1. Instructor :Bayan Ghozlan الاستاذه : بيان غزلان

2.  البرولوغ Prolog هي لغة برمجة منطقية. وتعني برمجه المنطق programing language  تم اختراع اللغة بواسطة ألين كولميرايور حوالي العام 1972. كانت محاولة لجعل لغة البرمجة قادرة على استخدام عبارات منطقية بدل أن تكون تعليمات محددة تلقن إلى الحاسوب.  صممت اللغة أساسًا لتستخدم في عمل برامج معالجة اللغات الطبيعية.

3.  تستخدم لغة البرولوغ في العديد من برامج الذكاء الاصطناعي وبرامج معالجة اللغات الطبيعية.  عبارات وقواعد اللغة تعتبر بسيطة جداً وواضحة ( يتم كتابة البرنامج بالكامل باستخدام الحقائق والقواعد ).

4.  لغة البرولوغ تسمى لغة تعريفيه واجرائيه ( تعريفيه بمعنى انها تعرف وتحدد ما يجب ان تكون عليه المخرجات واجرائيه بمعنى انها تعرف كيف يتم الحصول على المخرجات ) مكونات لغة البرولوغ :- 1declaring - التصريح ببعض الحقائق عن المواضيع ( العوامل ) والعلاقات بينها. 2defining - تعريف القواعد والشروط بين المواضيع والعلاقات بينها. 3:- asking اسئله عن هذه المواضيع وعن العلاقات بينها ( الاستعلامات ).

5.  مكونات الجمل كما اشرنا لها سابقا :-  Fact الحقائق والمعارف.  Rules العلاقات والقواعد بينها وتشبه عمل ال Function في لغات البرمجه الاخرى مثل الجافا والسي ++ وتحتوي على If/then.  Queries الاسئله والاستعلامات في المترجم والتي يتم العبور بها الى الحقائق والقواعد  بكل بساطه لغة البرولوغ تجعل جهاز الحاسوب يستخدم كمستودع للحقائق والعلاقات بينها, وتوفر سبل للوصول للاستنتاجات.

6. There are only three basic constructs in Prolog: - facts. - rules. - queries. A collection of facts and rules is called a knowledge base (or a database) Prolog programming is all about writing knowledge bases.

7.  الحقائق في لغة البرولوغ تعبر عن العلاقات بين المواضيع ( العوامل ) من خلال المعطى الذي يمثل المعرفه. Live(tiger,forest). وهنا في الجمله السابقه Live تمثل العلاقه بين tiger و forest... اي ان النمر يعيش في الغابه.  والجمله كامله بكل محتوياها تسمى clause يطلق على المواضيع ( العوامل ) بــــ arguments ويطلق على العلاقات بينها بـــــ predicate

8.  تحتوي على جزئيين هما :- جزء الشرط ----------> body of clause جزء الهدف ----------> head of clause  وتعني  body) true) (head) is true/if the Read as If

9.  الاستعلام او الاسئله حيث تكبت في المترجم فيقوم المحرك ( engine ) بتتبع الهدف من خلال الحقائق والقواعد الموجوده في قاعدة المعرفه ( ملاحظه مجموعة الحقائق والقواعد في البرولوغ تسمى قاعدة المعارف ).

10.  الاستعلام او الاسئله حيث تكتب في المترجم فيقوم المحرك ( engine ) بتتبع الهدف من خلال الحقائق والقواعد الموجوده في قاعدة المعرفه (  ملاحظه : مجموعة الحقائق والقواعد في البرولوغ تسمى قاعدة المعارف ).

11.  عندما يتم طرح سؤال في البرولوغ, يصار الى البحث في قاعدة البيانات والتي اشرنا انها تمثل الحقائق والعلاقات بنها ( القواعد )  ومن ثم يبحث عن الحقائق التي تطابق الاستعلام في السؤال, لذا فاذا وجد هذه الحقائق التي تطابق فيكون الجواب بـــ " Yes " والعكس يكون "No ".

12.  أمر مهم جدا :- اسماء المواضيع predicate والعلاقات بينها يجب ان تبدأ بأحرف صغيره ( lowercase letter ).  الحقائق والجمل وحتى الاستعلامات يجب ان تنتهي بــــ ". "  مثال - father(khaled, mohammad). - woman(sara). - ?-woman(sara). yes

13.  اين نكتب برنامج البرولوغ ؟ الحقائق والقواعد تخزن في ملفات تمثل ما يسمى قاعدة المعارف, ثم عندما نريد العمل عليها نقوم بتحميل هذه القاعدة من المعارف الى المترجم, وعندما نغير اي معلومه في هذه الملفات فيصار الى اعادة تحميلها مره اخرى الى المترجم ( لكي يتم تفعيلها مره اخرى ). .pro or.pl هي امتداد ملفات برولوغ

22.  مثلي الحقائق التاليه بشكل قاعده معرفه بلغه برولوغ  ثم استعلمي اذا كان رامي هو اب لسامي ؟ وا 1 ذا 1 كان سامي هو اخ لخالد؟ ماهي يالنتيجه

23.  father(sami,khaled).  mother(yara,kaled).  father(rami,sami).  ثم استعلمي اذا كان رامي هو اب لسامي ؟ وا 1 ذا 1 كان سامي هو اخ لخالد؟ ماهي يالنتيجه

24. مع ان relax(alaa) لم تظهر كحقيقه الا ان اللغه استطاعت استقرائها من القواعد الموجوده لتستنتج انها صحيحه لتعطينا yes

29.  بعد اضافه البرنامج وتنزيله الى جهازك طبقي تمرين 1 ولاحظي النتيجه بنفسك بعد الاستعلام كما ذكرنا سابقا

31. تمرين 3 التعرف عبعض الاخطاء

32.  OR ; means conjunction  AND,means disjunction

34.  IF amal is clever then she is in work and drink coffee  If Manal is happy then she is listening to quran or read quran  Examples happy(manal):- listen2quran(manal). happy(manal):-readquran(manal) happy(manal):- listen2quran(manal); readquran(manal). And اشكال ال OR clever(amal):- inwork(amal), drinkcof(amal).

36.  talk(sana).  eat(ehab).  sleep(tamara).  read(tamara):- eat(sana).  read(tamara):- sleep(tamara).  happy(ehab):-sleep(tamara),eat(ehab).  ?-read(tamara).  ?-happy(ehab).

37.  Two terms match, if they are equal or if they contain variables that can be instantiated in such a way that the resulting terms are equal. تتوافق جملتين اذا كانتا متطابقتين تماما او كانت احداهما تحتوي متغيرا لو عوضنا بقيمته من الجمله الثانيه لتطابقتا عندها يحدث الربط بعد عمليه التوافق هذه

38. woman(mai). woman(jody). woman(yomy). loves(lama,mai). loves(rand,mai). loves(bee,honey_bunny). loves(honey_bunny,bee). NOW QUERY ?- woman(X).

39.  في برولوغ اي اسم يبدا بحرف كبير Upper case يعتبر متغيرا  عند الاستعلام عن القاعده السابقه ب woman(X)  فان برولوغ تطابق X مع الحقائق الموجوده فتعطي النتيجه X=mai  (matching & binding)  واذا اعطيته ; الفاصله المنقوطه يفهمها « او » اي ماذا بعد؟ فيعطي  X=jody وهكذا ثلاثا  في المره الرابعه يعطي no

41. woman(mai). woman(jody). woman(yomy). friend(lama,mai). friend(rand,mai). friend(bee,honey_bunny). friend(honey_bunny,bee). ?- friend (rand,X),woman(X).

42.  Answer is X=mai

43.  في المثال التالي نحظ ان القاعده تحتوي اربع حقائق و قاعده تحتوي 3 متغيرات friend(hana,sara). friend(ruba,sara). friend(eyad,rami). friend(rami,eyad). know(X,Y) :- friend(X,Z),friend(Y,Z).

44.  عند الاستعلام بالتالي ?- know(ruba,A). من هو الشخص الذي تعرفه ربا.. ? ما هي النتيجه

45.  عند تطبيق الاستعلام التالي ( من الشخص الذي تعرفه ربا ) know(ruba,A) -? فان البرنامج يخضع هذا الاستعلام للقاعده فيجد ان know(ruba,A) تتم اذا كان friend(ruba,Z) وبنفس الوقت friend(Y,Z) عند مطابقتهما بالحقائق فانقيمه Z=sara عندها تصبح friend(Y,sara) فنعود نطابقها مع الحقائق وتكون نتيجه Y النهائيه بناء على الحقائق hana و ruba  حيث ان know(ruba,A) تطابق القاعده بالبرنامج فتصبح قيمه A هي نفس قيمه Y

47.  مم تتكون الحقائق والقواعد والاستعلامات فعليا في برولوغ؟  هناك مصطلحات terms ويوجد منها اربع انواع ببرولوغ  atoms, numbers, variables, and complex terms (o ء r structures).

48. An atom is either: 1. A string of characters made up of 2. (upper-case letters, lower-case letters, digits, and the underscore character) that begins with a lower-case letter. For example: butch, big_kahuna_burGer, and m_mono2 listen2quran 2. A sequence of characters enclosed in single quotes, (called the atom name) For example ’Vincent’, ’The Gimp’, ’Five_Dollar_Shake’, ’&^%&#@$ &*’, and ’ ’. Note that we are allowed to use spaces in such atoms — in fact, a common reason for using single quotes is so we can do precisely that. 3. A string of special characters. For example: @= and ====> and ; and :- are all atoms. As we have seen, some of these atoms, such as ; and :- have a pre-defined meaning

49. الاعداد الحقيقيه ليست بالاستخدام المهم في برولوغ في هذه المرحله من تعلم اللغه لذلك سنتطرق للاعداد الصحيحه الان فقط - integers (that is:... -2, -1, 0, 1, 2, 3,...) are useful, and we’ll discuss how to manipulate them in a later lecture. -Their Prolog syntax is normal and obvious : 23, 1001, 0, -365, and so on.

50. A variable is a:  string of upper-case letters, lower-case letters, digits and underscore and starts either with an upper-case letter or with underscore. For example X, Y, Variable, _tag, X_526, and List, List24, _head, Tail, _input and Output  The variable _ (that is, a single underscore character) is rather special. we will discuss it in a later lecture

51. Which of the following sequences of characters are atoms, which are variables, and which are neither? 1. vINCENT3 2. Footmassage 3. variable23 4. Variable2000 5. big_kahuna_burger 6. ’big kahuna burger’ 7. _sara 8.===> 9.’#$%’ 10.’_Jules’

52. 1. vINCENT3 atom 2. Footmassage variable 3. variable23 atom 4. Variable2000 variable 5. big_kahuna_burger atom 6. ’big kahuna burger’ atom 7. _sara variable 8.===> atom 9.’#$%’ Atom ‘_jules’ Atom

53.  How many facts, rules, clauses, and predicates( الافعال دون تكرار ) are there in the following knowledge base? What are the heads of the rules, and what are the goals they contain?  woman(vincent).  woman(mia).  man(jules).  person(X) :- man(X); woman(X).  loves(X,Y) :- knows(Y,X).  father(Y,Z) :- man(Y), son(Z,Y).  father(Y,Z) :- man(Y), daughter(Z,Y).

54.  Facts are:..  Rules are:..  Remember: The facts and rules contained in a knowledge base are called clauses  7 clauses.  7 predicates: Woman, man,person,loves, knows,father, son,daughter.  Heads are:  Goals are:

55. Suppose we are working with the following knowledge base: play(ron). hasWand(harry). quidditchPlayer(harry). play(X) :- hasBroom(X),hasWand(X). hasBroom(X) :- quidditchPlayer(X). How does Prolog respond to the following queries? 1. play(ron). 2. eat(ron). 3. play(john). 4. eat(john). 5. play(harry). 6. play(Y). 7. eat(Y).

57.  Represent the following in Prolog: 1. Bam is a killer. 2. Mai and Manal are worker. 3. Sama is dead. 4. Nada help everyone who gives Mai a book. 5. Mia loves everyone who is a good dancer. 6. Jules eats anything that is nutritious or tasty.

58. killer(bam). worker(mai),worker(manal). Dead(sama). help(nada,X):- gives_book(X,mai). Another solution: help(nada,X):- gives (X,book,mai). loves(mai,Y):- good_dancer(Y). eat(jol,A):- nutritious(A);tasty(A).

59.  Now we need to know how to fit constants, numbers, and variables together to make complex terms.  Complex terms are build out of a functor followed by a sequence of arguments.  Functor(term1, …,term n).  The functor must be an atom. But not variable.  Examples: eat(sana). draw(rami,picture). work(sami,X).  Work is the functor & sami and X is the arguments.

60.  The number of arguments that a complex term has is called its Arity.  For instance, woman(mai) is a complex term with arity 1, while work(veky, hotel) is a complex term with arity 2.  Arity is important to Prolog. Since it help Prolog to differentiate between clauses, that have the same functor.  Work(ali,sami,rami).  Work(ali,sami).  they are different in Prolog

61. E.g : hide(X,father(father(father(butch))))  is a complex term.  Its functor is hide, and it has two arguments: the variable X, and the complex term father(father(father(butch))).  This complex term has father as its functor, and the argument is a complex term, namely father(father(butch)).  And the argument of this complex term, namely father(butch), is also complex. But then the nesting “bottoms out”, for the argument here is the constant butch.

62.  المثال السابق مثال على التركيبه المتداخله المسماه  Nested structure  Or recursive structure.

63.  تحدثنا في سابقا عن فكره المطابقه التي تقوم بها لغه برولوغ خلال تنفيذ البرنامج  لاحظنا كيف ان اللغه طابقت بين woman(X) و بين woman(mai) وقامت باسناد mai للمتغير X  تذكري معي ال terms التي ناقشناها سويا في الشريحه التاليه 

64. Recall that there are three types of term: 1. Constants. ثابت These can either be atoms (such as vincent) or numbers (such as 24) 2. Variables. متغير 3. Complex terms. مقطع معقد These have the form: functor(term_1,...,term_n).

65. 1. If term1 and term2 are constants, then term1 and term2 match if and only if they are the same atom, or the same number. atom يتوافق مقطعين ان كانا نفس الرقم او نفس ال That means that:  the terms mai and mai match, because they are the same atom.  The terms 42 and 42 match, because they are the same number,  The terms X and X match, because they are the same variable  The terms woman(mai) and woman(mai) match, because they are the same complex term.  The terms woman(mai) and woman(veky), however, do not match, as they are not the same (and neither of them contains a variable that could be instantiated to make them the same).  Woman(mai) and woman(Samer).

66. 2. If term1 is a variable and term2 is any type of term, then term1 and term2 match, and term1 is instantiated to term2. & vice versa (So if they are both variables, they’re both instantiated to each other, and we say that they share values.) ا اذا كان احد المقطعين متغير والاخر اي مقطع اخر فانهما يتوافقان وياخذ المتغير قيمه المقطع e.g: the terms eat(X) and eat(cake) match, because they can be made equal by instantiating X to cake.

67. 3. If term1 and term2 are complex terms, then they match if and only if: (a) They have the same functor and arity. (b) All their corresponding arguments match (c) and the variable instantiations are compatible. (I.e. it is not possible to instantiate variable X to sami, when matching one pair of arguments, and to then instantiate X to rami, when matching another pair of arguments.) انظر المثال في الشريحه التاليه لتوضيح هذه النقطه

68.  مثال  work(rami,X) with work(X,sami)  لايوجد قيمه لو اسندناها ل X هنا ستجعل الحقيقتين متساويتين  حيث لو اسندنا ل X ( عند محاولتنا لمطابقتهما ) القيمه rami عندها ستصبحان  Work(rami,rami) and work(rami, sami) وهما كما ملاحظ غير متساويتين  والامر شبيه في حال اسندنا ل X القيمه sami  مثال اخر  loves(X,X) = loves(mai,cakes).--  No  حسب c من التعريف السابق المتغيرات غير متوافقه رغم ان ال functor وال arguments متوافقين

69.  4. Finally; two terms match if and only if it follows from the previous three clauses that they match.

70. في الامثله التاليه حددي الى اي قانون من قوانين التطابق السابقه يتبع كل مثال مع التوضيح =(mia,mia). =(mia,vincent).  2 = 2.  yes  mia = vincent.  No  ’mia’ = mia.  Yes  mia = X.  X = mia  Yes  X = Y.  Yes  X = _5071  Y = _5071  kill(shoot(gun),Y) = kill(X,stab(knife)).

71.  X = shoot(gun)  Y = stab(knife)  yes

72. تمرين : اي الاجزاء التاليه يتطابق وايها لا

73. حل الجزء الاول من التمرين

74.  Which of the following pairs of terms match? Where relevant, give the variable instantiations that lead to successful matching.  1. bread = bread  yes  2. ’Bread’ = bread  no  3. ’bread’ = bread  yes  4. Bread = bread  5. bread = sausage  6. food(bread) = bread  7. food(bread) = X  8. food(X) = food(bread)  9. food(bread,X) = food(Y,sausage)  10. food(bread,X,beer) = food(Y,sausage,X)  11. food(bread,X,beer) = food(Y,kahuna_burger)  12. food(X) = X  13. meal(food(bread),drink(beer)) = meal(X,Y)  14. meal(food(bread),X) = meal(X,drink(beer))

75.  We are working with the following knowledge base:  house_elf(dobby).  witch(hermione).  witch(’McGonagall’).  witch(rita_skeeter).  magic(X):-house_elf(X).  magic(X):-wizard(X).  magic(X):-witch(X).

76.  Which of the following queries are satisfied?  1. ?- magic(house_elf).  2. ?- wizard(harry).  3. ?- magic(wizard).  4. ?- magic(’McGonagall’).  5. ?- magic(Hermione).

77. LISTS IN PROLOG

78.  What is a list in Prolog  Lists are powerful data structures for holding and manipulating groups of things. In Prolog, a list is simply a collection of terms.  القوائم احد تراكيب البيانات المستخدمه ببرولوغ لتخزين ومعالجه مجموعه من البيانات او العناصر.  The terms can be any Prolog data types, including structures and other lists.  عناصر المصفوفه ممكن ان تكون اي نوع من انواع البياانات بمافيها تراكيب بيانات او بيانات عاديه.  Syntactically, a list is denoted by square brackets with the terms separated by commas.  يشار للمصفوفه او القائمه برمز الاقواس المربعه مع الفواصل التي تفصل بين العناصر

79.  e.g: [sara, haya, ruba, lama].  The previous example is a list of four elements  Here are some examples of lists in Prolog:  first_list([apple,orange,lemon], supermarket).  second_list ([dish,fridge], kitchen).  third_list ([shoes,bag], under_the_bed).  fourth([air], everywhere). ** All the above represents container and things inside(instead of define them individually lists make defining them easier)

80.  The empty list is represented by a set of empty brackets [].  This is equivalent to the nil in other programming language.  For our example in this section, it can describe the lack of things in a place : list_where([], cave).  Means nothing exists in the cave

81.  The Unification works on lists just as it works on other data structure of Prolog. With that, we now can ask questions about lists to prolog:  البرنامج :  first_list([apple,orange,lemon], supermarket).  second_list ([dish,fridge], kitchen).  third_list ([shoes,bag], under_the_bed).  fourth([air], everywhere).  الاستعلامات عليه  ?- [_,_,X] = [lesson, work, sleeping]. X = sleeping  ?- third_list (X, under_the_bed). X = [shoes, bag],

82.  [mia, robber(honey_bunny), X, 2, mia].  Notice: all sorts of Prolog objects can be elements of a list.  The first element of this list is mia, an atom; the second element is robber(honey_bunny), a complex term; the third element is X, a variable; the fourth element is 2, a number.  Also redundancy allowed.

83.  [mia, [vincent, jules], [butch, friend(butch)]].  lists can contain other lists as elements.  lists can be made out of lists.  Now,what is the length of this list?

84.  [[], dead(zed), [2, [b, chopper]], [], Z, [2, [b, chopper]]].  The last example mixes all previous ideas together.  We have here a list which contains the empty list (contains it twice), the complex term dead(zed), two copies of the list [2, [b, chopper]], and the variable Z.  Note that the third (and the last) elements are lists which themselves contain lists (namely [b, chopper]).

85.  Any non-empty list can be thought of as consisting of two parts: the head and the tail.  The head is simply the first item in the list; the tail is everything else  i.e. the tail of a list is always a list again.  For example, the head of [mia, vincent, jules, yolanda] is mia and the tail is [vincent, jules, yolanda].

86.  Ex2, the head of  [[], dead(zed), [2, [b, chopper]], [], Z, [2, [b, chopper]]]  is [], and the tail is [dead(zed), [2,[b,chopper]],[],Z,[2,[b, chopper]]].  Ex3: [dead(zed)]  The head is the first element of the list, which is dead(zed), and the tail is the empty list [].  Note: Empty list has no head and tail

87.  Prolog has a special inbuilt operator | which can be used to decompose a list into its head and tail.  The most obvious use of | is to extract information from lists. We do this by using | together with matching.  E.g: ?- [H| T] = [madinah, majmaa, jaddah,qaseem]. H = madinah T = [ majmaa, jaddah,qaseem]. Yes.

88.  As we mentioned, only non-empty lists have heads and tails.  If we try to use | to pull [] apart, Prolog will fail:  E.g: ?- [X|Y] = []. no. That is, Prolog treats [] as a special list

89.  مانتيجه الاستعلام التالي :  ?- [X|Y] = [[], dead(zed), [2, [b, chopper]], [], Z]. X = '[]' Y = [dead(zed), [2, [b, chopper]], '[]', H155] Z = H155  Note: Prolog has bound Z to the internal variable H155.)

90.  Suppose we want to know what the first two elements of the list were, and also the remainder of the list after the second element. لو اردنا استخلاص اول عنصرين من المصفوفه اضافه لمعرفه باقي العناصر بعد العنصر الثاني. اكتبي الاستعلام الذي يقوم بذلك -Type a query that do this job!

91. ?- [X,Y | W] = [[], dead(zed), [2, [b, chopper]], [], Z]. X = '[]' Y = dead(zed) W = [[2, [b, chopper]], '[]', H158] Z = H158

92.  |  تستخدم هذه الاشاره لتقسيم القائمه في اي موقع وليس فقط الى راس وتذييل  can not only be used to split a list into its head and its tail, but we can in fact use it to split a list at any point.  Suppose we were interested in getting hold of the second and fourth elements of the list  لاستخلاص العنصر الثاني والرابع من المصفوفه :  [[], dead(zed), [2, [b, chopper]], [], Z].  We just have to enumerate how many elements we want to take away from the beginning of the list, and right of the | we will then get what remains of the list  The solution is.. Next slide

93. ?- [X1,X2,X3,X4 | Tail] = [[], dead(zed), [2, [b, chopper]], [], Z].  X1 = '[]'  X2 = dead(zed)  X3 = [2, [b, chopper]]  X4 = '[]'  Tail = [H164]  Z = H164  yes

94.  هناك طريقه ثانيه للحصول على عناصر نحددها نحن مسبقا من المصفوفه :  We use it when we need to use a variable, but we’re not interested in what Prolog instantiates it to  It’s simply a way of telling Prolog to bind something to a given position, completely independently of any other bindings. غير معنيين به ولا يهمنا ماهو ولكل شرطه قيمه تختلف عن الاخرى

95.  we can pose the following query instead:  ?- [_,X,_,Y|_] = [[], dead(zed), [2, [b, chopper]], [], Z].  X = dead(zed)  Y = '[]'  Z = H164  yes