Lap trinh logic va rang buoc la mon hoc co so

1. 1
Lập trình logic và ràng buộc
(Logic Programming and Constraint)
Ts. Lê Mạnh Hải
Khoa CNTT,
ĐH Kỹ thuật Công nghệ TP HCM

2. 2
Mở đầu
I Mục đích môn học:
• Giới thiệu một công cụ hỗ trợ nghiên cứu trí tuệ nhân tạo:
ngôn ngữ lập trình SWI-Prolog.
• Một số ứng dụng trong xử lý ngôn ngữ tự nhiên.
II. Thời gian và nội dung: 30 tiết lý thuyết + 15 tiết bài tập
• Tổng quan về Prolog(3 tiết)
• Kỹ thuật lập trình Prolog(9 tiết)
• Logic và CSDL(3 tiết)
• Logic và Hệ chuyên gia(3 tiết)
• Logic và ngữ pháp (6 tiết)
• Logic và lập trình ràng buộc (6 tiết)
• Bài tập và kiểm tra giữa kỳ (15 tiết)

3. 3
III Giáo trình và tài liệu tham khảo
• Bài giảng của Lê Mạnh Hải (Lưu hành nội bộ)
• James Lu, Jerud J. Mead. Prolog A Tutorial
Introduction. Computer Science Department
Bucknell University
• Ulf Nilsson and Jan Maluszynsky. LOGIC,
PROGRAMMING AND PROLOG (2ED). John
Wiley & Sons Ltd. 2000.
• Phan Huy Khánh. Lập trình logic trong Prolog. Nhà
xuất bản ĐH QG Hà nội. 2004

4. 4
IV. Đánh giá:
• Điểm giữa kỳ (30%): Bài kiểm tra 60 phút trên PC
• Thi kết thúc môn (70%): Bài kiểm tra 90 phút
V. Giáo viên:
• Ts. Lê Mạnh Hải. Khoa CNTT HUTECH.
• email: lm.hai@hutech.edu.vn
• Website: giangvien.hutech.edu.vn

5. Bài 1: Giới thiệu về ngôn ngữ
Prolog
• Mục tiêu:
– Lược sử Prolog và các dòng sản phẩm
– Cài đặt SWI-Prolog và SWI-Prolog editor
– Các khái niệm cơ bản và ví dụ
5

6. Lược sử Prolog và các dòng
Theo Wikipedia.org
• “Prolog là một ngôn ngữ lập trình. "lập trình theo lô gích".
Xuất hiện từ năm 1972 , mục tiêu của Prolog là giúp người
dùng mô tả lại bài toán trên ngôn ngữ của logic, dựa trên đó,
máy tính sẽ tiến hành suy diễn tự động dựa vào những cơ chế
suy diễn có sẵn (hợp nhất, quay lui và tìm kiếm theo chiều
sâu) để tìm câu trả lời cho người dùng.
• Cú pháp và ngữ nghĩa của Prolog đơn giản và sáng sủa, nó
được người Nhật coi là một trong những nền tảng để xây
dựng máy tính thế hệ thứ năm mà ở đó, thay vì phải mô tả
cách giải quyết một bài toán trên máy tính, con người chỉ cần
mô tả bài toán và máy tính sẽ hỗ trợ họ nốt phần còn lại.
6

7. Ý tưởng mới trong các ứng dụng
cũ
• Prolog được sử dụng nhiều trong các ứng dụng của trí tuệ
nhân tạo (AI) và ngôn ngữ học trong khoa học máy tính
(đặc biệt là trong ngành xử lý ngôn ngữ tự nhiên NLP vì
đây là mục tiêu thiết kế ban đầu của nó).”
• Các lĩnh vực khác: theorem proving,[8] expert systems,[9]
games, automated answering systems, ontologies and
sophisticated control systems.
• Cơ sở của Prolog là hàm mệnh đề (propositional
Function) và vị từ logic (logic predicate) . Xem thêm Toán
rời rạc.
7

8. 8
• Cơ sở lý thuyết của AI
– AI  Phát triển các chương trình có khả năng suy
luận, dựa trên lý thuyết toán học mệnh đề
– Suy luận giúp chương trình AI biết được tính
đúng/sai của một vấn đề nào đó.
– Không quan trọng vấn đề đó được thực hiện như thế
nào.
• Phép toán vị từ được hiện thực bằng ngôn ngữ
lập trình trên máy tính PROLOG

9. Suy luận logic
9
• Giáo sư môn logic học nhận ra mình bị mất kính. Ông bèn ngồi
suy luận để xem đối tượng nào đã lấy kính của mình.
"Ai lấy cắp? Đương nhiên là kẻ cắp rồi. Và tên này có thể bị
cận thị, có thể không. Có thể hắn đã có kính, có thể chưa có.
Nhưng nếu chưa có làm sao hắn có thể trông thấy kính của
mình? Điều này chứng tỏ hắn không bị cận thị. Mà không bị
cận thị thì đâu cần tới kính.
Từ những giả thuyết trên, có thể kết luận là không ai lấy kính
của mình cả. Chắc chắn nó nằm ở đâu đây thôi.
Nhưng mình đã nhìn khắp rồi, không thấy gì cả. Mà mình nhìn
được như vậy có nghĩa là mình đang đeo kính. Ôi may quá!!!".

10. • Một anh chàng lập trình viên cùng người yêu đi du lịch
nước ngoài. Trong đoàn còn có một cặp người Anh và một
cặp người Mỹ nên họ nói với nhau bằng tiếng Anh.
Một hôm cả đoàn ngồi ăn bữa sáng.
Anh chồng người Anh nói với vợ:
"Can you pass the honey, Honey?" (Đưa anh ít mật, em yêu)
Anh chồng người Mỹ nói với vợ:
"Do you mind passing the sugar, Sugar?" (Chuyển cho anh
chút đường, em yêu)
Chàng lập trình viên tỏ ra không thua kém:
"Pass me the bacon, Pig!". (Lấy cho anh thịt lợn muối, Lợn!)
10

11. Mệnh đề
• Bầu trời xanh
• Loan thích Long
• Tâm yêu Tâm (!???)
• Mệnh đề không biểu diễn được biểu thức X=Y+3 vì X và Y
chưa có giá trị, nên không thể kết luận đúng sai.
• Những sự tương đương sau không biểu diễn được bằng logic
mệnh đề
"Không phải tất cả bánh đều ăn được" và "Chỉ một số bánh ăn
được“
Ứng dụng phép tam đoạn luận: A v B, !A => B
Có tôi với anh mà tôi mất đồng hồ, mà tôi thì không lấy của tôi
rồi!
11

12. Logic vị từ (Predicate)
• Predicate là vị từ mô tả tính chất của những
đối tượng, hoặc quan hệ giữa chúng
Phát biểu x > 3 có 2 phần:
– Biến x
– Tính chất của biến x (> 3), được gọi là vị từ
(predicate)
• Ký hiệu phát biểu P(x)
• ⇒ P(2), P(4) là mệnh đề. Mệnh đề đầu sai.
12

13. Tổng quát
• các chương trình Prolog đều yêu cầu vị từ logic ở phần đầu của
một mệnh đề Horn là một vị từ dương
13

14. Các dòng Prolog
• SWI – Prolog: Free but strong!
• ISO Prolog,
• Edinburgh Prolog
• Quintus
• SICStus
• GNU Prolog
• Ciao prolog
• … 14

15. SWI-Prolog
• Tất cả free trên http://www.swi-prolog.org/
• Hãy cài lên máy tính của bạn để thực hành
15

16. Ví dụ đầu tiên
1 ?- atom(foot).
true.
2 ?- atom(3).
false.
3 ?- atom('foot').
true.
4 ?- atom("foot").
false.
5 ?- blue(sky).
ERROR: toplevel: Undefined procedure: blue/1 (DWIM
could not correct goal) 16

17. Các vị từ có sẵn
• atom
• member and so on…
6 ?- member(3,[1,2,3]).
true.
7 ?- member(X,[1,2,3]).
X = 1 ;
X = 2 ;
X = 3.
• Làm sao tìm các hàm build-in ?
• Help - Manual
17

18. 18

19. Các quy ước
• Hằng số: 3.2
• Hằng chuỗi: an, binh, ‘An’, ‘Binh’
• Hằng logic: true, false.
• Biến: bắt đầu bằng chữ hoa hoặc ‘_’. Biến
nặc danh _ được dùng khi không cần truy
cập
19

20. 20
Các mệnh đề của người sử dụng: chương trình prolog.
8 ?- edit(file(vd)).
Chép đoạn mã sau vào file vd
likes(mary,food).
likes(mary,wine).
likes(john,wine).
likes(john,mary).
Đóng file để lưu. Load file và query
14 ?- [vd].
% vd compiled 0.00 sec, 1 clauses
true.
15 ?- likes(mary,food).
true .
16 ?- likes(mary,john).
false.

21. Ví dụ 2
luong(an,300).
luong(binh,400).
luong(hai,500).
luong(tuan,400).
luong(long,450).
luongcaohon(X,Y):-luong(X,Z),luong(Y,T),Z>T.
luongbang(X,Y):- luong(X,Z),luong(Y,T),Z=T.
25 ?- luongcaohon(X,tuan).
X = hai ;
X = long.
21

22. Ví dụ 3: tính giai thừa
factorial(0,1).
factorial(N,F) :- N>0, N1 is N-1,
factorial(N1,F1), F is N * F1.
31 ?- factorial(5,W).
W = 120 .
22

23. 23
Bài tập
1. viết chương trình tính số fibonacci
2. Tìm hiểu vị từ setof
Ý nghĩa?
Ví dụ?

24. Bài kế tiếp
Kỹ thuật lập trình Prolog
– Đệ quy: tháp Hà nội
– Xử lý danh sách . Quicksort, Mergesort
– Bó mệnh đề.
– Ngữ nghĩa và thứ tự
– Xử lý file.
24