C++ 与 Prolog 的区别

2025年3月17日 | 阅读 7 分钟

在本文中,我们将讨论 C++Prolog 之间的区别。在讨论它们之间的差异之前,我们必须了解 C++ 和 Prolog 及其主要功能。

什么是 C++?

C++ 是由 Bjarne Stroustrup1983 年 开发的一种高性能通用语言,它扩展了 C 语言,加入了面向对象编程 (OOP) 功能。这种语言是静态类型的,然后进行编译,这意味着任何编写的代码在执行之前都会被翻译成机器语言。这有助于代码更快地执行。C++ 通常用于实现效率至关重要的程序。这是因为它允许程序员对系统资源和内存管理进行非常详细的操作。此类应用程序的一些示例包括操作系统、游戏引擎和实时系统。其多功能性和丰富性也是其优点,因为它在资源受限的应用和驱动复杂的软件系统方面很受欢迎。

C++ 的关键特性

C++ 拥有许多强大的功能,使其在系统编程和软件开发方面具有多功能性。

  • 面向对象编程 (OOP)C++ 最著名的特性之一是它对面向对象编程 (OOP) 的支持,在该模型中,开发人员基于现实世界的事物来构建模型。C++ 允许通过封装将数据和方法封装到对象中。因此,开发人员可以通过控制对象内部的访问来处理复杂性。继承使得新类可以继承现有类的属性和行为,这促进了代码的可重用性,从而减少了冗余。多态性使得对不同类的对象进行统一处理成为可能。因此,灵活性以运行时动态行为的形式实现。
  • 低级内存操作:C++ 为程序员提供了通过指针和动态分配/释放(例如使用 new 和 delete 操作)进行显式内存管理的明确可能性。由于 C++ 允许对内存进行低级控制,因此为非常高效和优化的程序打开了大门,包括在游戏引擎甚至嵌入式系统等性能关键型应用程序中。这种灵活性也有其弊端,我们的责任是仔细管理以避免内存泄漏和分段错误。
  • 泛型编程:C++ 中的模板是一种支持泛型编程的语言特性。它允许开发人员编写可以处理多种数据类型的函数和类。例如,一个函数模板可以对整数和浮点数进行操作,而无需代码重复,从而使代码更具可重用性和灵活性。
  • 标准模板库 (STL):C++ 最强大的组件之一是标准模板库。它为程序员提供了一组现成的数据结构,包括向量、列表、映射和集合,以及用于搜索、排序和操作数据的算法。最重要的是,STL 促进了代码的模块化和可重用性,从而提高了 C++ 编程的生产力。
  • 所有这些都使得 C++ 在广泛的编程需求方面非常高效、灵活和强大。

程序

示例

让我们举一个例子来说明 C++ 的工作原理。

编译并运行

输出

 
Hello, World!   

概述是什么?

Prolog(“逻辑编程”的缩写)是一种高级声明式编程语言,由 Alain ColmerauerRobert Kowalski 于 20 世纪 70 年代初开发。它基于形式逻辑,特别是高阶谓词逻辑,这使其区别于 C++ 或 Java 等传统的程序式或命令式语言。Prolog 是一种逻辑编程语言,它强调解决问题的“什么”而不是“如何”,这使其特别适合需要符号推理、知识表示和 人工智能 (AI) 应用的任务。

在 Prolog 程序中,开发人员定义事实、规则和查询来描述关系并得出结论。该语言的执行机制依赖于逻辑推理,根据这些事实和规则来评估查询。

Prolog 的主要特点

Prolog 的几个主要特点如下:

1. 逻辑范式

Prolog 以声明式编程为核心,在这种编程中,程序员使用事实和规则来描述问题,而无需显式地编写解决问题的步骤。Prolog 程序定义了问题,然后由 Prolog 推理引擎确定如何找到解决方案。

事实:这些描述了始终为真的关系或属性。例如

这个事实意味着 Mary 喜欢披萨。

规则:规则描述了依赖于条件的更复杂的关系。它们定义了一个头部和一个身体,使用 :- 表示“如果”。例如

这条规则规定,任何喜欢披萨的人也都喜欢食物。

查询:查询是关于已定义的事实和规则提出的问题。例如

此查询询问 Mary 喜欢什么,Prolog 将根据事实和规则推断出答案。

2. 回溯和模式匹配

Prolog 解决问题的底层机制是回溯。当发出查询时,Prolog 会遍历事实和规则,尝试匹配(统一)满足查询的模式。如果遇到死胡同或错误路径,它会自动回溯以探索其他解决方案。

例如,给定多个规则,Prolog 会按顺序尝试每一个规则。如果第一个规则失败,它将回溯并尝试下一个,直到找到匹配项或用尽所有可能性。

3. AI 和自然语言处理

由于其逻辑结构,Prolog 一直是 人工智能 (AI)自然语言处理 (NLP) 的基础语言。它能够表示知识,因为事实和规则使其成为专家系统、自动推理和解决复杂逻辑问题的理想选择。

在 AI 领域,Prolog 通常用于以下任务:

知识表示:Prolog 在建模领域中的关系、约束和层次结构方面表现出色。

推理引擎:Prolog 的基于规则的方法对于构建需要根据已知信息得出结论或做出决策的系统非常有效。

自然语言处理:由于其符号推理能力,Prolog 可以处理诸如解析和理解人类语言等任务,使其在聊天机器人开发或语言翻译系统中非常有用。

程序

让我们举一个例子来说明 Prolog 的工作原理。

输出

 
What does Mary like?
pizza
Who likes ice cream?
mary
Does John like any food?
Yes, John likes food.   

C++ 和 Prolog 的主要区别

Difference between C++ and Prolog

C++ 和 Prolog 之间存在一些主要区别。一些主要区别如下:

特性C++Prolog
内存管理第一种类型是手动内存管理,其中使用指针(new/delete)分配内存。不是针对对象本身,而是不存在零级内存管理;Prolog 引擎控制一切。
编译和执行在链接语言(例如使用 G++)中,编译器生成的代码实际上是机器代码。这些代码由 Prolog 引擎(可以是 swi-prolog 或 GNU-Prolog)进行翻译和处理。
类型系统编译时类型(必须在编译时声明所需的类型)。隐式(值的类型实际上是在运行时确定的)。
数据结构标准模板库 (STL) 中提供了全范围的模板,包括数组、列表、映射、集合等。列表、元组和其他现有结构,以及定义的(用户定义的)数据结构。
应用领域适用于系统编程、应用程序开发、视频游戏引擎和嵌入式系统。主要用于 AI、自然语言处理 (NLP)、专家系统以及需要某种形式推理的问题解决。
库和生态系统拥有精选的库和框架,以及实现系统级功能的坚实基础。生态系统相当有限,与 AI 和基于逻辑的问题解决环境密切相关。
典型用例操作系统和系统编程、计算机游戏、图形用户界面应用程序以及其他需要性能优化的应用程序。AI、NLP、知识表示、基于知识的系统,特别是专家系统。
性能由于内存和系统的低级操作而产生的效率。效率不如 C++;主要为逻辑而不是查询执行速度而构建。
学习曲线与其他环境相比,由于手动垃圾回收和模板等丰富功能的使用,它的学习曲线相对陡峭。与 LAML 结合使用时,对于那些尚未学习逻辑编程的人来说,学习曲线可能很陡;然而,反过来说,由于其声明性,它并不比经典的命令式编程难多少。
代码重用性鼓励代码重用和面向对象编程 (OOP)、模板、库以及其他方式。重用逻辑规则和事实的模块化,但不如 C++ 严格。
错误调试由于指针算术和内存操作(这些操作会增强效率)可能很困难。调试需要基本的逻辑步骤、跟踪和对回溯的理解。