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数据与表达式
1、领域
（1）标准领域.
Turbo prolog中不定义变量的类型，只说明谓词中各个项的取值域.由上面我们知道， Turbo prolog 有整数、实数、字符、串 和 符号这5种标准域.另外，它还有结构、表和文件这3种复合域.
（2）结构.
结构也称复合对象，它是 Turbo prolog 谓词中的一种特殊的参量项（类似于谓词逻辑中的函数）.结构的一般形式为：
《函子》（《参量表》）1
其中函子及参量的标识符与谓词相同.注意，这意味着结构中还可包含结构.所以，复合对象可表达树形数据结构.例如下面的谓词：
likes（“Tom”， sports（football， basketball， table_tennis））.1
中的
sports（football， basketball， table_tennis）1
就是一个结构，即复合对象.又如：
person（“张华”， student（“清华大学”）， address（“中国”， “北京”））.
reading（“王宏”， book（“人工智能技术导论”， “西安电子科技大学出版社”））.
friend（father（“Li”）， father（“Zhao”））.123
这几个谓词中都有复合对象.
复合对象在程序中的说明，需分层进行.例如，对于上面的谓词：
likes（“Tom”， sports（football， basketball， table_tennis））.1
在程序中可说明如下：
domains
name = symbol
sy = symbol
sp = sports（sy， sy， sy）
predicates
likes（name， sp）123456
（3）表.
表的一般形式是：
［x1， x2， ...， xn］1
其中xi（i=1，2，...，n）为 Prolog 的项，一般要求同一个表的元素必须属于同一领域.不含任何元素的表称为空表，记为［］.例如下面就是一些合法的表.
［1，2，3］
［ apple， orange， banana， grape， cane］
［“Prolog”， “MAENS”， “PROGRAMMING”， “in logic”］
［［a， b］， ［c， d］， ［e］］
［］12345
表的最大特点是其元素个数可在程序运行期间动态变化.表的元素也可以是结构或表，且这时其元素可以属于不同领域.例如：
［name（“LiMing”）， age（20）， sex（male）， address（xian）］
［［1， 2］， ［3， 4， 5］， ［6， 7］］12
都是合法的表.后一个例子说明，表也可以嵌套.
实际上，表是一种特殊的结构，它是递归结构的另一种表达形式.这个结构的函数名取决于具体的 Prolog 版本，这里我们就用一个圆点来表示.下面就是一些这样的结构及它们的表的表示形式：
结构形式表形式
·（a， ［］）［a］
·（a， ·（b， ［］））［a， b］
·（a， ·（b， ·（c， ［］）））［a， b， c］
表的说明方法是在其组成元素的说明符后加一个星号*.如：
domains
lists = string*
predicates
pl（lists）1234
就说明谓词 pl 中的项 lists 是一个由串 string 组成的表.
对于由结构组成的表，至少分3步说明.例如对于下面谓 p 中的表
对于由结构组成的表，至少分3步说明.例如对于下面谓 p 中的表
p（［name（“Liming”）， age（20）］）1
则需这样说明：
domains
rec=seg*
seg=name（string）; age（integer）
predicates
p（rec）12345
2、常量与变量
由上面的领域可知， Turbo Prolog的常量有整数、实数、字符、串、符号、结构、表 和 文件 这8种数据类型.同理， Turbo Prolog 的变量也就有这8种取值.另外，变量名要求必须是以大写字母或下划线开头的字母、数字和下划线 序列，或者只有一个下划线（这种变量称为无名变量）.
3、算术表达式
Turbo Prolog 提供了 5 种最基本的算术运算：加、减、乘、除 和 取模，相应运算符号为“+”、“-”、“*”、“/”、“mod”.这 5 种运算的顺序为：“*”、“/”、“mod”优先于“+”、“-”.同级从左到右按顺序运算，括号优先.
算术表达式的形式与数学中的形式基本一样.例如：
数学中的算术表达式Turbo Prolog 中的算术表达式
x + yzX + Y * Z
ab - c / dA * B - C / D
u mod vU mod V（表示求U除以V所得的余数）
即， Turbo Prolog 中算术表达式采用通常数学中使用的中缀形式.这种算术表达式为 Prolog 的一种异体结构，若以 Prolog 的结构形式来表示，则它们应为：
+（X， *（Y， Z））
-（*（A， B）， /（C， D））
mod（U， V）123
所以，运算符“+”、“-”、“*”、“/”和“mod”实际也就是 Prolog 内部定义好了的函数符.
在 Turbo Prolog 程序中，如果一个算术表达式中的变元全部被实例化（即被约束），则这个算术表达式的值就会被求出.求出的值可用来实例化某变量，也可用来同其他数量进行比较，用一个算术表达式的值实例化一个变量的方法是用谓词“is”或“=”来实现的.例如：
Y is X + 5或Y = X + 5 （*）123
就使变量 Y 实例化为 X+5 的值（当然 X 也必须经已被某值实例化），可以看出，这里对变量 Y 的实例化方法类似于其他高级程序语言中的“赋值”，但又不同于赋值.例如，在 Prolog 中下面的式子是错误的：
X = X + 11
需要说明的是，虽然 Prolog 是一种逻辑程序设计语言，但在目前的硬件条件下却非突破逻辑框架不可.这是因为有些实用操作是无法用逻辑描述的（如输入与输出），有些算术运算在原则上可用逻辑描述，但这样做效率太低.为此， Prolog 提供了若干内部谓词（亦称 预定义谓词），来实现算术运算、输入与输出等操作.所谓内部谓词，就是 Prolog 的解释程序中，预先用实现语言定义好的用户可直接作为子目标调用的谓词.一般的 Prolog 实用系统都配有 100 个以上的内部谓词，这些内部谓词涉及输入输出、算术运算、搜索控制、文件操作和图形声音等方面，它们是实用 Prolog 程序设计所必不可少的.这样，上面的（*）式以及下面的关系表达式称为异体谓词.
4、关系表达式
Turbo Prolog 提供了 6 种常用的关系运算，即 小于、小于或等于、等于、大于、大于或等于、不等于，其运算符依次为：
《， 《=， =，》，》=， 《》1
Turbo Prolog 的关系表达式的形式和数学中的也基本一样，例如：
数学中的关系式Turbo Prolog 中的关系式
X + 1 ≥ YX + 1》= Y
X ≠ YX 《》 Y
即， Turbo Prolog 中的关系式也用中缀形式.当然，这种关系式为 Turbo Prolog 中的异体原子.若按 Turbo Prolog 中的原子形式来表示，则上面的两个例子为：
》=（X +1， Y） 和 《》（X， Y）1
所以上述 6 种关系运算符，实际上也就是 Turbo Prolog 内部定义好了的 6 个谓词.这 6 个关系运算符可用来比较两个算术表达式的大小.例如：
brother（Name1， Name2） ：- person（Name1， man， Age1），
person（Name2， man， Age2），
mother（Z， Name1）， mother（Z， Name2）， Age1》 Age2.123
需要说明的是，“=”的用法比较特殊，它既可以表示比较，也可以表示约束值，即使在同一个规则中的同一个“=”也是如此.例如：
p（X， Y， Z） ：- Z = X + Y.1
当变量 X、Y、Z全部被实例化时，“=”就是比较符.如对于问题：
Goal： p（3， 5， 8）.1
机器回答“yes”，而对于：
Goal： p（3， 5， 7）.1
机器回答“no”.即这时机器把 X+Y 的值与Z的值进行比较.但当 X，Y 被实例化，而 Z 未被实例化时， “=”号就是约束符，如：
Goal： P（3， 5， Z）.1
机器回答“Z = 8”.这时，机器使 Z 实例化为 X+Y 的结果.
输入与输出
虽然 Prolog 能自动输出目标子句中的变量的值，但这种输出功能必定有限，往往不能满足实际需要；另外，对通常大多数的程序来说，运行时从键盘上输人有关数据或信息也是必不可少的.为此每种具体 Prolog 一般都提供专门的输人和输出谓词，供用户直接调用.例如，下面就是 Turbo Prolog 的几种输入输出谓词：
readin（X）.这个谓词的功能是从键盘上读取一个字符串，然后约束给变量 X .
readint（X）.这个谓词的功能是从键盘上读取一个整数，然后约束给变量 X，如果键盘上打入的不是整数，则该谓词失败.
readreal（X）.这个谓词的功能是从键盘上读取一个实数，然后约束给变量 X，如果键盘上打入的不是实数，则该谓词失败.
readchar（X）.这个谓词的功能是从键盘上读取一个字符，然后约束给变量 X，如果键盘上打入的不是单个字符，则该谓词失败.
write（X1， X2， …， Xn）.这个谓词的功能是把项 Xi（i=1，2，…，n） 的值显示在屏幕上或者打印在纸上，当有某个 Xi 未实例化时，该谓词失败.其中的 Xi 可以是变量，也可以是字符串或数字.例如：
write（“computer”， “Prolog”， Y， 1992）
nl（换行谓词）.它使后面的输出（如果有的话）另起一行.另外，利用 write的输出项“ ”也同样可起到换行作用.例如：
write（“name”）， nl， write（“age”）
与
write（“name”， “ ”， “age”）
的效果完全一样.
举个例子：
用上面的输入输出谓词编写一个简单的学生成绩数据库查询程序.
PREDICATES
student（integer， string， real）
grade
GOAL
grade.
CLAUSES
student（1， “张三”， 90.2）.
student（2， “李四”， 95.5）.
student（3， “王五”， 96.4）.
grade ：- write（“请输人姓名：”）， readln（Name），
student（_， Name， Score），
nl， write（Name， “的成绩是”， Score）.
grade ：- write（“对不起，找不到这个学生！”）.12345678910111213
下面是程序运行时的屏幕显示
请输入姓名：王五
王五的成绩是96.412
四、分支与循环
Prolog 本来没有分支和循环语句，但可以利用其逻辑机制实现分支和循环效果.
1、分支
对于通常的 IF-THEN-ELSE 分支结构，Prolog可用两条同头的（同头即指结论相同）并列规则实现.例如，将：
IF X》0 THEN X：=1
ELSE X：=012
用 Prolog实现则是：
br ：- X》 0， X = 1.
br ：- X = 0.12
类似地，对于多分支，可以用多条规则实现.例如：
br ：- X》 0， X = 1.
br ：- X = 0， X = 0.
br ：- X 《 0， X = -1.123
2、循环
Prolog 可以实现计循环次数的 FOR 循环，也可以实现不计循环次数的 DO 循环.
举个例子：
下面的程序段就实现了循环，它使得 write 语句重复执行了3次，而打印输出了3个学生的记录：
student（1， “张三”， 90.2）.
student（2， “李四”， 95.5）.
student（3， “王五”， 96.4）.
print ：- student（Number， Name， Score），
write（Number， Name， Score）， nl，
Number = 3.123456
可以看出，程序第一次执行，student 谓词与第一个事实匹配，write 语句便输出了张三同学的记录.但当程序执行到最后一句时，由于 Number 不等于 3，则该语句失败，于是，引起回溯.而 write 语句和 nl 语句均只能执行一次，所以继续向上回溯到 student 语句.这样，student 谓词则因失败而重新匹配.这一次与第二个事实匹配，结果输出了李四的记录.同理，当执行到最后一句时又引起了回溯.write 语句第三次执行后，由于 Number 已等于3，所以最后一个语句成功，程序段便运行结束.
这个例子可以看做是计数循环.当然，也可以通过设置计数器而实现真正的计数循环.下面的程序段实现的则是不计数的 DO 循环：
student（1， “张三”， 90.2）.
student（2， “李四”， 95.5）.
student（3， “王五”， 96.4）.
print ：- student（Number， Name， Score），
write（Number， Name， Score）， nl，
fail.
print ：-.1234567
这个程序段中的 fail 是一个内部谓词，它的语义是恒失败.这个程序段与上面的程序段的差别仅在于把原来用计数器（或标记数）进行循环控制的语句变成了恒失败谓词 fail，另外又增加了一个 print 语句，增加这个语句的目的是为程序设置一个出口.因为 fail 是恒失败，下面若无出口的话，将引起 print 本身的失败，进而又会导致程序的连锁失败.
还需说明的是，用 Prolog的递归机制也可以实现循环，不过用递归实现循环通常需与表相配合.另外，递归的缺点是容易引起内存溢出，故通常的循环多是用上述方法实现的.
动态数据库
动态数据库就是在内存中实现的动态数据结构.它由事实组成，程序可以对它操作，所以在程序运行期间它可以动态变化.Turbo Prolog 提供了 3 个动态数据库操作谓词，即：
asserta（《 fact》）
assertz（《 fact》）
retract（《 fact》）123
其中 fact 表示事实.这 3 个谓词的功能如下：
asserta（《 fact》） 把 fact 插入当前动态数据库中的同名谓词的事实之前.
assertz（《 fact》） 把 fact 插入当前动态数据库中的同名谓词的事实之后.
retract（《 fact》） 把 fact 从当前动态数据库中删除.
例如语句：
asserta（student（20， “李明”， 90.5））.1
将在内存的谓词名为 student 的事实前插入一个新事实：
student（20， ‘’李明“， 90.5）1
如果内存中还没有这样的事实，则它就是第一个.又如语句：
retract（student（20， _， _））.1
将从内存的动态数据库中的删除事实：
student（20， _， _）1
它可解释为学号为 20 的一个学生的记录.注意，这里用了无名变量 “_”.
可以看出，Turbo Prolog 提供的动态数据库机制，可非常方便地实现堆栈、队列等动态数据结构，提供的数据库操作谓词大大简化了编程.
另外，Turbo Prolog 还提供了两个文件操作谓词：
save（《 filename》）.
consult（《 filename》）.12
其中 save 可将当前内存中的事实存入文件“filename”中，consult 则将文件“filename”中的事实调入内存.
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