Programowanie w logice to jeden z paradygmatów współczesnego programowania. Programu przestaje być przepisem wykonania krok po kroku pewnego algorytmu, lecz jest traktowana jak teoria w logice.

W tym podejściu koncentrujemy się na deklaratywnym opisaniu, co ma być rozwiązane (odpowiednie postawienie problemu), a nie na szczegółowej proceduralnej specyfikacji, jak należy to rozwiązać.

Języki do programowania w logice są oparte na rachunku predykatów pierwszego rzędu, mają więc zdecydowany posmak relacyjny. W tym podejściu wywołanie procedury odpowiada podaniu twierdzenia do udowodnienia i jest często podawane interpreterowi jako zapytanie. Wykonanie programu oznacza poszukiwanie dowodu.

Jedną z konsekwencji tego podejścia jest specyficzne, typowe dla matematyki traktowanie zmiennych — mogą mieć one nadaną wartość tylko raz.

Najbardziej znanym językiem programowania w logice jest Prolog. Nie jest oczywiście możliwe nauczenie (ani nawet opisanie) Prologu w ramach jednego wykładu.

Pobieżne zaznajomienie się z koncepcjami programowania w logice pozwoli jednak zrozumieć, skąd wywodzi się koncepcja dedukcyjnych baz danych, o której opowiemy w następnym wykładzie. Operować będziemy głównie przykładami programów.

Warszawskie metro ma (na razie) tylko jedną linię, ale w zupełności wystarczy to na pierwszy przykład użycia Prologu. Rozpoczniemy od zapisania faktów: informacji o kolejności stacji na linii.

connected(bielany,słodowiec).
connected(słodowiec,marymont).
connected(marymont,placWilsona).
connected(placWilsona,dworzecGdański).
  ...

Składnia nie jest skomplikowana. Prolog używa dla literałów składni pochodzącej z rachunku predykatów predykat(term,…term)

Nazwy zmiennych (identyfikatory) muszą rozpoczynać się wielką literą lub znakiem podkreślenia (`_')'. Identyfikator rozpoczynający się małą literą jest stałą — symbolem.

Zdefiniujmy dwie stacje jako położone blisko jeśli są one połączone bezpośrednio lub pomiędzy nimi jest tylko jedna stacja. W rachunku predykatów wygląda to tak

Tę samą informację można zapisać regułami Prologu

blisko(X,Y) :- connected(X,Y).
blisko(X,Y) :- connected(X,Y),connected(Y,Z).

• Najpierw łatwe zapytanie

  | ?- blisko(bielany,marymont).
  yes
  

• Teraz oczekujemy kilku odpowiedzi

  | ?- blisko(bielany,What).
  What = słodowiec ? ;
  What = marymont
  yes
  

Wprowadzenie do języka programowania nie liczy się, jeśli nie obejmuje silni (albo największego wspólnego dzielnika). Pora więc na nią

Najpierw definicja funkcyjna

którą przekształcimy na relację f⁢a⁢c⁢t⁢o⁢r⁢i⁢a⁢l

factorial(0,1).
factorial(N,F) :-
   N > 0,
   N1 is N - 1,
   factorial(N1,F1),
   F is N * F1.

• Program składa się z dwóch klauzul.

• Pierwsza z nich to klauzula unarna: tylko nagłówek, bez treści. Jest to skrót następującego zapisu:

  factorial(0,1) :- true.
  

• Klauzule unarne bez zmiennych służą do zapisywania pojedynczych faktów.

• Druga klauzula to reguła, ponieważ posiada niepustą treść.

• Treść to wszystkie literały następujące po ':-' (możemy go czytać ,,jeśli”).

• Literały w treści oddzielamy przecinkami, przecinek pełni rolę operatora koniunkcji.

• Standardowo nazwy zmiennych rozpoczynają się dużymi literami.

• Klauzule mają intepretację deklaratywną

  • Klauzula pierwsza mówi: ,,silnia o wynosi 1”.

  • Klauzula druga mówi: ,,silnia N wynosi F jeśli N>0 oraz jeśli N⁢1 oznacza N-1, to silnia N⁢1 wynosi F⁢1 i F=N⁢F⁢1”.

Chcąc obliczyć silnię od 3 musimy podać w zapytaniu zmienną, na której ma znaleźć się wynik — niech to będzie W:

?-  factorial(3,W).
W=6

Zasada:

• Żadne dwa sąsiadujące regiony nie mogą mieć tego samego koloru.

Na koniec obejrzymy przykład programu do identyfikacji zwierząt na podstawie zaobserwowanych cech. Program korzysta z własnej ,,bazy danych”, zawierającej informacje o cechach poszczególnych gatunków. Przypominamy, że nazwy zmiennych w klauzulach rozpoczynają się dużymi literami (lub podkreśleniem).

zoolog :- hypothesize(Zwierzak),
      write('Przypuszczam, że ten zwierzak to: '),
      write(Zwierzak),
      nl,
      undo.

write i nl to przykłady pozalogicznych predykatów obliczalnych, wywołujących rozmaite akcje — w tym przypadku służących do wypisywania.