Prolog 不是在写“执行步骤”，而是在定义知识库（Knowledge Base）和逻辑关系，然后让解释器去通过**深度优先搜索（DFS）和回溯（Backtracking）**来寻找证明。

这里是一份针对程序员的 Prolog 速成指南：

1. 核心概念：只有三种元素

在 Prolog 里，一切都是 Term（项）：

1. 原子（Atom）：常量，小写开头。例如：cat, justin, 'Hello World'。
2. 数字（Number）：1, 3.14。
3. 变量（Variable）：大写开头或下划线开头。例如：X, List, _ (匿名变量)。
   • 注意：变量没有“赋值”的概念，只有“绑定（Binding）”的概念。一旦绑定，在这个作用域内不可变。
4. 结构（Structure/Compound Term）：functor(arg1, arg2)。例如：parent(john, mary)。

2. 程序的构成：事实与规则

Prolog 程序 = 事实 + 规则。

事实 (Facts)

永远为真的陈述。

human(socrates).
parent(john, mary).
parent(mary, tom).

规则 (Rules)

类似“如果...那么...” (Horn Clauses)
格式：Head :- Body. （如果 Body 成立，则 Head 成立）。

% 如果 X 是 Y 的父母，且 Y 是 Z 的父母，那么 X 是 Z 的祖父母
grandparent(X, Z) :- 
    parent(X, Y), 
    parent(Y, Z).

3. 执行机制：统一 (Unification) 与 回溯

这是你最需要理解的部分。

Unification (=)

这不是赋值，是模式匹配。Prolog 试图让等号两边变得一样。

• X = 10. -> X 被绑定为 10。
• 10 = 10. -> True。
• 10 = 5. -> False。
• foo(X, a) = foo(b, Y). -> 成功，X 绑定为 b，Y 绑定为 a。
• 3 + 2 = 5. -> False! (左边是结构 +(3,2)，右边是数字 5，它们长得不一样)。

算术求值 (is)

如果你想算数，必须用 is。

• X is 3 + 2. -> X 绑定为 5。

回溯 (Backtracking)

当 Prolog 遇到死胡同（fail）时，它会退回到上一个决策点（choice point），尝试另一种可能性。

4. 数据结构：列表 (List)

Prolog 的列表是链表结构。

• 空表：[]
• 非空表：[Head | Tail]
  • Head 是第一个元素。
  • Tail 是剩下的列表。

解构示例：

[a, b, c] 可以写成 [a | [b, c]]。

查询：[H|T] = [1, 2, 3].
结果：H = 1, T = [2, 3].

5. 递归模式（最常用的模板）

Prolog 没有 for 或 while 循环，一切靠递归。

模板：

1. Base Case（基准情况）：通常是空表或 0。
2. Recursive Step（递归步骤）：处理头部，递归尾部。

例子：计算列表长度

% 1. 基准：空表长度为 0
len([], 0).

% 2. 递归：列表长度 = 尾部长度 + 1
len([_|T], N) :- 
    len(T, SubN),  % 先递归算出尾部的长度
    N is SubN + 1. % 再加 1 (注意不能写 N = SubN + 1)

例子：列表拼接 (append).这是 Prolog 最神奇的代码之一，既能拼接，能拆分。

% base: 空表拼接 L，结果就是 L
my_append([], L, L).

% recursive: [H|T] 拼接 L2，结果是 [H|Result]
% 只要 T 和 L2 拼成了 Result
my_append([H|T], L2, [H|Result]) :-
    my_append(T, L2, Result).

• 拼接：my_append([1,2], [3], X). -> X=[1,2,3]
• 逆向拆分：my_append(X, Y, [1,2,3]). -> Prolog 会列出所有可能的 X 和 Y 组合！

6. 程序员常见的坑 (Gotchas)

1. = vs is
   • X = 3+2 结果是 3+2 (一个表达式结构)。
   • X is 3+2 结果是 5 (数值)。
2. 单例变量警告 (Singleton Variable)
   • 如果你定义了 member(X, [H|T]) 但没用到 H，Prolog 会警告。
   • 修正：用下划线 _ 代替没用的变量，如 member(X, [_|T])。
3. 截断符 ! (Cut)
   • 告诉 Prolog：“到这里为止，前面的匹配不要再回溯了”。
   • 用于优化（剪枝）或强制互斥（如 max 函数）。

总结练习

用一句话概括 Prolog 编程：“不要告诉电脑怎么做（How），告诉它什么是真的（What），以及定义好递归的基准条件。”