Prolog: compara

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Prolog comparação com outras linguagens de
programação e de representação do conhecimento

• Jacques Robin, DI-UFPE
• www.di.ufpe.br/jr

2
Prolog x sistemas de produção controle

• Raciocino dirigido pelo objetivo (e não pelos
  dados)
• Regras encadeada para trás (e não para frente)
• Busca em de cima para baixo e em profundidade na
  árvore de prova (e não de baixo para cima e em
  largura)
• Sempre dispara 1a regra aplicável encontrada (ie,
  sem resolução de conflitos)
• Backtracking quando 1a regra leva a uma falha

3
Prolog x sistemas de produçãopoder expressivo

• Fatos universais (e não apenas instanciados)
• ex ancestral(X,adão).
• Unificação (e não apenas matching)
• bidirecional
• variáveis lógicas podem ser instanciadas com
  termos compostos (e não apenas atómicos)
• ex ?- prof(X,disc(ia,dept(di,ufpe)))
• prof(pessoa(geber,Y),disc(ia,Z))
• -gt X pessoa(geber,Y), Z
  dept(di,ufpe).

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Prolog x resolução em L1

• Restrições de Prolog com respeito a L1
• apenas cláusulas de Horn
• sem igualdade semântica
• unificação sem verificação de ocorrência
• Extensões de Prolog com respeito a L1
• predicados (e não apenas funções) como
  construtores de termos
• predicados built-in de segunda ordem
• Outras diferenças com respeito a L1
• negação por falha (limitada mas não monótona)

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Outras linguagens de PL

• PL com semântica declarativa estendida
• negação explícita
• conclusões disjuntivas
• igualdade semântica (Eqlog)
• PL com semântica procedimental estendida
• backtracking inteligente
• controle de busca por meta-regras (MRS, Metalog)
• PL para SGBD dedutivo (Datalog)
• encadeamento para frente
• busca em aprofundamento iterativo
• otimização de acesso à memória secundária
• resolução completa e correta

6
Prolog x programação imperativa 1

• Interativo
• compilação transparente integrada na
  interpretação
• rodar programa consultar um BD
• Gerenciamento automático da memória
• Mecanismo único de manipulação de dados --
  unificação de termos lógicos -- implementando
• atribuição de valor
• passagem de parâmetros
• alocação de estruturas
• leitura e escritura em campos de estruturas

7
Prolog x programação imperativa 2

• Estrutura de dados única termo Prolog
• variáveis lógicas sem tipo estático
• Controle implícito built-in na estrategia de
  resolução, ex Em programação imperativa
• procedure c(E)
• const e0tipoE0
• var EtipoE, S0tipoS0, l1tipo-I1, S1tipoS1
• do if E e0 then do S0 call p0(e0) return
  S0 end
• else do I1 call p1(E) S1 call
  p2(E,l1) return S1 end
• end
• Em Prolog
• c(e0,S0) - p0(e0,S0).
• c(E,S1) - p1(E,I1), p2(E,I1,S1).

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Prolog x programação funcional 1

• Matematicamente, predicado relação
• não-determinismo
• respostas múltiplas (disponíveis por
  backtracking),
• unificação e busca built-in,
• livra o programador da implementação do controle
• bi-direcionalidade
• cada argumento pode ser entrada ou saída,
  dependendo do contexto de chamada,
• única definição para usos diferentes
  verificador, instanciador, resolvedor de
  restrições, enumerador.
• integração imediata com BD relacional

9
Prolog x programação funcional 2

• Append em Lisp
• (defun append(L1,L2)
• (cond ((null L1) L2))
• (T (cons (first L1) (append (rest
  L1) L2))))))
• ?- append(a,b,c,d)
• a,b,c,d
• Append em Prolog
• append(,L,L).
• append(HT1,L,HT2) - append(T1,L,T2).
• ?- append(a,b,c,d,R).
• R a,b,c,d.
• Append relacional codifica 8 funções

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Vários usos do mesmo predicado

• verificador
• ?- append(a,b,c,a,b,c). -gt yes.
• ?- append(a,b,c,a). -gt no.
• instanciador
• ?- append(a,b,c,R). -gt R a,b,c.
• ?- append(H,c,a,b,c). -gt H a,b.
• resolvedor de restrições
• ?- append(X,Y,a,b,c). -gt X , Y a,b,c
• -gt X a,
  Y b,c ...
• enumerador
• ?- append(X,Y,Z). -gt X , Y , Z
• -gt X _, Y ,
  Z _ ...

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Prolog x programação OO

• Funcionalidades built-in
• unificação e busca
• - tipos, herânça e encapsulação
• Ontologicalmente
• Entidade Atómica (EA) em OO, valor de tipo
  built-in
• em Prolog,
  átomo (argumento ou predicado)
• Entidade Composta (EC) em OO, objeto
• em Prolog,
  fato
• Relação simples entre EC e EA em OO, atributo de
  tipo built-in
• 
  em Prolog, posição em um predicado
• Relação simples entre ECs em OO, atributo de
  tipo objeto
• em
  Prolog, predicado
• Relação complexa entre entidades em OO, método
• 
  em Prolog, conjunto de regras

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Prolog x programação OO exemplo

• Em OO
• ptsubclass_of planobj
• attrsX inst_of int, Y inst_of int
• metsright(Pt inst_of pt) return self.X gt
  Pt.X
• pt1inst_of pt attrsX 0, Y 0
• pt2inst_of pt attrsX 1, Y 1
• ?- pt1.right(pt2) -gt no.
• Em Prolog
• pt(0,0).
• pt(1,1).
• planobj(pt(_,_)).
• right(pt(X1,_),pt(X2,_) - X1 gt X2.
• ?- right(pt(0,0),pt(1,1)). -gt no.

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Programação por restrições

• Programar declarar restrições sobre os valores
  v1, ... vn, de um conjunto de variáveis V1,
  ..., Vn
• o dominio Di associado a cada variável Vi
• equações e inequações Pj(Vp, ..., Vq) ligando-as
• Executar programa
• fazer uma consulta sobre a compatibilidade de
  restrições de entrada Pk(Vr, ..., Vs) com as
  restrições do programa
• recuperar em saída todos os valores (v11, ... ,
  vn1) ... (v1l, ..., vnl) de (V1, ... , Vn) que
  satisfazem ambos Pj(Vp, ... , Vq) e
  Pk(Vr, ..., Vs).

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Programação por restrições exemplo

• integer(N).
• integer(S).
• sumto(0,0).
• sumto(N,S) - 1 lt N, N lt S, sumto(N - 1, S -
  N).
• ?- S lt 3, sumto(N,S).
• (N 0, S 0), (N 1, S 1), (N 2, S 3).
• Propagação recursiva de restrições
• 1 1 lt N1 N lt S1 S lt 3
• (N1,S1) in (1,1),(1,2),(1,3),(2,1),(2,2),(2,3),(3
  ,1),(3,2),(3,3)
• 2 1 lt N2 N1 - 1 lt S2 S1 - N1 lt 2
• (N2,S2) in (1,1),(1,2),(2,1),(2,2) gt (N1,S1)
  in (2,3),(2,4),(3,4),(3,5)
• N1 2, S1 3 gt N2 1, S2 1

15
Prolog x programação por restrições

• Em Prolog
• predicados aritméticos não podem ser chamados
  como resolvedores de restrições
• mas apenas como verificadores
• a consulta S lt 3, sumto(N,S) gera erro por
  chamar predicados aritméticos com termos não
  instanciados
• Prolog pode ser visto como
• uma linguagem de programação por restrição
• cujo único operador é a unificação
• cujo domínio é o conjunto de arvores finitas que
  representam os termos Prolog

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Prolog como restrições exemplo

• prof(X,disc(ia,dept(di,ufpe)))
• ?- prof(pessoa(geber,Y),disc(ia,Z))
• 1 prof prof, 2 2
• 2 X pessoa(geber,Y), disc disc, 2 2,
• 3 ia ia, dept(di,ufpe) Z
• 4 fundo das arvores atingindas
• devolve as equações não trivais
• X pessoa(geber,Y),
• Z dept(di,ufpe).

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Linguagens de PL multiparadigma

• PL concorrente, paralela (Concurrent Prolog,
  Parlog)
• PL funcional (Lambda-Prolog, LeFun)
• PL OO (Logtalk, Objlog, Login, FLORID)
• PL por restrições, ie, Prolog (in)equações
• aritméticas (CLP(R), CHIP, Prolog3)
• de tipos (Login)
• booleanas (CHIP, Prolog3)
• PL para Internet, predicados built-in para
• protocolos http, ftp, mail, news, etc.
• parsing de páginas HTML para termos Prolog
• PiLLoW, Logicweb