Kim_HuUn

อะตอม (atom) คือ ค่าคงที่ซึ่งเขียนแทนด้วยข้อความ โดยอะตอมคือลำดับที่ประกอบด้วย ตัวอักษร ตัวเลข เส้นใต้อักขระ (underscores) และจะต้องขึ้นต้นด้วยตัวพิมพ์เล็ก โดยปกติแล้วถ้าต้องการอะตอมที่ใช้เครื่องหมายพิเศษ จะเขียนเครื่องหมายอัญประกาศเดี่ยว (') กำกับไว้ เช่น '+' เป็น อะตอม แต่ + เป็นตัวดำเนินการ

คำสั่งอีกรูปแบบหนึ่งของภาษาโปรล็อกคือ กฎ (rules) เช่น

light(on) :- switch(on).

เครื่องหมาย ":-" แปลว่า "ถ้า" กฎนี้หมายความว่า light(on) เป็นจริง ถ้า switch(on) เป็นจริง นอกจากนี้สามารถใช้ตัวแปรในกฎได้ โดยตัวแปรจะขึ้นต้นด้วยตัวพิมพ์ใหญ่ ส่วนค่าคงที่จะขึ้นด้วยตัวพิมพ์เล็ก เช่น

father(X,Y) :- parent(X,Y), male(X).

หมายความว่า "ถ้าคนหนึ่งเป็นพ่อแม่ของอีกคนหนึ่งและเป็นผู้ชายแล้วคนนั้นจะเป็นพ่อ" (ใช้ "," แทน "และ") ลำดับการเขียนส่วนเหตุและผลจะตรงข้ามกับตรรกศาสตร์ทั่วไป แต่ก็สามารถเขียนส่วนผลหลาย ๆ ตัวในกฎเดียวกันได้ เช่น

a,b,c :- d.

จะเหมือนกับการเขียนกฎสามข้อ

a :- d.
b :- d.
c :- d.

แต่โปรล็อกไม่อนุญาตให้เขียนกฎว่า

a;b :- c.

ซึ่งแปลว่า "ถ้า c แล้ว a หรือ b" (ใช้ ";" แทน "หรือ") เพราะเป็นข้อจำกัดของอนุประโยคของฮอร์น

เมื่อส่วนแปลคำสั่งของภาษาโปรล็อกได้รับการสอบถาม ก็จะค้นหาข้อเท็จจริงที่เข้ากันได้กับการสอบถามนั้น ถ้าไม่มีข้อเท็จจริงอยู่ ก็จะลองตรวจสอบกฎที่ทำให้ได้ข้อเท็จจริง เช่น

sibling(X,Y) :- parent(Z,X), parent(Z,Y).
father(X,Y) :- parent(X,Y), male(X).
mother(X,Y) :- parent(X,Y), female(X).
parent(X,Y) :- father(X,Y).
parent(X,Y) :- mother(X,Y).
mother(trude, sally).
father(tom, sally).
father(tom, erica).
father(mike, tom).
male(tom).
female(trude).
male(mike).

เมื่อสอบถามตามตัวอย่างต่อไป ก็จะได้ว่าจริง

 ?- sibling(sally, erica).
      yes.

โปรแกรมจะหาคำตอบนี้เทียบกับกฎ sibling(X,Y) โดยเชื่อม (อย่างไม่เป็นทางการ คือ แทนที่) sally กับ X และ erica กับ Y และทำให้การสอบถามขยายไปยัง parent(Z,sally) และ parent(Z,erica) จากนั้นจึงหาพ่อแม่ทั้งหมดของ sally แต่ว่า parent(trude,sally) ใช้ไม่ได้ เพราะเมื่อแทน Z ด้วย trude จะได้ parent(trude,erica) แต่ไม่มีข้อเท็จจริงนี้อยู่ ระบบจึงลองแทน Z ด้วย tom จึงได้ว่า sally เป็นพี่น้องกับ erica

คำสั่งต่อไป

mother(X,Y) :- parent(X,Y), female(X).
parent(X,Y) :- father(X,Y).

ดูน่าสงสัย เพราะพ่อแม่ทุกคนไม่ได้เป็นพ่อ แต่พ่อเป็นพ่อแม่จริง และแม่คือพ่อแม่ที่เป็นผู้หญิง

ถ้าจะบอกว่าพ่อทุกคนเป็นผู้ชาย ก็จะเขียนได้ว่า

male(X) :- father(X,_).

โดยไม่ต้องสนใจว่าลูกจะเป็นใคร จึงใช้ตัวแปรนิรนามซึ่งเขียนด้วยเส้นใต้อักษร

การสอบถามจะเป็นเท็จ เมื่อไม่สามารถหาข้อเท็จจริงหรือกฎที่สนับสนุนการสอบถามนั้นได้ ลักษณะแบบนี้เรียกว่า ข้อสมมุติโลกปิด (Closed world assumption) ซึ่งก็คือสมมุติว่าทุกสิ่งที่ควรจะรู้เก็บไว้ในฐานข้อมูลแล้ว ดังนั้นจึงไม่มีสิ่งใดที่อยู่ภายนอกขอบเขตนี้รวมถึงสิ่งที่ไม่รู้ หรืออีกนัยหนึ่ง ข้อเท็จจริงที่ยังไม่รู้ว่าเป็นจริง (หรือเท็จ) จะสมมุติว่าเป็นเท็จ

ดังนั้นกฎเช่น

legal(X) :- NOT illegal(X).

จะหาค่าโดยค้นหาทุกสิ่งที่เป็น illegal และเปรียบเทียบกับ X ถ้าไม่พบ X ก็จะถือว่า X เป็น legal จะเรียกวิธีการนี้ว่า นิเสธโดยความขัดข้อง (Negation by failure)

เนื่องจากภาษาโปรล็อกเป็นภาษาเชิงตรรกะ ดังนั้นในทางทฤษฎีแล้วจึงไม่จำเป็นต้องสนใจว่าโปรแกรมทำงานยังไง แต่การศึกษาการทำงานหรือขั้นตอนวิธีที่ใช้อนุมาณ จะช่วยป้องกันโปรแกรมที่ไม่ให้ทำงานเกินจำเป็น

ตัวอย่างเช่น สามารถเขียนคำสั่งเพื่อนับจำนวนสมาชิกของลิสต์ได้ คือ

elems([],0).
elems([H|T], X) :- elems(T, Y), X is Y + 1.

ถ้าจะอธิบายง่ายๆ ก็จะได้ว่า ลิสต์ว่าง จะมีจำนวนสมาชิกเท่ากับ 0 ถ้าลิสต์ไม่ว่าง จะได้จำนวนสมาชิกเท่ากับ Y+1 เมื่อ Y คือจำนวนสมาชิกส่วนที่เหลือเมื่อแยกส่วนหัวออก

กรณีนี้แยกกรณีของส่วนเงื่อนไขของกฎออกจากกันได้ชัดเจน แต่ถ้าเป็นกรณีตัดสินใจว่าจะเล่นพนันหรือไม่

gamble(X) :- gotmoney(X).
gamble(X) :- gotcredit(X), NOT gotmoney(X).

ถ้ามีเงิน ก็จะเล่นพนันต่อ ถ้าไม่มีเงินแล้วก็ต้องกู้เงิน หรือถ้าเกิดวงเงินก็จะไม่เล่นต่อ gotmoney อาจจะเป็นเพรดิเคตที่ใช้เวลานานมาก เช่น อาจจะต้องต่อผ่านอินเทอร์เน็ตไปเช็คจำนวนเงินในบัญชีธนาคาร ซึ่ง gotcredit ก็ใช้เวลานานเช่นเดียวกัน

ตามทฤษฎีแล้ว ระบบโปรล็อกอาจจะพิจารณากฎไม่เป็นไปตามลำดับ ดังนั้นจึงสามารถเขียนกฎกลับกันเป็น

gamble(X) :- gotcredit(X), NOT gotmoney(X).
gamble(X) :- gotmoney(X).

ซึ่งเป็นสิ่งที่ได้ เนื่องจากเงื่อนไขทั้งสองแยกจากกัน แต่จะไม่จำเป็นต้องเช็คว่าจะกู้เงินได้หรือเปล่าเลย ถ้ารู้ว่ามียังมีเงินอยู่ ดังนั้นในทางปฏิบัติ ระบบโปรล็อกจะตรวจสอบกฎทั้งหมดก่อน และสามารถใช้ตัวตัด (cut operator -- ใช้เครื่องหมาย !) เพื่อบอกให้ตัวแปลคำสั่งหยุดหาตัวเลือกอื่นๆ หลังจากได้คำตอบแรกแล้ว เช่น

gamble(X) :- gotmoney(X),!.
gamble(X) :- gotcredit(X), NOT gotmoney(X).

อย่างนี้เรียกว่าตัวตัดเขียว (green cut operator) ซึ่งจะบอกให้ตัวแปลคำสั่งหยุดหาตัวเลือกอื่นหลังจากตัวตัด ในกรณีที่ต้องการเงินจึงจะตรวจสอบกฎข้อที่สอง และจะพบว่า gotmoney ในกฎข้อที่สองไม่มีประโยชน์ เพราะรู้อยู่แล้วว่าไม่มีเงิน และระบบก็ไม่ตรวจสอบกฎข้อสองก่อน ดังนั้นจึงเขียนคำสั่งใหม่ได้ว่า

gamble(X) :- gotmoney(X),!.
gamble(X) :- gotcredit(X).

อย่างนี้เรียกว่าตัวตัดแดง (red cut operator) เนื่องจากค่อนข้างอันตราย เพราะความถูกต้องจะขึ้นกับตำแหน่งที่ใช้ตัวตัดและลำดับของกฎ การตัดแปะที่ผิดพลาดอาจจะทำให้เกิดปัญหาได้ ถ้ากฎสลับกันก็จะกลายเป็นว่าจะกู้เงินเต็มที่ก่อน แล้วค่อยใช้เงินสดที่มีอยู่