Aula de Programação Declarativa - Prolog

1. Prolog – 07
Fábio M. Pereira
Baseado em
Amzi! inc. – www.amzi.com

2. Aventura em Prolog 2
Aventura em Prolog
 Estruturas de Dados
 Exercícios

3. Aventura em Prolog 3
Estruturas de Dados
 Até agora, trabalhamos com fatos,
consultas e regras que usam estruturas
de dados simples
 Os argumentos de nossos predicados têm
sido átomos ou inteiros, blocos básicos de
construção em Prolog
 Ex.: maçã, escritório, lanterna, cobertor
 Tipos de dados primitivos podem ser
combinados para formar tipos de dados
complexos, chamados estruturas

4. Aventura em Prolog 4
Estruturas de Dados
 Uma estrutura é composta por um funtor e um
número fixo de argumentos
 Da mesma forma que objetivos e fatos
funtor(arq1, arq2, ...)
 Cada argumento de uma estrutura pode ser
um tipo de dado primitivo ou uma outra
estrutura
 Ex.: os objetos do jogo são atualmente
representados usando átomos, como ‘escrivaninha’,
‘maçã’, mas podemos utilizar estruturas para criar
uma representação mais rica das coisas

5. Aventura em Prolog 5
Exemplos
 As estruturas a seguir descrevem um objeto,
sua cor, tamanho e peso:
objeto(vela, vermelha, pequena, 0.1).
objeto(maçã, vermelha, pequena, 0.1).
objeto(maçã, verde, pequena, 0.1).
objeto(mesa, azul, grande, 50).
 Estas estruturas podem ser utilizadas
diretamente no segundo argumento de
local/2, mas para experimentação, iremos
criar um novo predicado local_s/2

6. Aventura em Prolog 6
Consultas
 Note que mesmo usando estruturas complexas
para descrever os objetos do jogo, local_s/2
continua apenas com dois argumentos:
local_s(objeto(vela, vermelha, pequena, 0.1), cozinha).
local_s(objeto(maçã, vermelha, pequena, 0.1), cozinha).
local_s(objeto(maçã, verde, pequena, 0.1), cozinha).
local_s(objeto(mesa, azul, grande, 50), cozinha).
 Variáveis em Prolog são “sem tipo” e podem
casar facilmente tanto com estruturas como
com átomos

7. Aventura em Prolog 7
Átomo X Estrutura
 De fato, um átomo é apenas uma
estrutura simples com um funtor e sem
argumentos
 Exemplo:
?- local_s(X, cozinha).
X = objeto(vela, vermelha, pequena, 0.1) ;
X = objeto(maçã, vermelha, pequena, 0.1) ;
X = objeto(maçã, verde, pequena, 0.1) ;
X = objeto(mesa, azul, grande, 50) ;
No

8. Aventura em Prolog 8
Variáveis X Estruturas
 Podemos também escolher parte da estrutura
com variáveis
 Ex.: encontrar todos os objetos vermelhos que
estão na cozinha
?- local_s(objeto(X, vermelha, T, P), cozinha).
X = vela
T = pequena
P = 0.1 ;
X = maçã
T = pequena
P = 0.1 ;
No

9. Aventura em Prolog 9
Variável Anônima
 Se nós não nos preocupamos com o
tamanho e o peso podemos substituir as
variáveis T e P pela variável anônima
(_)
?- local_s(objeto(X, vermelha, _, _), cozinha).
X = vela ;
X = maçã ;
No

10. Aventura em Prolog 10
Nani Search
 Podemos usar estas estruturas para dar mais
realismo ao jogo
 Por exemplo, podemos modificar o predicado
pode_pegar/1, de maneira que só possamos pegar
objetos pequenos
pode_pegar_s(Objeto):-
aqui(Lugar),
(local_s(objeto(Objeto, _, pequeno, _), Lugar);
local_s(objeto(Objeto, _, pequena, _), Lugar)).
 Podemos também mudar as mensagens de erro
para refletir as duas razões porque um objeto não
pode ser carregado

11. Aventura em Prolog 11
Predicado Interno not/1
 Para garantir que o backtracking não cause a
exibição das duas mensagens de erro, iremos
construir cada cláusula de maneira que uma
única condição seja encontrada
 Para fazer isso, utilizaremos o predicado interno
not/1 – o seu argumento é um objetivo, e ele é bem
sucedido se o seu argumento falha e falha caso seu
argumento seja bem sucedido
?- not( sala(escritório) ).
No
?- not( local(repolho, ‘sala de jantar’) ).
Yes

12. Aventura em Prolog 12
Predicado Interno not/1
 Semanticamente, not em Prolog
significa que o objetivo não pode ser
resolvido de maneira bem sucedida com
a base de dados lógica atual de fatos e
regras
 Lembre-se da “hipótese do mundo fechado”

13. Aventura em Prolog 13
Nova versão de pode_pegar/1
pode_pegar_s(Objeto):-
aqui(Lugar),
local_s(objeto(Objeto, _, pequeno, _), Lugar).
pode_pegar_s(Objeto):-
aqui(Lugar),
local_s(objeto(Objeto, _, grande, _), Lugar),
write(‘O(a) ’), write(Objeto),
write(‘ é grande demais para ser carregado(a).’), nl, fail.
pode_pegar_s(Objeto):-
aqui(Lugar),
not( local_s(objeto(Objeto, _, _, _), Lugar) ),
write(‘Não há nenhum(a) ’), write(Objeto), write(‘ aqui.’),
nl, fail.

14. Aventura em Prolog 14
Nova versão de pode_pegar/1
 Agora podemos tentar, assumindo que
estamos na cozinha:
?- pode_pegar_s(vela).
Yes
?- pode_pegar_s(mesa).
O(a) mesa é grande demais para ser carregado(a).
No
?- pode_pegar_s(escrivaninha).
Não há nenhum(a) escrivaninha aqui.
No

15. Aventura em Prolog 15
Nani Search
 O predicado lista_objetos/1 pode ser
modificado para dar uma descrição dos
objeto na sala:
lista_objetos_s(Lugar):-
local_s(objeto(Objeto, Cor, Tamanho, Peso), Lugar),
write(‘Um(a) ’), write(Objeto), tab(1),
write(Cor), tab(1),
write(Tamanho), write(‘, pesando ’),
write(Peso), write(‘ kilo(s)’), nl, fail.
lista_objetos_s(_).

16. Aventura em Prolog 16
Nani Search
 Solicitando uma lista mais detalhada:
?- lista_objetos_s(cozinha).
Um(a) vela vermelha pequena, pesando 0.1 kilo(s)
Um(a) maçã vermelha pequena, pesando 0.1 kilo(s)
Um(a) maçã verde pequena, pesando 0.1 kilo(s)
Um(a) mesa azul grande, pesando 50 kilo(s)

17. Aventura em Prolog 17
Aperfeiçoando...
 Cansado do formato ‘0.1 kilo(s)’?
 Podemos corrigir isso criando uma nova regra para
escrever o peso, a qual poderá substituir os write’s
diretos até agora utilizados...
write_peso(P):-
P < 2, write(P), write(‘ kilo’).
write_peso(P):-
P >= 2, write(P), write(‘ kilos’).
 Testando...
?- write_peso(4). ?- write_peso(1).
4 kilos 1 kilo
Yes Yes

18. Aventura em Prolog 18
Estruturas de Dados
 Estruturas podem ser arbitrariamente
complexas, se quisermos ser mais caprichosos
a respeito dos objetos do jogo, podemos
manter suas dimensões (comprimento,
largura, altura) em vez de seu tamanho, como
parte de sua descrição:
objeto(mesa, marrom, dimensao(6, 3, 3), 90).
 Podemos também usar estruturas embarcadas
por motivo de clareza:
objeto(mesa, cor(marrom), tamanho(grande),
peso(90)).

19. Aventura em Prolog 19
Estruturas de Dados
 Uma consulta utilizando estas estruturas
apresenta uma leitura mais fácil:
?- local_s(objeto(X, _, tamanho(grande), _),
escritório).
 Note que a posição dos argumentos é
importante
 Os locais onde colocamos variáveis
anônimas são essenciais para a obtenção de
resultados corretos

20. Aventura em Prolog 20
Exercícios (1)
 Nani Search
 Incorpore um novo local ao jogo
 Note que devido a abstração de dados e
procedimentos, nós precisamos mudar
apenas os predicados de baixo nível que
lidam diretamente com localização
 Os predicados de alto nível, como olhar/0 e
pegar/1 não são afetados pela mudança

21. Aventura em Prolog 21
O que vem a seguir?
 Unificação
 Listas
 ...