* Líneas generales para resolver los problemas en Prolog

El siguiente es una serie de apuntes para guiar a la alumna[1] de
lenguaje Prolog en su forma de encarar la resolución individual de
ejercicios en dicho lenguaje.

El objetivo central de estos textos es describir una serie de caminos de 
pensamiento que han resultado exitosos a la hora de escribir los 
programas que aparecen en los parciales y finales de la materia 
Paradigmas de Programación.  El autor principal es César Ballardini 
<cballard@frsf.utn.edu.ar>, y una larga lista de colaboradores que 
seguramente vendrán :-)

[1]: En este texto se utilizará el género femenino para referirse a
quien estudie Prolog.  No se debe inferir ninguna intención sexista de
esto, y cada vez que se lea el género elegido, se deberá interpretar sin
hacer referencia a ningún sexo en particular.  Cada texto debe tomar una
decisión sobre el género de quien lo lee, y demasiadas veces se elige 
el masculino; la selección del género femenino aquí intenta corregir 
dicho desbalance.
 
** Debe leer las cuestiones introductorias

Los conceptos de término; cláusula; regla; cabeza y cola de una regla, y 
el algoritmo de control que usa el intérprete de Prolog le deben ser 
familiares.  Cualquier libro de Prolog, como por ejemplo:

  - Programación en Prolog, de Clocksin y Mellish
  - The Art of Prolog, de Shapiro
  - @@@ El libro de Tasistro

tienen en sus primeros capítulos las definiciones y ejemplos de estas 
cuestiones.

Asegúrese de entender cómo funciona Prolog cuando recorre su base de
reglas y/o hechos.  Esto es crucial para el desarrollo de los programas
en un inérprete que se comporta tan diferente de lo que la alumna
seguramente ha visto antes.

En el archivo 05-convenciones.txt se explica la notación que se seguirá 
para describir los predicados en el texto.

** Debe comprender como usar su entorno de trabajo Prolog

El entorno de trabajo está compuesto por las siguientes partes, desde el 
punto de vista de la alumna de Prolog:

  - el editor de programas
  - las facilidades de depuración

Algunos intérpretes tienen incorporado un editor de programas, y otros 
usan un editor externo.  La opción es más bien de gusto personal.  Una 
forma de trabajar que me ha dado muy buen resultado es usar un editor 
externo que manejo con soltura, utilizar la característica de la 
implantación que permite ejecutar cierto objetivo especial al inicio de 
un programa, y llamar al intérprete desde dentro del editor.

Las facilidades de depuración merecen un artículo aparte, para cada 
implantación.  El modelo de cajas de @@@ es una descripción de alto 
nivel del funcionamiento paso a paso del intérprete, y la alumna debe 
poner especial atención a esto.  La programación de computadoras tiene 
un componente de depuración que va desde un 40 á un 80% (si tomamos a la 
etapa de mantenimiento como un caso especial de depuración).

Algunos programas Prolog usan las características lógicas del motor para 
resolver los problemas de una manera declarativa y elegante.  En mi 
humilde experiencia, la mayoría de las veces la programadora lucha 
contra el motor de inferencias para lograr la secuencia de ejecución que 
tiene en mente.

Si la lectora tiene experiencia en el manejo de algún entorno Prolog y 
desea escribir un tutorial sobre el editor y las facilidades de 
depuración, su aporte será más que bienvenido.

Puede ver el caso de GNU Prolog en el archivo 02-depuracion-gprolog.txt


** Use mucho de programación funcional

Cuando una ve la solución al problema de calcular factoriales en Prolog
y la compara con la solución en Lisp, se aprecia la gran influencia que
tiene la programación funcional en la programación en Prolog.  Aproveche
esta circunstancia, ya que usted ha programado en Lisp antes.  Un truco 
sencillo para escribir muchos programas en Prolog es pensar primero como 
resolverlo en Lisp.  Si hay una forma de resolverlo de manera funcional 
pura y mediante algún algoritmo recursivo, es muy probable que una mera 
transcripción de dicho algoritmo sea también la solución en Prolog.  La 
mayoría de los programas que tienen que ver con listas sigue este patrón 
de pensamiento.


Puede ver que cada predicado Prolog en general tiene la forma de varias
cláusulas, cada una con una cabeza y una cola:

fac(0, 1).
fac(N, R) :- N1 is N - 1, fac(N1,R1), R is R1 * N.

Para entender como se ejecuta esto, debemos efectuar una "llamada", por 
ejemplo:

-? fac(4,X).

El motor del intérprete toma el predicado fac/2 y lo interpreta como si 
siguiera el siguiente seudocódigo:

Definir fac(Entrada, Salida)
	Si (Entrada == 0) Entonces
		Salida <- 1
		Retornar
	SiNo
		N1 <- N - 1
		fac(N1, R1)
		Salida <- R1 * N
		Retornar
	FinSi
FinDefinir

Estamos ignorando el caso de una llamada del estilo fac(X,6), o una del 
estilo fac(X,Y), por el momento.  Estos estilos de llamada en los cuales 
cualquier argumento, o todos ellos pueden ser argumentos de entrada y/o 
de salida son los estilos absolutamente declarativos, o más "puros" 
desde el punto de vista lógico.  Si bien tienen un gran atractivo por su 
elegancia, no son cruciales para resolver los ejercicios de parciales y 
finales, así que no le prestaremos tanta atención ---al menos al 
principio.


** Utilice programación guiada por las comprobaciones

La programación guiada por comprobaciones es aquella en la cual se 
escribe el código de forma modular, y cada modulo debe responder a un 
conjunto de comprobaciones escritas previamente.  

Dado un enunciado, se plantea una división en módulos del programa 
solución.  Cada módulo estará compuesto por uno o más predicados, que 
deben satisfacer un cierto criterio de correctitud.  Se procede a 
escribir casos de prueba ---pares de entradas/salidas correctas--- y se 
pone en su lugar la maquinaria necesaria para correr las comprobaciones 
de manera automática.  Hasta ahora no se ha programado ninguno de los 
predicados del módulo, sino que sólo se escriben "esqueletos" de los 
predicados para permitir correr la comprobación.

Una vez que la máquina de comprobar está en su lugar, se procede a 
escribir los predicados del módulo, y se corren las comprobaciones.  
Cuando todas las comprobaciones pasan satisfactoriamente, se da por 
concluída la tarea de desarrollo del módulo.  Esto se repite con cada 
módulo.

Al final de la escritura de los módulos, se toma a el sistema como un 
todo, y se escriben comprobaciones a nivel de sistema.  Estas 
comprobaciones se corren, y se depura hasta que todas pasan 
satisfactoriamente.

Note que al trabajar de esta manera se favorecen las soluciones basadas 
en predicados intermedio o auxiliares, que cada predicado haga una sola 
tarea, y que las interfaces entre predicados sean reducidas.

La programación guiada por comprobaciones no es lo mismo que prueba y 
error.  La programación guiada por comprobaciones exige que determinemos 
con anticipación la interfaz y responsabilidad (en la forma de lotes de 
pruebas) para cada parte importante de nuestro programa.  La prueba y 
error es un sistema de tanteos hasta que se termina el tiempo;  el 
tanteo carece de una manera de saber si ya logramos lo que necesitamos.


** Las cuestiones lógicas

La asignatura Paradigmas de Programación propone un conjunto de
primitivas "canónicas" que se pueden usar a lo largo de los ejercicios
de práctica, y en parciales y finales.  Toda otra primitiva de Prolog,
aún cuando forme parte del estándar ISO, no está permitida.  Consulte el
archivo @@@ 04-primitivas-canonicas.txt para un tratamiento más extenso
de esto.

Hay primitivas no lógicas, o sea, que tienen efectos no lógicos.  Todas
estas primitivas (con la excepción del is/2) están prohibidas en la
asignatura.  Sin embargo, resultan útiles para el trabajo en máquina. 
Por ejemplo, si deseamos escribir en la pantalla un resultado 
intermedio, la propia escritura en pantalla es de tipo no lógico, pues 
lo que se busca es efectivamente un efecto lateral: que los caracteres 
se muestren, y no comprobar la veracidad de un hecho.

A lo largo de estos textos se usarán aquellos predicados no lógicos que 
sean necesarios para que la alumna pueda "ver" como funciona su programa 
"espiando" los valores de ciertas variables durante la ejecución.

En un intérprete Prolog se deja en manos de la implementación la forma 
de expresar la meta de más alto nivel.  Cada implantación de Prolog 
escoge un mecanismo para decidir cuál será el objetivo a verificar 
cuando se cargue un programa Prolog desde un archivo.  Esto también es 
no lógico y dependiente de la implantación, y no entra en el contenido 
de la asignatura, pero se lo verá a los fines de facilitar el trabajo en 
máquina y las etapas de depuración y comprobaciones.


** Implantaciones de Prolog

Todo programa de computadora es una obra de autor en el sentido del 
artículo @@@ 17 de la Constitución Argentina, la ley 11.723 de derecho 
de autor, y @@@ poner las otras leyes y decretos relacionados.

O sea que la utilización de un programa de computadora es como la puesta 
en escena de una obra de teatro: el autor de la obra es el que impone 
una licencia de cómo se puede usar su obra.

Esto es independiente de sus características ténicas, o de la función 
para la cual fue escrito el programa.

Cuando debemos elegir un programa, la principal cuestión entonces es
cómo quiero usar el programa, y su consecuencia es la clase de licencias
que me puedo permitir aceptar.  Por ejemplo, si un programa se puede
usar en ámbitos educativos sin cargo pero para usarlo en ambientes
comerciales se hace necesario un desembolso importante, puede que me 
resulte inconveniente su aprendizaje: cuando quiera aplicar 
comercialmente lo que he aprendido, me veré a buscar otra alternativa y 
aprenderla a su vez.

Sin desmerecer el asunto del precio, en un ámbito educativo el criterio 
más importante debe ser la capacidad de aprender que me proporciona un 
programa que uso.  En el caso de una carrera universitaria en sistemas 
de información, el uso de programas cerrados es análogo a aprender 
mecánica manejando automóviles cuyo capot viene soldado del fábrica y es 
ilegal desoldar.

También de mayor importancia que el precio está la cuestión de la ética
del docente y de la alumna.  No estoy de acuerdo en que se deban usar
programas copiados sin respetar sus licencias para dictar una materia en
una universidad pública.  En mi opinión los alumnos no deberían aceptar
trabajar con programas que restrinjan sus libertades de aprendizaje.

Existen soluciones de software libre (http://www.gnu.org/@@@ 
free-software) apropiadas para el aprendizaje de Prolog.  Me centraré en 
estas soluciones cuando se requiera hacer cosas que dependan de la 
implantación.

La asignatura Paradigmas de Programación centra el aprendizaje de Prolog
en las características "puras" del lenguaje, o sea las que no implican
la aparición de "efectos no lógicos" o laterales.  Este subconjunto del
lenguaje Prolog no difiere en las implantaciones de los intérpretes 
particulares, razón por la cual no es tan importante cuál el el 
intérprete en particular que se elija para aprender.

A continuación hay una lista de implantaciones de Prolog para diferentes 
sistemas operativos, con su licencia y URL donde conseguir más 
información.

@@@

EOF