Linguagem Prolog. Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira. Departamento de Tecnologia da Informação Faculdade de Tecnologia de São Paulo

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1 Linguagem Prolog Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira Departamento de Tecnologia da Informação Faculdade de Tecnologia de São Paulo

2 Introdução Prolog (Programming in in Logic) é uma uma linguagem de de programação declarativa para para processamento simbólico. consultas respostas interface motor de inferência base de conhecimento usuário Essencialmente, a programação em Prolog consiste em: identificar os objetos em um contexto de discurso identificar relações (ou predicados) de interesse entre estes objetos declarar fatos e regras a respeito destas relações consultar o sistema acerca das relações declaradas Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 2

3 Elementos básicos fato regra consulta

4 Fato Um Um fato fato estabelece um um relacionamento incondicional entre entre objetos de de um um contexto. Alguns fatos no contexto ao lado são: mulher(ana ana homem(bob casal(ana ana,bob gerou(ana ana,clô gerou(bob,clô irmão(rui,rai rai tio(ra raí,bia bia Ana Bob Clô Bia Eva Ivo Rui Raí Devemos evitar declarar fatos fatos que que podem ser ser deduzidos de de outros! Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 4

5 Regra Uma Uma regra regra estabelece um um relacionamento condicional entre entre objetos de de um um contexto. Algumas regras no contexto ao lado são: Ana Bob Eva Ivo casal(x,y) :- gerou(x,z), gerou(y,z), X\=Y. mãe(x,y) :- mulher(x), gerou(x,y filho(x,y) :- homem(x), gerou(y,x Clô Rui Raí avó(x,y) :- mãe(x,z), gerou(z,y Bia Regras são são definidas em em termos de de fatos fatos e regras já jádefinidos! Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 5

6 Regra Um Um grafo grafo de de relacionamento permite visualizar graficamente uma uma regra, facilitando a sua sua definição/codificação. casal X Y Ana Bob Eva Ivo gerou gerou Z Clô Rui Raí casal(x,y) :- gerou(x,z), gerou(y,z), X\=Y. conclusão condições Bia Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 6

7 Programa Um Um programa é um um conjunto de de fatos fatos e regras. % gerou(x,y) : X gerou Y gerou(ana,clô gerou(bob,clô gerou(eva,rui gerou(eva, (eva,ra raí gerou(ivo ivo,rui gerou(ivo ivo,ra raí gerou(clô,bia gerou(rui,bia % casal(x,y) : X e Y formam um casal casal(x,y) :- gerou(x,z), gerou(y,z), X\=Y. Ana Bob Eva Ivo Clô Rui Raí Bia Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 7

8 Consulta Uma Uma consulta permite obter obter informações que que podem ser ser deduzidas de de um um programa. Algumas consultas que poderíamos fazer:?- gerou(ana,clô?- gerou(ana,rui no?- gerou(q,clô Q = ana ; Q = bob?- gerou(clô,q Q = bia Ana Bob Eva Ivo Clô Rui Raí Bia Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 8

9 Consulta Uma Uma variável compartilhada permite propagar objetos entre entre literais de de uma uma consulta.?- gerou(x,y), gerou(y,z X = ana, Y = clô, Z = bia ; X = bob, Y = clô, Z = bia ; X = eva, Y = rui, Z = bia ; X = ivo, Y = rui, Z = bia ; Ana Bob Eva Ivo no Clô Rui Raí Bia Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 9

10 Consulta Uma Uma variável anônima (indicada pelo pelo sinal sinal de de sublinha) permite indicar objetos cujos cujos valores são são irrelevantes para para obtenção de de uma uma resposta. % Ana gerou alguém??- gerou(ana, _ Ana Bob Eva Ivo % Bia gerou alguém??- gerou(bia, _ no Clô Rui Raí % Quem é avô/avô de Bia??- gerou(q, _ ), gerou( _, raí Q = ana <= ERRO Bia Cada Cada ocorrência da da variável anônima é distinta e, e, portanto, não não compartilhada! Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 10

11 Eliminação de respostas duplicadas Predicados predefinidos em em Prolog findall(r,c,l): encontra todas todas respostas R da da consulta C e as as guarda na na lista lista L sort(l,s) sort(l,s) (L,S): ordena a lista lista L, L, removendo duplicatas, e devolve o resultado em em S?- irmão(rui,r R = raí ; R = raí ; no?- findall(r, irmão(rui,r),, L L = [raí, raí]?- findall(r, irmão(rui,r),, L), sort(l,s L = [raí, raí] S = [raí] Ana Bob Clô Bia Eva Ivo Rui Raí Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 11

12 Exercício Exercício Genealogia Com Com base base no no contexto ao ao lado, lado, defina as as relações a seguir e consulte o sistema. homem mãe mulher pai Ana Ivo gerou avó casal avô filha tia Bia Ary Eva Rui filho tio irmão irmã prima primo Noé Clô Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 12

13 Exercício Exercício Carona Ana Ana e Raí Raímoram em em Santana, Bia Bia mora mora no no Tatuapé, Edu Edu mora mora no no Mandaqui, Gil Gil mora mora na na Penha Penha e Eva Eva mora mora na na Vila Vila Carrão. Carrão. Santana e Mandaqui ficam ficam na na zona zona norte norte e Tatuapé, Penha Penha e Vila Vila Carrão Carrão ficam ficam na na zona zona leste. leste. Ana Ana e Gil Gil têm têm carro. carro. Uma Uma pessoa pessoa pode pode dar dar carona carona à outra outra se se ela ela tem tem carro carro e ambas ambas moram moram em em bairros bairros que que ficam ficam na na mesma mesma zona. zona. Represente estas informações, usando os predicados a seguir: mora_em(pessoa,bairro) fica_na_zona(bairro,zona) tem_carro(pessoa) pode_dar_carona_a(pessoa,pessoa) Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 13

14 Exercício Exercício Negação por por falha falha finita finita pessoa(ana pessoa(bia baixa(ana alta(x) alta(x) :- :- not(baixa(x) baixa(x)),, pessoa(x Considerando o programa acima: O que o sistema Prolog responde à consulta:?- alta(r Que modificação é necessária para que a consulta seja respondida corretamente? Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 14

15 Processamento numérico cálculo aritmética comparação

16 Operadores aritméticos Embora Prolog seja especialmente voltado para processamento simbólico, ele também oferece algumas facilidades para processamento numérico, por meio do predicado predefinido is/2.?- X = X = 1+3?- X is X = 4?- X is 7 // 2. X = 3?- X is 4 ^ 0.5. X = 2 Operação aritmética Soma Subtração Multiplicação Divisão real Divisão inteira Resto da divisão inteira Potenciação Operador + - * / // mod ^ Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 16

17 Operadores relacionais Para realizar comparações entre expressões aritméticas, podemos usar os operadores relacionais listados na tabela a lado.?- 1+3 = 3+1. no?- 1+3 =:= 3+1.?- X = 2+3, Y = 1+4, X =< Y. X = 2+3 Y = 1+4?- amélia lia. Comparação Igual Diferente Menor Menor ou igual Maior Maior ou igual Operador =:= =\= < =< > >= Para Para comparar valores alfanuméricos, usamos ==, ==, Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 17

18 Exercício Exercício Área Área do do imóvel medida(cozinha, 2.0, 2.0, medida(sala, 4.0, 4.0, medida(quarto, 3.0, 3.0, medida(banheiro,1.5, Complemente o programa acima com a definição do predicado tamanho(cômodo,área) e faça as seguintes consultas: Qual área da cozinha? Que cômodos são maiores que a cozinha? Que cômodos são menores que a cozinha? É verdade que o tamanho da cozinha é o dobro do tamanho do banheiro? É verdade que a sala é o maior cômodo da casa? Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 18

19 Exercício Exercício Área Área e população dos dos países (em (em milhões) % país(nome, s(nome,áreakm2,popula reakm2,população ão país(brasil, 8, 8, país(china, 9, 9, país( país( s(eua s(eua eua, eua, 9, 9, país( país( s(índia, ndia, 3, 3, Com base no programa acima, faça as seguintes consultas: Qual o número de habitantes dos EUA? Qual a densidade demográfica do Brasil? Qual a diferença entre as populações da China e da Índia? Que países são maiores que o Brasil? Que países são menos populosos que a Índia? Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 19

20 Modelo relacional tabela consulta

21 Modelo relacional O modelo relacional de banco de dados (BD) Representa os dados em um BD usando um conjunto de tabelas. As linhas das tabelas são denominadas tuplas e suas colunas, atributos. As consultas são representadas em termos de operações da álgebra relacional (projeção, seleção, etc. Programação em lógica é uma poderosa extensão do modelo relacional. Um conjunto de fatos para um predicado corresponde a uma tabela. Fatos representam tuplas e seus argumentos representam atributos da tabela. Uma regra corresponde a uma vista no modelo relacional, isto é, uma tabela virtual que reúne atributos já armazenados em outras tabelas. As operações de álgebra relacional podem ser representadas por meio de consultas (ou regras Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 21

22 Modelo relacional: tabelas Primeira Forma Normal (1FN) Todos os os atributos devem ser ser atômicos. Dados Funcionários Dependentes Código Nome Salário Dependentes Código Nome Salário Código Nome 107 Ana 5.500,00 Bia, Lia 107 Ana 5.500, Bia 290 Rui 7.850,00 Raí 290 Rui 7.850, Lia 368 Eva 2.390, Eva 2.390, Raí 405 Ivo 4.700,00 Clô, Ary, Noé 405 Ivo 4.700, Clô 405 Ary 405 Noé Dados na 1FN Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 22

23 Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 23 Modelo relacional: tabelas Tabelas representadas em Prolog Tabelas representadas em Prolog % (C (C (C (Código,Nome,Sal digo,nome,sal digo,nome,sal digo,nome,salário) rio) rio) rio) (107, (107, (107, (107,ana ana ana ana,5500,5500,5500,5500 (290,rui,7850 (290,rui,7850 (290,rui,7850 (290,rui,7850 (368, (368, (368, (368,eva eva eva eva,2390,2390,2390,2390 (405, (405, (405, (405,ivo ivo ivo ivo,4700,4700,4700,4700 % (C (C (C (Código,Nome) digo,nome) digo,nome) digo,nome) (107,bia (107,bia (107,bia (107,bia (107,lia (107,lia (107,lia (107,lia (290, (290, (290, (290,ra ra ra raí (405, (405, (405, (405,clô clô clô clô (405, (405, (405, (405,ary ary ary ary (405,no (405,no (405,no (405,noé % (C (C (C (Código,Nome,Sal digo,nome,sal digo,nome,sal digo,nome,salário) rio) rio) rio) (107, (107, (107, (107,ana ana ana ana,5500,5500,5500,5500 (290,rui,7850 (290,rui,7850 (290,rui,7850 (290,rui,7850 (368, (368, (368, (368,eva eva eva eva,2390,2390,2390,2390 (405, (405, (405, (405,ivo ivo ivo ivo,4700,4700,4700,4700 % (C (C (C (Código,Nome) digo,nome) digo,nome) digo,nome) (107,bia (107,bia (107,bia (107,bia (107,lia (107,lia (107,lia (107,lia (290, (290, (290, (290,ra ra ra raí (405, (405, (405, (405,clô clô clô clô (405, (405, (405, (405,ary ary ary ary (405,no (405,no (405,no (405,noé Funcionários 4.700,00 Ivo ,00 Eva ,00 Rui ,00 Ana 107 Salário Nome Código Dependentes Ary 405 Lia 107 Noé 405 Clô 405 Raí 290 Bia 107 Nome Código

24 Modelo relacional: consultas Projeção Seleciona um um conjunto de de atributos (colunas) de de uma uma tabela. Exemplo: Quais os nomes e salários dos ionários??- (_,N,S N = ana, S = 5500 ; N = rui, S = 7850 ; N = eva, S = 2390 ; N = ivo, S = 4700?- forall((_,n,s) (_,N,S),, writeln([n,s]) [ana, 5500] [rui, 7850] [eva, 2390] [ivo, 4700] Código Funcionários Nome Salário Ana 5.500,00 Rui 7.850,00 Eva 2.390,00 Ivo 4.700,00 Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 24

25 Modelo relacional: consultas Seleção Seleciona um um conjunto de de tuplas (linhas) de de uma uma tabela, de de acordo com com uma uma condição Exemplo: Quem recebe salário entre 3 e 6 mil reais??- (C,N,S), S>=3000, S=<6000. C = 107, N = ana, S = 5500 ; C = 405, N = ivo, S = 4700?- forall(((c,n,s), (C,N,S), S>=3000, S=<6000), writeln([c,n,s]) Funcionários Código Nome Salário 107 Ana 5.500, Rui 7.850, Eva 2.390, Ivo 4.700,00 [107, ana, 5500] [405, ivo, 4700] Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 25

26 Modelo relacional: consultas Funcionários Um Um relacionamento entre entre tabelas É estabelecido com com o uso uso variáveis compartilhadas. Código Nome Ana Rui Salário 5.500, , Eva 2.390, Ivo 4.700,00 Exemplo: Quem são os endentes de Ivo? Dependentes?- forall((( ((C,ivo,_), (C,N)),N)),, writeln(n) clô ary noé Código Nome Bia Lia Raí Clô Ary Noé Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 26

27 Exercício Exercício Funcionários % (C (Código,Nome,Sal digo,nome,salário) rio) (107, (107,ana ana,5500 (290,rui,7850 (368, (368,eva eva,2390 (405, (405,ivo ivo,4700 % (C (C (Código,Nome) (107,bia (107,lia (290, (290,ra raí raí (405, (405,clô clô clô (405, (405,ary ary ary (405,no (405,noé Com base no programa a lado, faça as seguintes consultas: Qual o salário de Eva? Qual o código do Rui? Quem é endente de Ana? De quem Raí é endente? Quem não tem endente? Quem recebe salário de no máximo R$ 5.500,00? Quem ende de ionário com salário de no máximo R$ 5.500,00? Prof. Dr. Silvio do Lago Pereira DTI / FATEC-SP 27

28 Fim