Giáo trình Lập trình logic trong prolog: Phần 1 - NXB Đại học Quốc gia

PGS.TS. PHAN HUY KHÁNH<br /> <br /> Lập t rình Lô g ích<br /> trong Prolog<br /> <br /> NHÀ XUẤT BẢN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> 2004<br /> <br /> PGS.TS. PHAN HUY KHÁNH<br /> <br /> L ậ p tr ìn h<br /> L ôg í ch<br /> t r ong Pr ol og<br /> Prolog là ngôn ngữ lập trình lôgich (Prolog = PROgramming in LOGic) do<br /> GS. A. Colmerauer đưa ra lần đầu tiên năm 1972 tại trường Đại học Marseille,<br /> nước Pháp. Đến năm 1980, Prolog nhanh chóng được áp dụng rộng rãi, được<br /> người Nhật chọn làm ngôn ngữ phát triển máy tính thế hệ 5. Prolog đã được cài<br /> đặt trên hầu hết các dòng máy tính Unix/Linux, Macintosh, Windows.<br /> Prolog còn được gọi là ngôn ngữ lập trình ký hiệu (symbolic programming) tương<br /> tự lập trình hàm (functional programming), hay lập trình phi số (non-numerical<br /> programming). Nguyên lý lập trình lôgich dựa trên phép suy diễn lôgích, liên<br /> quan đến những khái niệm toán học như phép hợp nhất Herbrand, hợp giải<br /> Robinson, lôgich Horn, lôgich vị từ bậc một (first order predicate logic), v.v...<br /> Prolog rất thích hợp để giải quyết những bài toán liên quan đến các đối tượng và<br /> mối quan hệ giữa chúng. Prolog được ứng dụng chủ yếu trong lĩnh vực trí tuệ nhân<br /> tạo (Artificial Intelligence) như công nghệ xử lý tri thức, hệ chuyên gia, máy<br /> học, xử lý ngôn ngữ, trò chơi, v.v...<br /> Nội dung cuốn sách tập trung trình bày cơ sở lý thuyết và những kỹ thuật<br /> lập trình cơ bản trong Prolog, rất thích hợp cho sinh viên các ngành tin học và<br /> những bạn đọc muốn tìm hiểu về kỹ thuật lập trình ứng dụng trong lĩnh vực trí<br /> tuệ nhân tạo.<br /> VỀ TÁC GIẢ :<br /> Tốt nghiệp ngành Toán Máy tính năm 1979 tại trường Đại học Bách khoa Hà Nội.<br /> Từ 1979 đến nay giảng dạy tại khoa Công nghệ Thông tin, trường Đại học Bách<br /> khoa, Đại học Đà Nẵng. Bảo vệ tiến sĩ năm 1991 tại Pháp. Giữ chức chủ nhiệm<br /> khoa<br /> Công nghệ Thông tin 1995-2000.<br /> Hướng nghiên cứu chính : xử lý ngôn ngữ, xử lý đa ngữ, lý thuyết tính toán.<br /> E-mail: khanhph@vnn.vn<br /> <br /> 3<br /> <br /> LỜI NÓI ĐẦU<br /> Cuốn sách này nhằm cung cấp cơ sở lý thuyết và những phương pháp lập trình<br /> cơ bản nhất của môn học «Lập trình lôgich» (Programming in Logic). Người đọc sẽ<br /> được làm quen với một số kỹ thuật lập trình lôgich được ứng dụng tương đối<br /> phổ biến và chủ yếu trong lĩnh vực trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence) như công<br /> nghệ xử lý tri thức, máy học, hệ chuyên gia, xử lý ngôn ngữ tự nhiên, trò chơi, v.v...<br /> Cuốn sách gồm năm chương, trong mỗi chương, tác giả đều cố gắng đưa vào<br /> nhiều ví dụ minh họa. Nội dung các chương như sau :<br /> − Chương 1 giới thiệu ngôn ngữ lập trình Prolog dựa trên lôgich Horn (Horn<br /> logic). Người đọc được làm quen với các kiểu dữ liệu của Prolog, khái niệm<br /> luật, sự kiện và viết được các chương trình Prolog đơn giản.<br /> − Chương 2 trình bày các mức nghĩa khác nhau của một chương trình Prolog :<br /> nghĩa lôgich, nghĩa khai báo và nghĩa thủ tục, cách Prolog trả lời các câu<br /> hỏi, cách Prolog làm thoả mãn các đích.<br /> − Chương 3 trình bày các phép toán số học, phép so sánh các đối tượng và<br /> định nghĩa các hàm sử dụng phép đệ quy trong Prolog.<br /> − Chương 4 trình bày cấu trúc danh sách và các phép xử lý cơ bản trên danh<br /> sách của Prolog.<br /> − Chương 5 trình bày kỹ thuật lập trình nâng cao với Prolog.<br /> − Phần phụ lục giới thiệu ngôn ngữ lập trình SWI-Prolog, hướng dẫn cách cài<br /> đặt sử dụng phần mềm này và một số chương trình ví dụ tiêu biểu viết trong<br /> SWI Prolog đã chạy có kết quả.<br /> Cuốn sách này dùng làm giáo trình cho sinh viên ngành Tin học và những bạn<br /> đọc muốn tìm hiểu thêm về kỹ thuật lập trình cho lĩnh vực trí tuệ nhân tạo.<br /> Trong quá trình biên soạn, tác giả đã nhận được từ các bạn đồng nghiệp nhiều<br /> đóng góp bổ ích về mặt chuyên môn, những động viên khích lệ về mặt tinh thần, sự<br /> giúp đỡ về biên tập để cuốn sách được ra đời. Tác giả xin được bày tỏ lòng biết ơn<br /> sâu sắc. Tác giả cũng chân thành cảm ơn mọi ý kiến phê bình đóng góp của bạn đọc<br /> gần xa về nội dung của cuốn sách này.<br /> Đà Nẵng, ngày 27/05/2004<br /> Tác giả.<br /> <br /> MỤC LỤC<br /> CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU VỀ NGÔN NGỮ PROLOG.................................. 1<br /> I.<br /> GIỚI THIỆU NGÔN NGỮ PROLOG.......................................... 1<br /> I.1.<br /> Prolog là ngôn ngữ lập trình lôgich .............................................. 1<br /> I.2.<br /> Cú pháp Prolog ............................................................................ 2<br /> I.2.1. Các thuật ngữ .............................................................................. 2<br /> I.2.2. Các kiểu dữ liệu Prolog ............................................................... 3<br /> I.2.3. Chú thích ..................................................................................... 4<br /> II.<br /> CÁC KIỂU DỮ LIỆU SƠ CẤP CỦA PROLOG.......................... 5<br /> II.1.<br /> Các kiểu hằng (trực kiện) ............................................................. 5<br /> II.1.1. Kiểu hằng số ................................................................................ 5<br /> II.1.2. Kiểu hằng lôgich.......................................................................... 5<br /> II.1.3. Kiểu hằng chuỗi ký tự .................................................................. 5<br /> II.1.4. Kiểu hằng nguyên tử .................................................................... 5<br /> II.2.<br /> Biến ............................................................................................. 6<br /> III.<br /> SỰ KIỆN VÀ LUẬT TRONG PROLOG..................................... 6<br /> III.1.<br /> Xây dựng sự kiện ......................................................................... 6<br /> III.2.<br /> Xây dựng luật ............................................................................ 10<br /> III.2.1. Định nghĩa luật .......................................................................... 10<br /> III.2.2. Định nghĩa luật đệ quy............................................................... 16<br /> III.2.3. Sử dụng biến trong Prolog ......................................................... 18<br /> IV.<br /> KIỂU DỮ LIỆU CẤU TRÚC CỦA PROLOG........................... 20<br /> IV.1.<br /> Định nghĩa kiểu cấu trúc của Prolog........................................... 20<br /> IV.2.<br /> So sánh và hợp nhất các hạng..................................................... 23<br /> CHƯƠNG 3<br /> I.<br /> II.<br /> II.1.<br /> II.2.<br /> II.3.<br /> II.4.<br /> II.5.<br /> <br /> NGỮ NGHĨA CỦA CHƯƠNG TRÌNH PROLOG ................ 31<br /> QUAN HỆ GIỮA PROLOG VÀ LÔGICH TOÁN HỌC ........... 31<br /> CÁC MỨC NGHĨA CỦA CHƯƠNG TRÌNH PROLOG ........... 32<br /> Nghĩa khai báo của chương trình Prolog .................................... 33<br /> Khái niệm về gói mệnh đề.......................................................... 34<br /> Nghĩa lôgich của các mệnh đề.................................................... 35<br /> Nghĩa thủ tục của Prolog............................................................ 37<br /> Tổ hợp các yếu tố khai báo và thủ tục ........................................ 47<br /> i<br /> <br />