L I S P (PL 실습)
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Transcript L I S P (PL 실습)
2005. 인공지능
PROLOG
Yonsei Univ.
인공지능
1
목차
Prolog 소개
Terms
– Constants, Variables, Compound Terms
기본문
– Facts, Rules
SWI-Prolog
Operators
Lists
findall, bagof, setof
Problem solving
숙제
인공지능
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Prolog 소개
1970년대 초에 프랑스 마르세유 대학의 콜메로에(A. Colmerauer)가 제안한
인공지능 언어
Programming in Logic : 논리적인 문제에 적합
(전문가 시스템, 자연어 처리 등)
선언적 언어(Declarative Language) : 사실(Facts)과 규칙(Rules): 입력과 출
력 사이의 관계를 묘사
Terms
– Constants (integers, real numbers, atoms)
– Variables
– Compound Terms
인공지능
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Constants
Integer constants(정수) : 1, 2, 3, …
Real constants(실수) : 1.23, …
Atom(원자) : 알파벳, 숫자, 특수문자로 구성
– 소문자 알파벳으로 시작
ex) john, book, mjk0206, …
– 특수문자로만 구성
ex) *, ., =, @#$, …
– 인용부호(‘ ’)를 이용하여사용가능
ex) ‘george-smith’
– Atom은 Variable이 아님 : not bound to anything, never equal to
anything else (string constants에 더 가까움)
인공지능
Terms
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Variables
일반적인 대상을 대표하는 것, 값이 할당되지 않은 개체
대문자 혹은 밑줄(_)로 시작
Terms
– ex) X, Child, Gross_Pay, _3_blind_mice
익명변수(anonymous variable)
– 실제 프로그램의 수행에는 사용하지 않지만 프로그램의 작성에는 필요
할 경우 사용
– ‘_’로 표시
– ex) ?-likes(_,mary).
인공지능
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Compound Terms
구성 성분 혹은 요소(Component)들을 모아 단일 대상으로 나타냄
–
Terms
Structured data라고 생각하면 됨
함수(술어)와 요소(구성 성분)에 의해 기술
–
structure-name ( attribute, ..., attribute )
–
Ex) 자동차를 표현하는 예
Maker, Age, Price 의 3가지 특성 포함
car(ford, 3, 5000)
활용 예
has(joe, car(toyota,5,1000)).
has(mick, car(ford,2,2000)).
?- has(mick, car(ford,Age,Price))
Age와 Price는 변수이므로 첫 글자가 대문자!
Answer: Age=2, Price=2000
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기본문
기본문의 구성 (Facts, Rules, Questions)
Facts
– 객체간의 성립 관계를 기술(‘.’ 로 종료)
– 관계이름(객체, 객체, …).
female(jane). parent(kim,holly).
Rules
– 어떤 사실이 다른 사실들의 모임에 의존할 때 사용 (‘.’ 로 종료)
– 결론부(head):-조건부(conditions).
– 조건이 여러 개일 경우 and(,) / or(;)로 연결
greatgrandparent(GGP,GGC) :-
parent(GGP,GP), parent(GP,P), parent(P,GGC).
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Rules
재귀적 Rules
ancestor(X,Y) :- parent(X,Y).
ancestor(X,Y) :parent(Z,Y),
ancestor(X,Z).
다른 Rules를 사용한 Rules
grandparent(GP,GC) :parent(GP,P), parent(P,GC).
greatgrandparent(GGP,GGC) :grandparent(GGP,P), parent(P,GGC).
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SWI-Prolog
Welcome to SWI-Prolog (Multi-threaded, Version 5.4.7)
Copyright (c) 1990-2003 University of Amsterdam.
SWI-Prolog comes with ABSOLUTELY NO WARRANTY. This is free software,
and you are welcome to redistribute it under certain conditions.
Please visit http://www.swi-prolog.org for details.
For help, use ?- help(Topic). or ?- apropos(Word).
?-
Prompting for a query with ‘?-’
질문, 결과출력 의 반복 수행
인공지능
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relations.pl
parent(kim,holly).
/* comment */
parent(margaret,kim).
% comment
SWI-Prolog
parent(margaret,kent).
parent(esther,margaret).
parent(herbert,margaret).
parent(herbert,jean).
greatgrandparent(GGP,GGC) :-
parent(GGP,GP), parent(GP,P), parent(P,GGC).
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Interpreter의 사용
SWI-Prolog
파일 읽기
?- consult(relations).
% relations compiled 0.00 sec, 1,420 bytes
Yes
??- ['relations'].
% relations compiled 0.00 sec, 1,420 bytes
Yes
?-
간단한 질문
?- parent(margaret,kent).
Yes
?-
인공지능
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SWI-Prolog
변수를 이용한 질문
?- parent(margaret,Child).
?- parent(margaret,Child).
Child = kim
사용자의
입력을 기다림.
Child = kim ;
Child = kent ;
Yes
No
?-
?-
변수는 질문의 어떤 위치에도 나올 수 있음
parent(Parent,jean)
parent(esther,Child)
‘Enter’ 대신에 ‘;’를 입력하여 Prolog system에게 추가 답을 요청
질문을 ‘,’로 결합가능
parent(margaret,X), parent(X,holly).
인공지능
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Rule을 이용한 질문
SWI-Prolog
?- greatgrandparent(esther,GrateGrandchild).
GrateGrandchild = holly
Yes
?-
greatgrandparent(esther,GreatGrandchild)
GGP는 esther, GGC는 GreatGrandChild
parent(esther,GP), parent(GP,P), parent(P,GreatGrandchild)
GP는 margaret
parent(margaret,P), parent(P,GreatGrandchild)
P는 kim
parent(kim,GreatGrandchild)
GreatGrandchild는 holly
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Operators
+(1,*(2,3)), 1+ *(2,3), +(1,2*3), (1+(2*3)), 1+2*3 는 모두 같은 의미
– ‘7’ 이 아님
?- X = 1+2*3.
X = 1+2*3.
Yes
‘is’ 가 term 을 평가(evaluate)
?- Y=X+2, X=1.
?- X=1, Y is X+2.
Y = 1+2
X = 1
X = 1
Y = 3
Yes
Yes
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Lists
List notation
Term denoted
[]
[]
[1]
.(1,[])
[1,2,3]
.(1,.(2,.(3,[])))
[1,parent(X,Y)]
.(1,.(parent(X,Y),[]))
[1|X]
.(1,X)
[1,2|X]
.(1,.(2,X)))
[1,2|[3,4]]
same as [1,2,3,4]
‘[ ]’ 는 empty list를 의미
‘|’ 기호 뒤의 term은 Tail 을 의미
[1,2|X] = [1,2,3,4,5]. 는 1,2로 시작하는 list의 tail을 x로 bind
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List Predicates
append(X,Y,Z)
?- append([1,2],[3,4],Z).
Z = [1, 2, 3, 4]
?- append(X,Y,[1,2,3]).
X = []
Y = [1, 2, 3] ;
Yes
X = [1]
Y = [2, 3] ;
?- append(X,[3,4],[1,2,3,4]).
X = [1, 2]
Y = [3] ;
X = [1, 2]
Yes
Lists
X = [1, 2, 3]
Y = [] ;
No
member(X,Y)
– List Y가 X를 포함하는지 확인
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findall, bagof, setof
?-findall(C,parent(john,C),L).
L = [peter,paul,mary]
?-findall(C,parent(P,C),L).
L = [peter,paul,mary,davy,dee,dozy]
parent(john,peter).
parent(john,paul).
parent(john,mary).
parent(mick,davy).
parent(mick,dee).
parent(mick,dozy).
?-bagof(C,parent(P,C),L).
P = john
L = [peter,paul,mary];
P = mick
?-bagof(C,P^parent(P,C),L).
L = [peter,paul,mary,davy,dee,dozy]
L = [davy,dee,dozy]
setof/3 : bagof/3 과 비슷하지만 결과를 중복없이 sort해서 보여줌
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Problem solving (predicate)
Prolog의 주된 control structure 는 recursion
예) partition/4 predicate: partition(L,N,Littles,Bigs)
Step 1. declarative specification
% partition(L,N,Littles,Bigs)
% list L중에서 N보다 작은수는 Littles에, 큰 수는 Bigs에 포함
Step 2. recursion과 출력 arguments를 identify (코드 골격 작성)
partition([ ],N,[ ],[ ]).
partition([Head|Tail],N,?Littles,?Bigs):-
/* do something with Head */
partition(Tail,N,Littles,Bigs).
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Problem solving (predicate) (cont.)
Step 3. 코드 body 작성
partition([],N,[],[]).
partition([Head|Tail],N,?Littles,?Bigs):Head < N, partition(Tail,N,Littles,Bigs),
?Littles = [Head|Littles],?Bigs = Bigs.
partition([Head|Tail],N,?Littles,?Bigs):Head >= N, partition(Tail,N,Littles,Bigs),
?Littles = Littles,?Bigs = [Head |Bigs].
Step 4. 출력 argument 채우기
partition([],N,[],[]).
partition([Head|Tail],N,[Head|Littles],Bigs):Head < N, partition(Tail,N,Littles,Bigs).
partition([Head|Tail],N,Littles,[Head|Bigs]):Head >= N, partition(Tail,N,Littles,Bigs).
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숙제
Tom
Arnold
Nick
Nicole
Kitty
Michael
Jack
Julia
Ann
Mike
Sue
위의 가계도를 보고 male, female, father, mother의 fact를 작성하고, 이를
이용하여 다음 predicate을 구현하시오.
1. brother_and_sister(X,Y).
%X, Y는 남매인가?
2. grandparent(X,Y).
%X는 Y의 조부모(혹은 외조부모)인가?
3. ancestor(X,Y).
%X는 Y의 조상인가?
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