那么，Prolog，告诉我怎么走

今年四月左右，我心血来潮地为自己立了一个学习Prolog的目标——对，就是那门以逻辑编程和人工智能为卖点的语言。不仅要学会它的基本用法，还妄想用它像朋友圈广告里的Python那样，用来处理Excel文件中的大数据！

尽管处理大数据是开个玩笑，但学习Prolog的目标是真的。既然要学习一门编程语言，就必须找一本靠谱的教材。在无中生友之后，我选择了

作为入门读物。

尽管《Learn Prolog Now》的内容一点也不real world，却循序渐进、非常地适合初学者，每一章的结尾还准备了“上机题”。出人意料的是，仅仅在第三章就遇到了不会做的题目。在焦急地苦战一番未果后，我拖着疲惫的身躯搁置了它，继续学习后面的章节。

时隔五个月，我再次尝试解答这道题目。却惊喜地发现，只需要冷静地分析再仔细运用前三章学过的知识，解决这道题目也就是水到渠成的事情了。

所以到底是个什么题？

讲了这么多，是时候揭晓这它的真面目了。由于第三题以第二题为基础，因此一并搬运了过来

感兴趣的朋友也可以直接移步 源网页 查看。

看完上面的题目，只学过主流编程语言的朋友大概会是一头雾水，毕竟无论是代码还是术语，都与平日里使用的大相径庭。我来试着解释一下。像 byCar(auckland, hamilton) 和 byTrain(metz, frankfurt) 这样的代码，用Prolog的术语来讲叫做“事实”。就像数学中的公理一样，它们总是成立的。如果向Prolog提问，它会给出肯定的回答

byCar 和 byTrain 被称为“谓词”， auckland 和 hamilton 则是“原子”。

第二题要求定义 travel/2 ，第三题要求定义 travel/3 。 travel 是谓词的名字，2和3则是它所接受的参数的个数。定义一个谓词就是给出描述它何时成立的“规则”，举个例子，可以定义一个名为 len 的谓词，只有当第二个参数等于第一个参数的长度时才成立

以大写字母开头的标识符（如题目中的 X ，上图中的 T 、 L ）是变量，在归一化（unification）时Prolog能够为它们赋值使得查询成立。

鉴于本文不是Prolog的入门教程，各位读者如果想进一步了解Prolog，还请移步《Learn Prolog Now》的相关章节。

先解决第二题吧

讲了这么多，该进入正题了。第二题其实不难，细心的读者应该已经发现，这题可以用递归来解决（就像上文的 len 一样）。

设谓词 travel 的两个参数分别叫做 S 和 E ，各代表起点和终点。显然， travel(S, E) 成立，当且仅当：

1. 可以从 S 搭乘汽车（ byCar ）、火车（ byTrain ），或飞机（ byPlane ）抵达 E ，或者；
2. 存在另一个城市 M ，可以从 S 搭乘汽车、火车，或飞机抵达 M ，并且 travel(M, E) 也成立。

上述算法可以轻松地写成Prolog代码

byCar(auckland,hamilton).
byCar(hamilton,raglan).
byCar(valmont,saarbruecken).
byCar(valmont,metz).

byTrain(metz,frankfurt).
byTrain(saarbruecken,frankfurt).
byTrain(metz,paris).
byTrain(saarbruecken,paris).

byPlane(frankfurt,bangkok).
byPlane(frankfurt,singapore).
byPlane(paris,losAngeles).
byPlane(bangkok,auckland).
byPlane(singapore,auckland).
byPlane(losAngeles,auckland).

travel(S, E) :- just_go(S, E).
travel(S, E) :- just_go(S, M), travel(M, E).

just_go(S, E) :- byCar(S, E).
just_go(S, E) :- byTrain(S, E).
just_go(S, E) :- byPlane(S, E).

让Prolog告诉咱们这个 travel/2 写得对不对

精彩！

你话我猜？

Prolog不仅知道一个查询是否成立，还知道这个查询在什么参数下成立。例如，可以让Prolog告诉咱们，从 valmont 可以抵达哪一些城市，以及哪一些城市可以抵达 auckland

这正是在接下来的题目中需要发扬光大的能力。

终于来到第三题

第三题所要求的 travel 是一个接受三个参数的谓词，第三个参数由从起点到终点的途径城市构成。设这个新的变量为 R ，那么 travel(S, E, R) 成立当且仅当：

1. 可以从 S 抵达 E ，并且 R 为 go(S, E) ，或者；
2. 存在另一个城市 M ，以及另一条路径 R2 。可以从 S 抵达 M ，并且 travel(M, E, R2) 成立，并且 R 为 go(S, M, R2) 。

那么如何在规则中描述 R 的结构呢？莫非是像上面的谓词 len 那样，在 :- 的右侧写上形如 R is go(S, M, R2) 这样的代码？

并不是。

借助Prolog强大的模式匹配能力，只需要在 :- 的左边声明 R 的结构即可

byCar(auckland,hamilton).
byCar(hamilton,raglan).
byCar(valmont,saarbruecken).
byCar(valmont,metz).

byTrain(metz,frankfurt).
byTrain(saarbruecken,frankfurt).
byTrain(metz,paris).
byTrain(saarbruecken,paris).

byPlane(frankfurt,bangkok).
byPlane(frankfurt,singapore).
byPlane(paris,losAngeles).
byPlane(bangkok,auckland).
byPlane(singapore,auckland).
byPlane(losAngeles,auckland).

travel(S, E, go(S, E)) :- just_go(S, E).
travel(S, E, go(S, M, R)) :- just_go(S, M), travel(M, E, R).

just_go(S, E) :- byCar(S, E).
just_go(S, E) :- byTrain(S, E).
just_go(S, E) :- byPlane(S, E).

加载这段代码后，就能让Prolog告诉我们，如何从 valmont 去往 losAngeles 了

Prolog不仅找出了题目中所给出的答案（见上图的第二行 X = ），还找出了另外一条可行的路径。