在本章中，我们将重点介绍逻辑编程以及它在人工智能中的作用。
我们已经知道逻辑是对正确推理原则的研究，或者简单地说就是研究什么是什么。 例如，如果两个陈述是真的，那么我们可以从中推断出任何第三个陈述。
概念
逻辑编程是两个字，逻辑和编程的组合。 逻辑编程是一种编程模式，其中问题通过程序语句表达为事实和规则，但在形式逻辑系统中。 就像面向对象，函数式，声明式和程序式等其他编程模式一样，它也是编程方法的一种特殊方式。
如何用逻辑编程解决问题
逻辑编程使用事实和规则来解决问题。 这就是为什么他们被称为逻辑编程的基石。 在逻辑编程中需要为每个程序指定一个目标。要理解在逻辑编程中如何解决问题，我们需要了解构建块 - 事实和规则 -
事实
实际上，每个逻辑程序都需要事实来处理，以达到既定目标。 事实上基本上是关于计划和数据的真实陈述。 例如，北京是中国的首都。
规则
实际上，规则是允许我们对问题域做出结论的约束条件。 规则基本上写成逻辑条款来表达各种事实。 例如，如果构建游戏，那么必须定义所有规则。
规则对于解决逻辑编程中的任何问题都非常重要。 规则基本上是可以表达事实的合乎逻辑的结论。 以下是规则的语法 -
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A∶− B1,B2,...,Bn.
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在这里，A是头部，B1，B2，… Bn是主体。
例如 - ancestor(X，Y): - father(X，Y)。
ancestor(X，Z): - father(X，Y)，ancestor(Y，Z)。
对于每一个X和Y，如果X是Y的父亲，Y是Z的祖先，那么X是Z的祖先。对于每个X和Y，X是Z的祖先，如果X是 Y和Y的父亲是Z的祖先。
安装必需的包
为了在Python中开始逻辑编程，需要安装以下两个包 -
Kanren
它为我们提供了一种简化业务逻辑编写代码的方式。 它让我们用规则和事实来表达逻辑。 以下命令来安装kanren -
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pip install kanren
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SymPy
SymPy是符号数学的Python库。 它旨在成为一个全功能的计算机代数系统(CAS)，同时保持代码尽可能简单，以便易于理解和扩展。 以下命令是用来安装SymPy -
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pip install sympy
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逻辑编程的例子
以下是一些可以通过逻辑编程解决的例子 -
匹配数学表达式
实际上，我们可以通过使用逻辑编程以非常有效的方式找到未知值。 以下Python代码用于匹配数学表达式 -
考虑先导入下列软件包 -
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from kanren import run, var, fact
from kanren.assoccomm import eq_assoccomm
as
eq
from kanren.assoccomm import commutative, associative
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需要定义要使用的数学运算 -
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add =
'add'
mul =
'mul'
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加法和乘法都是交互进程。 因此，我们需要指定它，这可以按照以下方式完成 -
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fact(commutative, mul)
fact(commutative, add)
fact(associative, mul)
fact(associative, add)
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定义变量是强制性的; 这可以如下完成 -
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a, b = var(
'a'
), var(
'b'
)
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需要将表达式与原始模式相匹配。有以下原始模式，基础是(5 + a)* b-
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Original_pattern = (mul, (add, 5, a), b)
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有以下两个表达式来匹配原始模式 -
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exp1 = (mul, 2, (add, 3, 1))
exp2 = (add,5,(mul,8,1))
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输出可以使用以下命令打印 -
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print(run(0, (a,b), eq(original_pattern, exp1)))
print(run(0, (a,b), eq(original_pattern, exp2)))
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运行此代码后，将得到以下输出 -
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((3,2))
()
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第一个输出表示a和b的值。 第一个表达式匹配原始模式并返回a和b的值，但第二个表达式与原始模式不匹配，因此没有返回任何内容。
查找素数
在逻辑编程的帮助下，可以从数字列表中出素数，也可以生成素数。 下面给出的Python代码将从数字列表中找到素数，并且还会生成前10个素数。
首先导入以下软件包 -
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from kanren import isvar, run, membero
from kanren.core import success, fail, goaleval, condeseq, eq, var
from sympy.ntheory.generate import prime, isprime
import itertools
as
it
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现在，我们将定义一个名为prime_check的函数，它将根据给定的数字检查素数作为数据。
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def prime_check(x):
if
isvar(x):
return
condeseq([(eq,x,p)]
for
p
in
map(prime, it.count(1)))
else
:
return
success
if
isprime(x)
else
fail
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现在，声明一个变量 -
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x = var()
print((
set
(run(0,x,(membero,x,(12,14,15,19,20,21,22,23,29,30,41,44,52,62,65,85)),
(prime_check,x)))))
print((run(10,x,prime_check(x))))
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上述代码的输出如下 -
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{19, 23, 29, 41}
(2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 29)
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解决难题
逻辑编程可用于解决许多问题，如8拼图，斑马拼图，数独，N皇后等。在这里，举例说明斑马拼图的变体如下 -
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有五间房子。
英国人住在红房子里。
瑞典人有一只狗。
丹麦人喝茶。
绿房子在白房子的左边。
他们在绿房子里喝咖啡。
吸Pall Mall的人有鸟。
吸Dunhill在的人黄色房子里。
在中间的房子里，他们喝牛奶。
挪威人住在第一宫。
那个抽Blend的男人住在猫屋旁边的房子里。
在他们有一匹马的房子旁边的房子里，他们吸Dunhill烟。
抽Blue Master的人喝啤酒。
德国人吸Prince烟。
挪威人住在蓝房子旁边。
他们在房子旁边的房子里喝水，在那里吸Blend烟。
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在Python的帮助下解决谁有斑马的问题。
导入必要的软件包 -
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from kanren import *
from kanren.core import lall
import time
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现在，我们需要定义两个函数 - left()和next()来查找哪个房屋左边或接近谁的房子 -
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def left(q, p, list):
return
membero((q,p), zip(list, list[1:]))
def next(q, p, list):
return
conde([left(q, p, list)], [left(p, q, list)])
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现在，声明一个变量:houses，如下 -
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houses = var()
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需要在lall包的帮助下定义规则如下。
有5间房子 -
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rules_zebraproblem = lall(
(eq, (var(), var(), var(), var(), var()), houses),
(membero,(
'Englishman'
, var(), var(), var(),
'red'
), houses),
(membero,(
'Swede'
, var(), var(),
'dog'
, var()), houses),
(membero,(
'Dane'
, var(),
'tea'
, var(), var()), houses),
(left,(var(), var(), var(), var(),
'green'
),
(var(), var(), var(), var(),
'white'
), houses),
(membero,(var(), var(),
'coffee'
, var(),
'green'
), houses),
(membero,(var(),
'Pall Mall'
, var(),
'birds'
, var()), houses),
(membero,(var(),
'Dunhill'
, var(), var(),
'yellow'
), houses),
(eq,(var(), var(), (var(), var(),
'milk'
, var(), var()), var(), var()), houses),
(eq,((
'Norwegian'
, var(), var(), var(), var()), var(), var(), var(), var()), houses),
(next,(var(),
'Blend'
, var(), var(), var()),
(var(), var(), var(),
'cats'
, var()), houses),
(next,(var(),
'Dunhill'
, var(), var(), var()),
(var(), var(), var(),
'horse'
, var()), houses),
(membero,(var(),
'Blue Master'
,
'beer'
, var(), var()), houses),
(membero,(
'German'
,
'Prince'
, var(), var(), var()), houses),
(next,(
'Norwegian'
, var(), var(), var(), var()),
(var(), var(), var(), var(),
'blue'
), houses),
(next,(var(),
'Blend'
, var(), var(), var()),
(var(), var(),
'water'
, var(), var()), houses),
(membero,(var(), var(), var(),
'zebra'
, var()), houses)
)
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现在，用前面的约束运行解算器 -
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solutions = run(0, houses, rules_zebraproblem)
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借助以下代码，可以提取解算器的输出 -
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output_zebra = [house
for
house
in
solutions[0]
if
'zebra'
in
house][0][0]
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以下代码将打印解决方案 -
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print (
'\n'
+ output_zebra +
'owns zebra.'
)
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上述代码的输出如下 -
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German owns zebra.
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