funciona como sigue:

22 Ejemplo 4: Uso del Not Queremos escribir un programa que le busque novio a Sofía. El programa contiene una "base de datos" con la lista de solteros y sus características, además contiene una regla para los requisitos pedidos por Sofía, a saber, el novio debe ser vegetariano y no fumador.

23 hombre(jose). hombre(bill). hombre(tom). fumador(jorge). fumador(tom). vegetariano(jose). vegetariano(tom). sofia_hace_pareja(x) :- hombre(x), not(fumador(x)), vegetariano(x).?-sofia_hace_pareja(x), write("una posible pareja para Sofia es: "), write(x), nl.

24 La salida al ejecutar este programa es: una posible pareja para Sofia es: jose No.

25 hombre(jose). hombre(bill). hombre(tom). fumador(jorge). fumador(tom). vegetariano(jose). vegetariano(tom). sofia_hace_pareja(x) :- hombre(x), not(fumador(x)), vegetariano(x).?-sofia_hace_pareja(x), write("una posible pareja para Sofia es: "), write(x), nl, fail.

26 La salida al ejecutar este programa es: una posible pareja para Sofia es: jose No.

27 hombre(jose). hombre(bill). hombre(tom). fumador(jorge). fumador(tom). vegetariano(jose). vegetariano(tom). sofia_hace_pareja(x) :- hombre(x), not(fumador(x)), vegetariano(x).?-sofia_hace_pareja(x), write("una posible pareja para Sofia es: "), write(x), nl, fail.

28 La salida al ejecutar este programa es: una posible pareja para Sofia es: jose Yes.

29 Ejemplo 5: un árbol genealógico masculino(alan). masculino(carlos). masculino(luis). masculino(ivan). femenino(ana). femenino(andrea). femenino(eugenia). femenino(damaris). madre(eugenia,ana). madre(alan,damaris). padre(alan,luis). padre(ana,carlos). padre(andrea,luis). padre(eugenia,alan). padres(x,y) :- madre(x,y). padres(x,y) :- padre(x,y).

30 hermano(x,y) :- /* El hermano of X es Y si */ masculino(y), /* Y es masculino y */ padres(x,p), /* los padres de X son P y */ padres(y,p), /* los padres de Y son P y */ not(x=y). /* X y Y no son el mismo */ hermana(x,y) :- /* La hermana de X es Y si */ femenino(y), /* Y es femenino y */ padres(x,p), /* los padres de X son P y */ padres(y,p), /* los padres de Y son P y */ not(x=y). /* X y Y no son el mismo */ tio(x,u) :- /* El tio de X es U si */ madre(x,p), /* la madre de X es P y */ hermano(p,u). /* el hermano de P es U. */

31 tio(x,u) :- /* el tio de X es U si */ padre(x,p), /* el padre de X es P y */ hermano(p,u). /* el hermano of P es U */ abuelo(x,g) :- /* El abuelo de X es G si */ padre(p,g), /* si el padre de P es G */ madre(x,p). */ /* y la madre de X es P. abuelo(x,g) :- /* El abuelo of X es G si */ padre(x,p), /* el padre de X es P */ padre(p,g). /* el padre de P es G */?-hermana(alan,x), write(x).

32 La Salida es: andrea Yes.

33 Simulación de compuertas lógicas en PROLOG Escriba en PROLOG un programa para simular (producir) la tabla de verdad del XOR usando OR, AND, NOT:

34

35 cnot(1,0). cnot(0,1). cand(0,0,0). cand(0,1,0). cand(1,0,0). cand(1,1,1). cor(0,0,0). cor(0,1,1). cor(1,0,1). cor(1,1,1). cxor(x,y,z) :- cnot(x,n1), cnot(y,n2), cand(x,n2,n3), cand(y,n1,n4), cor(n3,n4,z).?-cxor(i1,i2,s), write(i1), write(" "), write(i2), write(" "), write(s), write(" "), nl, fail.

36 Una corrida puede ser:?-cxor(i1,i2,s) No.

37 Variables Libres y Acotadas Se dice que una variable es LIBRE si PROLOG no conoce su valor. Se dice que una variable es ACOTADA si PROLOG conoce su valor.

38 Ejemplo: le_gusta(elena,lectura). le_gusta(john,computadoras). le_gusta(john,ciclismo). le_gusta(leonardo,ciclismo). le_gusta(eric,natacion). le_gusta(eric,lectura).?-le_gusta(x,lectura),le_gusta(x,natacion).

39 Por ejemplo, en la meta:?-le_gusta(x,lectura), le_gusta(x,natacion). en la submeta le_gusta(x,lectura) la variable X ocurre libre, mientras que en la submeta le_gusta(x,natacion) la variable X ocurre acotada. Pues cuando el mecanismo de backtraking inicia instancia la variable X con elena.

40 Objetos Compuestos Un Objeto Compuesto consiste de un functor y los sub-objetos que lo conforman, esto es: functor(obj 1,obj 2,...,obj n ) Un objeto compuesto puede se vacio: functor() ó functor

41 Ejemplo: estudiante es un objeto compuesto lee_estudiante(e(nombre,nota1,nota2,promedio,resultado)) :- write("cual es su nombre? "), read(nombre), write("nota en examen 1? "), read(nota1), write("nota en examen 2? "), read(nota2), Promedio = (Nota1 + Nota2)/2, paso(promedio,resultado). paso(promedio,resultado) :- Promedio >= 70, Resultado = 'S'; Promedio < 70, Promedio >= 60, Resultado = 'A'; Promedio < 60, Resultado = 'P'.

42 run:- lee_estudiante(e),nl,write(e),nl,nl, write("desea continuar(s/n)"),read(ch), =(Ch,'n'). run:-nl,nl,write("digite los datos de otro estudiante"),nl,nl,run.?-run. /* VER CORRIDA EJ8.SPJ */

43 Recursividad en PROLOG Ejemplo 1: u(1,2). u(n,res) :- N > 1, N1 is N - 1, /* OJO dejar espacio después del - */ u(n1,res1), Res is (2 * Res1).?-u(4,X), write(x). Salida: 16Yes..

44 Ejemplo 2:

45 fibonacci(1,1). fibonacci(2,1). fibonacci(n,f) :- N > 2, M is N - 1, K is N - 2, fibonacci(m,g), fibonacci(k,h), F is G + H.?-fibonacci(6,Res), write(res).

46 Listas en PROLOG Las Listas en PROLOG se manejan a través de Recursión. Las listas se encierran entre los operadores [ ] y se separan por comas.

47 Ejemplos [1, 2, 8] [perro, gato, canario] ["Luisa", "Juan"]

48 PROLOG divide una lista en dos partes: Head o cabeza (primer elemento de la lista) Tail o resto (una lista menos la cabeza) Ejemplos: Lista Head Tail [1,2,3] 1 [2,3] [[1,2,3],[7,8],[]] [1,2,3] [[7,8],[]] [] indefinido indefinido [ ] [] [] NOTA: PROLOG usa como separador entre el Head y el Tail

49 Más ejemplos: Lista 1 Lista 2 Instanciación [1,2,3,4,7,8] [X Y] X=1, Y=[2,3,4,7,8] [7] [X Y] X=7, Y=[] [12,3,9,0] [X,Y Z] X=12, Y=3, Z=[9,0] [1,2] [3 X] falla [caballo Q] [P blanco] P=caballo, Q=blanco

50 Ejemplos de programas con listas Imprimir una lista imprime_lista([]). imprime_lista([h T]) :- write(h), write(" "), imprime_lista(t).?-imprime_lista([5,2,8,9,22]).

51 Pertenece a una lista miembro(nombre,[nombre _]). miembro(nombre,[_ Tail]):- miembro(nombre,tail).?-miembro(2,[5,6,2,7,89,0]).

52 Lectura de una Lista leerlista([x Xr]):- read(x),leerlista(xr). leerlista([]).?-leerlista(x),write(x).

53 Un ejemplo completo append([],lista,lista). append([x L1], L2, [X L3]) :- append(l1,l2,l3). pares(x,[x _]) :- Z is X mod 2, Z is 0. pares(x,[_ Cola]) :- pares(x,cola). ultimo(x,[x]). ultimo(x,[_ Cola]) :- ultimo(x,cola). consecutivos(x,y,[x,y _]). consecutivos(x,y,[_ Cola]) :- consecutivos(x,y,cola).

54 invierte([],[]). invierte([h T],L) :- invierte(t,z), append(z,[h],l). burbuja(l,o) :- append(x,[a,b Y],L), B < A, append(x,[b,a Y],M), burbuja(m,o),!. burbuja(l,l). imprime([]). imprime([head Tail]) :- write(head),nl,imprime(tail). leerlista([x Xr]):- read(x),leerlista(xr). leerlista([]).

55 CORRIDAS: (ver ej14.spj) %?-leerlista(x),imprime(x). %?-append([4,5,2,3],[5,62,23,3,0],l),write(l). %?-pares(x,[3,4,6,9,7]),write(x). %?-ultimo(x,[3,4,6,9,7]),write(x). %?-consecutivos(6,9,[3,4,6,9,7]). %?-invierte([3,4,6,9,7],x),write(x).?-burbuja([3,4,6,9,7],x),write(x).

56 Más Ejemplos suma_lista([],0). suma_lista([cabeza COLA], RESULT) :- suma_lista(cola,r1), RESULT is CABEZA + R1. multiplica_lista([],1). multiplica_lista([cabeza COLA], RESULT) :- multiplica_lista(cola,r1), RESULT is CABEZA * R1.

57 Más Ejemplos suma_dos_listas([],[],[]). suma_dos_listas([cabeza1 COLA1], [CABEZA2 COLA2], [CABEZA3 COLA3]) :- CABEZA3 is CABEZA1 + CABEZA2, suma_dos_listas(cola1, COLA2, COLA3). producto_dos_listas([],[],[]). producto_dos_listas([cabeza1 COLA1], [CABEZA2 COLA2], [CABEZA3 COLA3]) :- CABEZA3 is CABEZA1 * CABEZA2, producto_dos_listas(cola1, COLA2, COLA3).

58 Ejemplos de sumatorias sumar(1,1). sumar(n,res) :- N1 is N - 1, sumar(n1,r1), Res is R1 + N. armonica(1,1). armonica(n,res) :- N1 is N - 1, armonica(n1,r1), Res is R1+1/N. %?-sumar(20,x),write(x).?-armonica(20,x),write(x).

59 El algoritmo de unificación usado por PROLOG Una variable libre puede ser unificada con cualquier término, luego la variable se considera acotada. Una constante puede ser unificada con si misma o con una variable libre. Un objeto compuesto puede ser unificado con un objeto compuesto, donde ambos tengan los mismos functores y el mismo número de argumentos, de modo que los términos son unificados dos a dos.