PRACTICANDO CON PROLOG UNIDAD DOS: TERCERA PARTE

UNIDAD DOS: SINTEXIS Y SIGNIFICADO DE LOS PROGRAMAS

El problema del mono y la banana.

El problema del mono y la banana se utiliza como un ejemplo sencillo de solución de problemas. El siguiente programa en Prolog mostrará como se pueden utilizar los mecanismos de 'matching' y 'backtracking'. Utilizaremos la siguiente versión del problema: Existe un mono en la puerta de un cuarto; enmedio del cuarto cuelga una banana del techo; el mono está hambriento y desea capturar la banana, pero no puede alcanzarla desde el piso. En la ventana del cuarto hay una caja que el mono puede usar.

El mono puede realizar solamente las siguientes acciones: caminar sobre el piso, subir a
la caja, empujar la caja (si el mono está junto a la caja), y, agarrar la banana (si el mono
está sobre la caja y bajo la banana).
¿Cómo puede el mono llegar a capturar la banana?

Análisis del problema.
Una tarea importante en programación es encontrar una representación del problema en
términos del lenguaje de programación utilizado.
En este caso podemos pensar del 'mundo del mono' en términos de 'estados' que
cambian con el tiempo. El estado actual se determina por la posición actual de los
objetos.

Por ejemplo, el estado inicial del mundo está determinado por:
1). El mono está en la puerta.
2). El mono está sobre el piso.
3). La caja está en la ventana.
4). El mono no tiene la banana.
Es conveniente combinar todas estas piezas de información en un solo
objeto estructurado. Escogeremos la palabra 'estado' como el functor que
retendrá los cuatro componentes anteriores :

El estado final es una situación en que el mono tiene la banana, es decir, cualquier
estado en cuyo componente último sea :
estado( _, _, _, silatiene)
Las transiciones permitidas que cambian el mundo de un estado a otro son
las siguientes :
(1). agarrar la banana.
(2). subir a la caja.
(3). empujar la caja.
(4). caminar en el cuarto.
No todas las transiciones son posibles en cada estado posible del mundo del mono. Por
ejemplo, la transición 'agarrar la banana' es solamente posible si el mono está sobre la
caja y bajo la banana y si no tiene todavía la banana. Estas transiciones ó reglas se
pueden formalizar en Prolog como una relación de tres componentes que llamaremos
'mover':

                   mover( Estado1, M, Estado2)

Los tres argumentos de la relación especifican un movimiento tal que:
Estado1 ----- M -----> Estado2
'Estado1' es el estado antes del movimiento 'M'; 'M' es el movimiento realizado, y 'Estado2' es el estado del mundo del mono después de haberse realizado el movimiento 'M'.
El movimiento 'agarrar' es una precondición necesaria antes de la meta final y lo podemos definir con la cláusula:
mover( estado( enmedio, sobrelacaja, enmedio, nolatiene),
agarrarlabanana,
estado( enmedio, sobrelacaja, enmedio, silatiene)).
Esta cláusula nos dice que después de ejecutarse, el mono tendrá la banana y permanece sobre la caja y enmedio del cuarto.
De una forma similar a la anterior podemos expresar el hecho de que el mono estando sobre el piso puede caminar de la posición P1 a cualquier posición P2. El mono puede realizar esta acción sin importar la posición de la caja y si tiene ó no la banana:

                        % caminar de P1 a P2

mover( estado( P1, sobreelpiso, B, H),
caminar( P1, P2 ),
estado( P2, sobreelpiso, B, H)).
Esta cláusula nos dice entre otras cosas:
-El movimiento realizado fue: 'caminar de una posición P1 a otra P2'.
-El mono está sobre el piso antes y después del movimiento.
-La caja está en algún lugar B y permanece en el mismo lugar.
-El estado de tiene ó no tiene la banana permanece igual después del movimiento.
La cláusula especifica un conjunto de movimientos posibles porque es aplicable a cualquier situación que se apareje ('matching') al estado antes del movimiento.
Hasta aquí hemos definido los movimientos 'agarrar la banana' (1) y 'caminar de P1 a P2' (4). Los otros dos tipos de movimientos 'empujar la caja' (3) y 'subir a la caja' (2) se pueden definir de manera similar.
Finalmente, la pregunta que nuestro programa debe contestar es: ¿ Puede el mono, desde algún estado inicial 'S', capturar la banana ?
Esta pregunta se puede formular con el predicado:

                         puedetener(S)

donde el argumento 'S' es un estado del mundo del mono. El programa para satisfacer el predicado 'puedetener' lo podemos basar en dos observaciones:
(1). Para cualquier estado 'S' en el cual el mono ya tiene la banana, el predicado 'puedetener' debe ser cierto:
puedetener( estado( _, _, _, silatiene)) :- !.
(2). De otro modo, el mono puede tener la banana desde un estado S1 si existe algún movimiento M del estado S1 a otro estado S2, tal que el mono pueda tener la banana en el estado S2 :
puedetener( S1) :-
mover( S1, M, S2),
puedetener(S2).

Se muestra el codigo del problema del mono y la banana.

Se muestran las consultas realizadas

Bibliografia:

APUNTES DE PROLOG

Edgar Altamirano Carmona    

Universisda Autónoma De Guerrero, 2014

PRACTICANDO CON PROLOG UNIDAD DOS: SEGUNDA PARTE

UNIDAD DOS: SINTEXIS Y SIGNIFICADO DE LOS PROGRAMAS

Significado procedural

El significado procedural especifica el cómo contesta Prolog a las preguntas. Responder

a una pregunta significa tratar de satisfacer una lista de metas. Estas pueden satisfacerse

si las variables que existen en las metas pueden instanciarse de tal modo que las metas se

sigan lógicamente del programa. Así el significado procedural de Prolog es un

procedimiento para ejecutar una lista de metas con respecto a un programa dado.

Ejecutar las metas significa tratar de satisfacerlas.

Llamemos a este procedimiento 'ejecuta':

las entradas y salidas a este procedimiento son :

entrada : un programa y una lista de metas.

salida : un indicador de éxito / falla y una instanciación particular de las variables.

el significado de las dos salidas es como sigue :

(1). El indicador de éxito/falla es 'yes' si las metas son satisfactibles y 'no' si ocurre lo contrario. Decimos que 'yes' señala una terminación exitosa y 'no' una falla.

(2). Una instanciación de las variables se produce solamente en el caso de una terminación exitosa; en el caso de una falla no hay instanciación.

Un ejemplo es el siguiente:

Es el codigo que se utiliza para mostrar el significado procedual

Muestra consultas las descripciones verdaderas y falsas.

Bibliografia:

APUNTES DE PROLOG

Edgar Altamirano Carmona    

Universisda Autónoma De Guerrero, 2014

PRACTICANDO CON PROLOG UNIDAD DOS

SINTEXIS Y SIGNIFICADO DE LOS PROGRAMAS

Tipos básicos de datos.

Prolog reconoce el tipo de un objeto por su sintaxis (en Prolog no es necesario declarar el tipo de un dato) :

Átomos.
Se pueden construir de tres formas:
1). Cadenas de letras, dígitos y el símbolo de subrayado (_), pero comenzando siempre con una letra minúscula.
Ejemplos :
ana nil x25 x_25 x_25 AB x_ x_y a_b_c
2). Cadenas de caracteres especiales.
Ejemplos: <---> ===> ... .:. ::=
3). Cadenas de caracteres encerrados en comillas simples (').
Ejemplos: 'Tomas' 'Juan_Hernandez' 'Jose Lopez Lopez'

Números.
Pueden ser enteros ó reales :
Ejemplos: 1 -97 3.141592 -1.2 0

Variables.
Son Cadenas de letras, dígitos y el símbolo de subrayado ( _ ) que comienzan siempre con una letra mayúscula ó un símbolo de subrayado.
Ejemplos: X Nombre_1 _x23 _55

Estructuras.
Son objetos que tienen varios componentes.
Ejemplo: fecha( 20, agosto, 1992)
fecha recibe el nombre de functor; En este caso todos sus componentes son constantes pero pueden ser variables ó incluso estructuras. Aunque las estructuras tienen varios componentes, en los programas Prolog se tratan como objetos únicos. Es decir, en Prolog, todos los objetos son términos.
Ejemplo: agosto y fecha( 20, agosto, 1992)

Matching (empatamiento).

La operación más importante sobre los términos es la de matching (empatamiento).
Dados dos términos cualesquiera decimos que "empatan" si se cumple lo siguiente :
(1). Son idénticos; ó,
(2). Las variables en ambos términos pueden instanciarse a objetos de tal modo que después
de la sustitución de las variables por estos objetos los términos puedan ser idénticos.

Significado declarativo.

Los programas Prolog pueden entenderse de dos maneras: declarativa y proceduralmente.

Significado Declarativo.

El significado declarativo de los programas determina si una meta dada es cierta, y si es el caso, para qué valores de las variables es cierta.
Para definir de manera más precisa el significado declarativo, necesitamos introducir antes el concepto de "instancia" de una cláusula.
Una instancia de una cláusula C es la cláusula C con cada una de sus variables sustituidas por algún término. Una "variante" de una cláusula C es una instancia de la cláusula C tal que cada variable se sustituye por otra variable.

El significado declarativo de los programas determina si una meta dada es cierta, y si es el caso, para qué valores de las variables es cierta.
Para definir de manera más precisa el significado declarativo, necesitamos introducir antes el concepto de "instancia" de una cláusula.
Una instancia de una cláusula C es la cláusula C con cada una de sus variables sustituidas por algún término. Una "variante" de una cláusula C es una instancia de la cláusula C tal que cada variable se sustituye por otra variable.

Ahora algo de practica...

Este programa muestra lo que es el significado declarativo.

Con las siguientes que se hacen preguntas se pretende observar  las clausulas y verificación del el uso de la ",".

Una coma entre metas denota una conjunción de metas: todas tienen que ser ciertas.

 Prolog acepta además la disyunción de metas : cualquiera de las metas en una disyunción tiene que ser verdadera. La disyunción se indica con el símbolo de punto y coma (;).

BIBLIOGRAFIA

APUNTES DE PROLOG

Edgar Altamirano Carmona    

Universisda Autónoma De Guerrero, 2014