Humboldt-Universität zu Berlin - Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät - Logik in der Informatik

Prolog Übung

zur Vorlesung Logik in der Informatik


 


Aktuelles

  • Beachten Sie: Für die Nutzung der Rechner der RBG in der Übung, wie auch für den Zugang des Referenzrechners, ist zwingend (seit diesem Semester) ein Informatik-Account notwendig (hier rechtzeitig beantragen). Ein Zugang mittels CMS-Account ist nicht mehr möglich.

  • Die Prolog-Übung findet erstmalig in der zweiten Woche der Vorlesungszeit statt, also am 22.10.24.
 

Abgabehinweise

Abgabehinweise für die -digitale- Abgabe der Prolog-Übungsaufgaben über moodle (ab Übungsblatt 3).

Die Abgabe der Datei mit dem Prolog-Quellcode muss den Namen blattx.pl tragen, wobei x durch die aktuelle Blattnummer ersetzt wird. So sollte die Datei für die Abgabe von Aufgabe 4 von Blatt 3 den Namen blatt3.pl tragen.

In jeder Abgabe soll das Prädikat matnr/1 exakt für Ihre Matrikelnummer gelten. Wenn Sie also die Matrikelnummer 123456 haben, soll Prolog auf die Anfrage ?- matnr(X). mit X = 123456. antworten. Wird die Datei über einen moodle-Account abgegeben, werden frühere Abgaben für diese Aufgabe überschrieben.

Beachten Sie, dass wir Ihre Bearbeitung dieser Aufgaben nur dann bewerten, wenn sich der abgegebene Prolog-Quellcode von SWI-Prolog auf gruenau6 ohne Fehlermeldungen laden lässt und die Abarbeitung gegebener Beispielanfragen nicht länger als 10 Sekunden dauert!

Korrekturanmerkungen zu Ihren Prolog-Abgaben können in Moodle unter Bewertungen (in der Navigationsleiste) eingesehen werden.

 

Downloads

Hier finden Sie zu gegebener Zeit die für die Lösung einzelner Aufgaben benötigten Dateien:

  • Die in Aufgabenblatt 1 beschriebene Wissensbasis b1a4.pl
  • Die für Blatt 7 (und folgende) benötigte Datei al.pl
 

Beispiele aus der Übung

 


Definition eines Suchbaumes:

Ein Suchbaum der Anfrage A über der Wissensbasis WB ist eine Erweiterung eines geordneten Baums dessen Knoten und Kanten Beschriftungen tragen können mit den folgenden Eigenschaften:

        • Die Wurzel ist mit A gekennzeichnet.
        • Alle Knoten sind mit einer Anfrage beschriftet, insbesondere enthalten Blätter entweder die leere Anfrage oder sind zusätzlich unterhalb der Blätter mit † gekennzeichnet.
        • Ein Blatt ist genau dann zusätzlich mit † gekennzeichnet, falls der erste Term der Anfrage (Beschriftung des Blattes) mit keinem Kopf irgendeiner Regel (bzw. Fakt) aus WB unifiziert werden kann.
        • Ist Knoten v ein Kindknoten von Knoten w, dann
          1. ) existiert eine Regel r in WB, so dass der erste Term der Anfrage (Beschriftung von w) sich mit dem Kopf von r unifizieren läßt.
          2. ) Sei r' eine Regel, entstanden aus r, bei der alle Variablen so umbenannt sind, dass sie nicht in der Anfrage vorkommen.
          3. ) Sei S die Menge der Variableninstanziierungen bei der Unifikation des Kopfes von r' mit dem ersten Term der Anfrage (von w).
          4. ) Die Beschriftung von v entsteht durch Ersetzen des ersten Terms der Anfrage von w durch den Körper der umbenannten Regel r' und der Ersetzung von Variablen entsprechend S.
          5. ) Die Instanziierungen der Variablen des ersetzten Terms der Anfrage stehen an der Kante von w nach v.
        • Knoten v mit Beschriftung A besitzt für jede Regel r, deren Kopf sich mit dem ersten Term der Anfrage A unifizieren läßt, einen Kindknoten. Die Reihenfolge der Kindknoten, wird durch die Reihenfolge der Vorkommen der angewendeten Regeln in WB bestimmt.
 

Woche 01

 
01-01.pl
joker_verdaechtig :-geld_verbrannt,lachgas.
geld_verbrannt.
lachgas.
 
01-02.pl
woman(mia).
woman(jody).
woman(yolanda).
loves(vincent, mia).
loves(marsellus, mia).
playsAirGuitar(jody).
party.
 
01-03.pl
loves(ramona,roxy).
loves(ramona,todd).
time_flies(_).
ramonasEvilExes(lucas).
ramonasEvilExes(X) :- time_flies(X), loves(ramona,X).
fights(knives,X):-loves(X,scott).
fights(scott,X):- ramonasEvilExes(X).
 
01-04.pl
loves(ramona,scott).
loves(ramona,roxy).
loves(ramona,todd).
time_flies(_).
ramonasEvilExes(lucas).
ramonasEvilExes(X) :- time_flies(X), loves(ramona,X).
fights(knives,X):-loves(X,scott).
fights(scott,X):- ramonasEvilExes(X).
 

Woche 02

 
02-01.pl
good_dancer(vincent).
loves(mia,X) :- good_dancer(X).
kills(marsellus,X) :- loves(mia,X).
 
02-02.pl
f(a).
f(b).
g(a).
g(b).
h(b).
k(X) :- f(X), g(X), h(X).

 

Programmieren mit Unifikation:

crosswd_slide.jpg

Aufgabe 2.4 aus [BBS]

Die Worte werden dabei wie folgt in der Wissensbasis repräsentiert:

 
words.pl
word(astante, a,s,t,a,n,t,e).
word(astoria, a,s,t,o,r,i,a).
word(baratto, b,a,r,a,t,t,o).
word(cobalto, c,o,b,a,l,t,o).
word(pistola, p,i,s,t,o,l,a).
word(statale, s,t,a,t,a,l,e).
 
Programmieren mit Nicht-Unifizierbarkeit:
4col_slide.png
Aufgabe von Lucas Heimberg aus WS16/17

Woche 03

 
03-01a.pl
kind(anne, brigitte).
kind(brigitte, carolin).
kind(carolin, donna).
kind(donna, emilie).

nachkomme(X, Y) :- kind(X, Y).
nachkomme(X, Y) :- kind(X, Z), nachkomme(Z, Y).
 
03-01b.pl
kind(anne, brigitte).
kind(brigitte, carolin).
kind(carolin, donna).
kind(donna, emilie).

nachkomme(X, Y) :- kind(X, Z), nachkomme(Z, Y).
nachkomme(X, Y) :- kind(X, Y).
 
03-01c.pl
kind(anne, brigitte).
kind(brigitte, carolin).
kind(carolin, donna).
kind(donna, emilie).

nachkomme(X, Y) :- nachkomme(Z, Y), kind(X, Z).
nachkomme(X, Y) :- kind(X, Y).
 
03-01d.pl
kind(anne, brigitte).
kind(brigitte, carolin).
kind(carolin, donna).
kind(donna, emilie).

nachkomme(X, Y) :- kind(X, Y).
nachkomme(X, Y) :- nachkomme(Z, Y), kind(X, Z).
 
03-02.pl
numeral(0).
numeral(succ(X)) :- numeral(X).
 
add.pl
double(0, 0).
double(succ(X),succ(succ(Y))) :- double(X,Y).

add(0,Y,Y).
add(succ(X),Y,succ(Z)):- add(X,Y,Z).

greater(succ(_),0).
greater(succ(X),succ(Y)):-greater(X,Y).
 

offen:

 
trees.png
 
 

Woche 04

 
04-01.pl
element(X,[X|_]).
element(X,[_|T]) :- element(X,T).
 
04-02.pl
invert([],[]) .
invert([a|T1],[b|T2]) :- invert(T1,T2).
invert([b|T1],[a|T2]) :- invert(T1,T2).

evenElements([], []).
evenElements([_, X|T1], [X|T2]) :- evenElements(T1,T2).

 

 

Woche 05

 
05-01.pl
distance(point(X1, Y1), point(X2, Y2), D) :- D is sqrt((X2 - X1)**2 + (Y2 - Y1)**2).
 
05-02.pl
laenge([] , 0) .
laenge([_|T],L) :- laenge(T,LT),L is LT + 1.
 
05-03.pl
laenge([],A,A).
laenge([_|T],A,N) :- AT is A + 1 , laenge(T,AT,N).
laenge(L, N) :- laenge(L,0,N).
 
05-04.pl
prod(L, P) :- prod(L, 1, P).
prod([], A, A).
prod([H|T], A, P) :- A2 is A * H, prod(T, A2, P).
 
05-05.pl
max([], A, A).
max([H|T], A, MT) :- H > A, max(T, H, MT).
max([H|T], A, MT) :- H =< A, max(T, A, MT).
max([H|T], M) :- max(T, H, M).
 
raetsel.pl
% FAKE
% CAKE
% STORY
ziffer(0).
ziffer(1).
ziffer(2). ziffer(3). ziffer(4). ziffer(5).
ziffer(6). ziffer(7). ziffer(8). ziffer(9).

raetsel(F, A, K, E, C , S, T, O, R,Y) :-
ziffer(F), ziffer(A), ziffer(K), ziffer(E),ziffer(C),
ziffer(S), ziffer(T), ziffer(O), ziffer(R), ziffer(Y),
F =\= A, F =\= K , F =\= E, F =\= C, F =\= S, F =\= T, F =\= O, F =\= R, F =\= Y,
A =\= K , A =\=E, A =\=C, A =\=S, A =\=T, A =\=O, A =\=R, A =\=Y,
K =\=E, K =\=C, K =\=S, K =\=T, K =\=O, K =\=R, K =\=Y,
E =\=C, E =\=S, E =\=T, E =\=O, E =\=R, E =\=Y,
C =\=S, C =\=T, C =\=O, C =\=R, C =\=Y,
S =\=T, S =\=O, S =\=R, S =\=Y,
T =\=O, T =\=R, T =\=Y,
O =\=R, O =\=Y,
R =\=Y,
S =\= 0, C =\= 0, F =\= 0,
Y =:= (E + E) mod 10, U1 is (E + E) // 10,
R =:= (K + K + U1) mod 10, U2 is (K + K + U1) // 10,
O =:= (A + A + U2) mod 10, U3 is (A + A + U2) // 10,
T =:= (F + C + U3) mod 10, S =:= (F + C + U3) // 10.

% Try:
% ?- time(findall([F, A, K, E, C , S, T, O, R,Y],raetsel(F, A, K, E, C , S, T, O, R,Y),Z)).
 
raetselOpt.pl
% FAKE
% CAKE
% STORY
ziffer(0).
ziffer(1).
ziffer(2). ziffer(3). ziffer(4). ziffer(5).
ziffer(6). ziffer(7). ziffer(8). ziffer(9).

raetsel(F, A, K, E, C , S, T, O, R,Y) :-
ziffer(E),
Y is (E + E) mod 10, U1 is (E + E) // 10,
ziffer(K),
R is (K + K + U1) mod 10, U2 is (K + K + U1) // 10,
ziffer(A),
O is (A + A + U2) mod 10, U3 is (A + A + U2) // 10,
ziffer(F), ziffer(C),
T is (F + C + U3) mod 10, S is (F + C + U3) // 10,
F =\= A, F =\= K , F =\=E, F =\=C, F =\=S, F =\=T, F =\=O, F =\=R, F =\=Y,
A =\= K , A =\=E, A =\=C, A =\=S, A =\=T, A =\=O, A =\=R, A =\=Y,
K =\=E, K =\=C, K =\=S, K =\=T, K =\=O, K =\=R, K =\=Y,
E =\=C, E =\=S, E =\=T, E =\=O, E =\=R, E =\=Y,
C =\=S, C =\=T, C =\=O, C =\=R, C =\=Y,
S =\=T, S =\=O, S =\=R, S =\=Y,
T =\=O, T =\=R, T =\=Y,
O =\=R, O =\=Y,
R =\=Y,
S =\= 0, C =\= 0, F =\= 0.

% Try:
% ?- time(findall([F, A, K, E, C , S, T, O, R,Y],raetsel(F, A, K, E, C , S, T, O, R,Y),Z)).
 

Offen: Der Klassiker der Rekursion

Die Fakultät n! einer natürlichen Zahl n ist definiert durch:

fakultaet.png

Definieren Sie

        • ein Prädikat fak/2, dass bei Anfrage fak(X,Y) die Fakultät von X mit Y unifiziert.
        • ein Prädikat fakAcc/2, dass äquivalent zu fak/2 ist und "End-Rekursiv” realisiert.
 

Woche 06

 
06-01.pl
% verkettet
verkettet([], Y, Y).
verkettet([H|T], Y, [H|T2]) :- verkettet(T, Y, T2).

% praefix
praefix(X, Y) :- verkettet(X, _, Y).

% suffix
suffix(X, Y) :- verkettet(_, X, Y).
 
06-02.pl
% ohne Akkumulator
umgedreht([], []).
umgedreht([H|T], R) :-
umgedreht(T, RT), verkettet(RT, [H], R).

% mit Akkumulator
umgedrehtAcc([], A, A).
umgedrehtAcc([H|T], A, R) :-
umgedrehtAcc(T, [H|A], R).
umgedrehtAcc(L, R) :- umgedrehtAcc(L, [], R).

% verkettet
verkettet([], Y, Y).
verkettet([H|T], Y, [H|T2]) :- verkettet(T, Y, T2).
 
06-03.pl
not_member(_, []).
not_member(X, [H|T]) :- X \= H, not_member(X, T).
 
06-04.pl
atree(leaf(_)).
atree(tree(L, R)) :- atree(L), atree(R).
 
sumLabels.pl
sum_labels(leaf(N), N).
sum_labels(tree(L, R), N) :-
sum_labels(L, NL), sum_labels(R, NR),
N is NL + NR.
 
06-05.pl
lookup(X,[(X,Y)|_],Y).
lookup(X,[_|T],Y) :- lookup(X,T,Y).
 
06-06.pl
node(a). node(b). node(c). node(d). node(e).
node(f). node(g). node(h). node(i). node(j).

edge(a, j).
edge(c, e).
edge(d, e).
edge(e, f).
edge(f, g).
edge(g, h). edge(g, j).
edge(h, g). edge(h, i).
edge(i, a). edge(i, b). edge(i, j).
edge(j, b). edge(j, c). edge(j, d). edge(j, f).

erreichbar(X, X).
erreichbar(X, Y) :-
edge(X, Z), erreichbar(Z, Y).

% Try: ?- erreichbar(a, g).
% Try: ?- erreichbar(h, a).
 
06-06a.pl
node(a). node(b). node(c). node(d). node(e).
node(f). node(g). node(h). node(i). node(j).

edge(a, j).
edge(c, e).
edge(d, e).
edge(e, f).
edge(f, g).
edge(g, h). edge(g, j).
edge(h, g). edge(h, i).
edge(i, a). edge(i, b). edge(i, j).
edge(j, b). edge(j, c). edge(j, d). edge(j, f).

erreichbarMem(X, Y) :- erreichbar(X, Y, [X]).
erreichbar(X, X, _) .
erreichbar(X, Y, Pfad) :-
edge(X, Z), not_member(Z, Pfad),
erreichbar(Z, Y, [Z|Pfad]).

% Try: ?- erreichbarMem(a, g).
% Try: ?- erreichbarMem(h, a).

% not_member

not_member(_, []).
not_member(X, [H|T]) :- X \= H, not_member(X, T).
 

Woche 07

 
07-01.pl
distribute(A * (B + C), A*B + A*C).
distribute((A + B)*C, A*C + B*C).
 
07-02.pl
numbers(X, [X]) :- number(X).
numbers(L + R, X) :-
numbers(L, XL), numbers(R, XR),
append(XL, XR, X).
numbers(L * R, X) :-
numbers(L, XL), numbers(R, XR),
append(XL, XR, X).
 
07-03.pl
complexterm(X) :- nonvar(X), X=..[_, _|_].
 
07-04.pl
sym(N, A) :-
atom_codes(N, SN),
atom_codes("x", XN),
append(XN, SN, S),
atom_codes(A, S).
 

Woche 08

 
08-01.pl
s(X, Y) :- q(X, Y).
s(0, 0).
q(X, Y) :- i(X), i(Y).
q(3, 3).
i(1).
i(2).
 
08-02.pl
s(X, Y) :- q(X, Y).
s(0, 0).
q(X, Y) :- i(X), !, i(Y).
q(3, 3).
i(1).
i(2).
 
08-03.pl
max(X, Y, Y) :- X =< Y.
max(X, Y, X) :- X > Y.
 
08-04.pl
max(X, Y, Y) :- X =< Y, !.
max(X, Y, X) :- X > Y.
 
08-05.pl
max(X, Y, Y) :- X =< Y, !.
max(X, _, X).

% Try
%
% ?-max(2,3,X).
%
% ?- max(3,2,X).
%
% ?- max(2,3,2).
 
08-06.pl
max(X, Y, Z) :- X =< Y, !, Y = Z.
max(X, _, X).
 
08-07.pl
mag(etienne,X) :- fach2(X), !, fail .
mag(etienne,X) :- schule(X).

schule(X) :- fach1(X).
schule(X) :- fach2(X).
schule(X) :- non_fach(X).

non_fach(hofpause).
non_fach(mittagspause).
non_fach(kleine_pause).

fach1(sport).
fach1(musik).
fach1(kunst).

fach2(deutsch).
fach2(englisch).
 
08-08.pl
neg(Ziel) :- Ziel, !, fail.
neg(_).
 
08-07a.pl
mag(etienne,X) :- schule(X), \+ fach2(X).

schule(X) :- fach1(X).
schule(X) :- fach2(X).
schule(X) :- non_fach(X).

non_fach(hofpause).
non_fach(mittagspause).
non_fach(kleine_pause).

fach1(sport).
fach1(musik).
fach1(kunst).

fach2(deutsch).
fach2(englisch).
 
08-09.pl
not_member(X, L) :- \+ member(X, L).
 
 

 

Literatur

[BBS] Patrick Blackburn, Johan Bos, Kristina Striegnitz, Learn PROLOG Now!. Kings College Publications, 2006. Online version.
[SS] Ehud Shapiro, Leon Sterling, The Art of PROLOG: Advanced Programming Techniques. 2nd Edition, MIT Press, 1994.

Programmierressourcen

SWI-Prolog. Eine Kurzanleitung für den Einstieg in SWI-Prolog.