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Prolog 的程序
Prolog 程序一般由一组事实、规则和问题组成.问题是程序执行的起点，称为程序的目标.
我们首先写出一个 Prolog 的程序，如下：（为引用方便起见，我们把这个程序成为“程序0”）
likes（bell， sports）.
likes（mary， music）.
likes（mary， sports）.
likes（jane， smith）.
friend（john， X）：- likes（X， reading）， likes（X， music）.
friend（john， X） ：- likes（X， sports）， likes（X， music）. ？- friend（john， Y）.
接下来我们分析一下这个程序：
可以看出，这个程序中有四个事实、两条规则和一个问题.其中事实、规则和问题都分行书写；规则和事实可连续排列在一起，其顺序可随意安排，但同一谓词名的事实或规则必须集中排列在一起；问题不能与规则及事实排在一起，它作为程序的目标要么单独列出，要么在程序运行时临时给出.
这个程序的事实描述了一些对象（包括人和事物）间的关系；而规则则描述了 John 交朋友的条件，即如果一个人喜欢读书并且喜欢音乐（或者喜欢运动和喜欢音乐），那么这个人就是 John 的朋友（当然，这个规则也可看做 John 朋友的定义）；程序中的问题是“约翰的朋友是谁？”
Prolog 程序中的目标还可以变化，也可以含有多个语句（上例中只有一个）.如果有多个语句，则这些语句称为子目标.例如对上面的程序，其问题也可以是：
？-likes（mary， X）.
或 ？-likes（mary， music）.
或 ？-friend（X， Y）.
或 ？-likes（bell， sports）， likes（mary， music）， friend（john， X）.
等.但对于不同的问题，程序运行的结果一般是不一样的.
还需说明的是，Prolog程序中的事实或规则一般称为它们对应谓词的子句.例如，上面程序中的前4句都是谓词 likes 的子句. Prolog 规定，同一谓词的子句应排在一起.从语句形式和程序组成来看， Prolog 就是一种基于 Horn 子句的逻辑程序.这种程序要求用事实和规则来求证询问，即证明所给出的条件子句和无条件子句与目标子句是矛盾的，或者说程序中的子句集是不可满足的.这就是所谓的 Prolog 的说明性语义.
从 Prolog 的语句来看， Prolog 语言的文法结构相当简单.但由于它的语句是 Horn 子句，而 Horn 子句的描述能力是很强的，所以 Prolog 的描述能力也是很强的.例如，当它的事实和规则描述的是某一学科的公理，那么问题就是待证的命题；当事实和规则描述的是某些数据和关系，那么问题就是数据查询语句；当事实和规则描述的是某领域的知识，那么问题就是利用这些知识求解的问题；当事实和规则描述的是某初始状态和状态变化规律，那么问题就是目标状态.所以， Prolog 语言实际是一种应用相当广泛的智能程序设计语言.从上面最后一个目标可以看出，同过程性语言相比，对于一个 Prolog 程序，其问题就相当于主程序，其规则就相当于子程序，而其事实就相当于数据.
Prolog 程序的运行机理
要想了解 Prolog 的运行机理，首先需要了解几个基本概念.
1、自由变量与约束变量
Prolog中把无值的变量称为自由变量，有值的变量称为约束变量.一个变量取了某值就说该变量约束于某值，或者说该变量被某值所约束，或者说该变量被某值实例化了.在程序运行期间，一个自由变量可以被实例化而成为约束变量，反之，一个约束变量也可被解除其值而成为自由变量.
2、匹配合一
两个谓词可匹配合一，是指两个谓词的名相同，参量项的个数相同，参量类型对应相同，并且对应参量项还满足下列条件之一.
如果两个都是常量，则必须完全相同.
如果两个都是约束变量，则两个约束值必须相同.
如果其中一个是常量，一个是约束变量，则约東值与常量必须相同.
至少有一个是自由变量.
例如下面的两个谓词：
prel（“ob1”， “ob2”， Z）
prel（“ob1”， X， Y）
只有当变量 X 被约束为”ob2”，且 Y、Z 的约束值相同或者至少有一个是自由变量时，它们才是匹配合一的.
Prolog 的匹配合一，与归结原理中的合一的意思基本一样，但这里的合一同时也是一种操作.这种操作可使两个能匹配的谓词合一起来，即为参加匹配的自由变量和常量，或者两个自由变量建立一种对应关系，使得常量作为对应变量的约束值，使得两个对应的自由变量始终保持一致，即若其中一个被某值约束，则另一个也被同一值约束；反之，若其中一个的值被解除，则另一个的值也被解除.
3、回溯
所谓回溯，就是在程序运行期间，当某一个子目标不能满足（即谓词匹配失败）时，控制就返回到前一个已经满足的子目标（如果存在的话），并撤销其有关变量的约束值，然后再使其重新满足.成功后，再继续满足原来的子目标.如果失败的子目标前再无子目标，则控制就返回到该子目标的上一级目标（即该子目标谓词所在规则的头部）使它重新匹配.回溯也是 Prolog 的一个重要机制.
不懂没关系，下面有例子，看完这个 Prolog 程序的运行过程就懂了.
有了上面的基本概念，下面就介绍所 Prolog 程序的运行过程.我们仍以上面给出的 Prolog 程序“程序0”为例.
设所给的询问是：
？-friend（john， Y）. （john和谁是朋友？）
则求解目标为：
friend（john， Y）.
这时，系统对程序进行扫描，寻找能与目标谓词匹配合一的事实或规则头部.显然，程序中前面的 4 个事实均不能与目标匹配，而第 5 个语句的左端即规则为：
friend（john， Y） ：- likes（X， reading）， likes（X， music）.
的头部可与目标谓词匹配合一.但由于这个语句又是一个规则，所以其结论要成立则必须其前提全部成立.于是，对原目标的求解就转化为对新目标：
likes（X， reading）， likes（X， music）.
的求解.这实际是经过归结，规则头部被消去，而目标子句变为：
？- likes（X， reading）， likes（X， music）.
现在依次对子目标：
likes（X， reading）和 likes（X， music）
求解.
子目标的求解过程与主目标完全一样，也是从头对程序进行扫描，不断进行测试和匹配合一等，直到匹配成功或扫描完整个程序为止.
可以看出，对第一个子目标 like（X， reading）的求解因无可匹配的事实和规则而立即失败，进而导致规则：
friend（john， X） ：- likes（X， reading）， likes（X， music）.
的整体失败.于是，刚才的子目标：
likes（X， reading）和 likes（X， music）
被撤销，系统又回溯到原目标 friend（john， X）.这时，系统从该目标刚才的匹配语句处（即第 5 句）向下继续扫描程序中的子句，试图重新使原目标匹配，结果发现第 6 条语句的左部，即规则
friend（john， X） ：- likes（X， sports）， likes（X， music）.
的头部可与目标谓词匹配.但由于这个语句又是一个规则，于是，这时对原目标的求解就又转化为依次对子目标：
likes（X， sports）和 likes（X， music）
的求解.这次子目标 likes（X， sports）与程序中的事实立即匹配成功，且变量 X 被约束为 bell.于是，系统便接着求解第 2 个子目标.由于变量 X 已被约束，所以这时第 2 个子目标实际上已变成
likes（bell， music）.
由于程序中不存在事实 likes（bell， music），所以该目标的求解失败.于是，系统就放弃这个子目标，并使变量 X 恢复为自由变量，然后回溯到第一个子目标，重新对它进行求解.由于系统已经记住了刚才已同第一子目标谓词匹配过的事实的位置，所以重新求解时，便从下一个事实开始测试.易见，当测试到程序中的第 3 个事实时，第一个子目标便求解成功，且变量 X 被约束为 mary .这样，第 2 个子目标也就变成：
likes（mary， music）.
再对它进行求解.这次很快成功.
由于两个子目标都求解成功，所以，原目标 friend（john， Y）也成功，且变量 Y 被约束为 mary（由 Y 与 X 的合一关系）.于是，系统回答：
Y = mary
程序运行结束.上述程序的执行过程如图下所示. 图b
上述程序的运行是一个通过推理实现的求值过程.
从上述程序的运行过程来看， Prolog 程序的执行过程是一个（归结）演绎推理过程.其推理方式为反向推理，控制策略是深度优先且有回溯机制，具体实现方法是：自上而下匹配子句；从左向右选择子目标；（归结后）产生的新子目标总是插入被消去的目标处（即目标队列的左部）.Prolog 的这种归结演绎方法被称为 SLD（Linear resolution with Selection function for Definite clause）归结， 或 SLD 反驳 - 消解法.这样，SLD 归结就是 Prolog 程序的运行机理，也就是所谓的 Prolog 语言的过程性语义.
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