複雑な条件分岐にサヨウナラ。ルールエンジンとして Prolog を使って複雑な条件をシンプルにしてみた

Qiita で下記記事を見つけて。

複雑な条件分岐にサヨウナラ。
PHPのルールエンジンRulerを使って複雑な条件をシンプルにしてみた
http://qiita.com/ritukiii/items/47443e0fb2988c1332b2

この記事を読みながら、
そういえばこの類の論理判定なら "Prolog" がお手の物では...?
と思いった。

Prologを思い出した。 P# でルール書いて、C# から呼び出して評価実行、とかやってみたら面白いかな? 複雑な条件分岐にサヨウナラ。PHPのルールエンジンRulerを使って複雑な条件をシンプルにしてみた on @Qiita https://t.co/fVpcjwrucF

— jsakamoto (@jsakamoto) October 28, 2015

"Prolog" とは?

"Prolog" (プロログ) とは、プログラミング言語のひとつ。
「○○は□□である」といった論理の定義を集積して、「△△は◇◇であるか?」のような問い合わせで駆動するプログラミング言語である。

例えば Prolog の実行環境で「ソクラテスは "人 (human)" である」と定義し (以下はその定義を行う実際の Prolog コード)、

human(socrates).

続けて「死ぬ運命(mortal)にある X とは "人" である」と定義しておく。

mortal(X) :- human(X).

ここまで済ませてのち、「ソクラテスは死ぬ運命にあるか?」とその Prolog 実行環境に "問い合わせ" することができ、

?- mortal(socrates).

すると、Prolog 実行環境は「ソクラテスは "人"」⇒「"人" は死ぬ」という定義の探索から、「ソクラテスは死ぬか?」の問い合わせに対し「Yes」と答えてくれる。

このように論理を積み重ねてプログラミングを作っていくのが Prolog の特徴である。

なので、先の Qiita の記事にあるような「結婚花子さんと結婚できるか?」のような論理問合せのルール定義を、Prolog で書くと、実に実直に記述できるのだ。

「結婚花子さんと結婚できるか?」は、具体的には以下のとおりに記述できる。



結婚可能の条件を列記したあと、求婚男性の名前と "スペック" をさらに定義し、結婚可能条件に適合する求婚男性を問い合わせする、という流れである。

Prolog ならではの面白さ

この作例では、結婚可能条件の定義で求婚男性のスペックを参照するように作成した。
しかし別の実装として、求婚男性のスペックを参照せず、直接、結婚可能条件の引数に、年収や身長等の特徴を記述することもできる。

しかしながらこの作例のように作っておくことで、複数名の求婚男性のスペックを定義してある中から、「結婚可能なのは誰か?」と問い合わせ、結婚可能な男性の名前を列挙することができる。

単に条件を満たすかどうかだけであれば、先の PHP のルールエンジンであるとか、Haskell などでもおそらくは Prolog 並みに容易に記述可能ではないかと想像される。
いっぽう、このように条件に適合するものを列挙する、ということをシンプルに記述・問い合わせできるのは Prolog の面白いところだと思う。

Web アプリからも使いたい!

さてこのように、ルールエンジンの DSL としても活用できる Prolog。
この Prolog を活用しつつ、「年収・身長・偏差値等々のパラメータを入力して、結婚花子さんと結婚できるかを判定する Web アプリ」を作ろうとしたら、どうすればよいだろうか。

ひとつの選択肢として、C# 等の .NET 言語による ASP.NET Web アプリ内で、同じく .NET 言語から呼び出し可能なクラスライブラリとして実装されている Prolog インタープリターを呼び出す、という方法がある。

ということで実際に実装してみた作例がこちら。

Using Prolog as rule engin on ASP.NET
https://sample-of-prolog-on-aspnet.apphb.com/ソースコードは GitHub 上で公開している。

https://github.com/sample-by-jsakamoto/UsingPrologAsRuleEngineOnASPNET/

上記 GitHub リポジトリに掲載の README に記載している「Deploy to heroku」や「Deploy to Azure」ボタンから、皆さんご自身の Heroku 又は Azure Web Apps アカウントに配置することも可能だ。

Prolog コードを記述した文字列を読み込んで解釈実行するインタープリターとしては当初は先のツイートのとおり P# を使おうかと思っていた。
だがライセンスが不明であり NuGet パッケージにもないことから P# の採用は見送り。
nuget.org で "Prolog" をキーワードに検索すると数件ヒットするが、諸事情の結果、自分が sourceforge から fork した C#Prolog を採用。

C#Prolog を「PM>Install-Package CSProlog -pre」でプロジェクトに追加したら、

1. PrologEngine オブジェクトを new して、
2. 次に ConsultFromString() で定義を読み込ませ、
3. 最後に GetFirstSolution(引数:問い合わせの Prolog コード文字列) を呼び出して、適合するものがあったかどうかの結果を取得する、

というシンプルな構造だ。

結婚可能判定 Web アプリでも、(コメントも空行も含めて) たかだか 19行程度でこの動作が記述できている。
求婚男性のスペックを表す Prolog コードの文字列を組み立てているのに若干行数がかさんでいるほどだ。

このデモサイトでは、結婚可能条件を示す Prolog コードを Web フォーム上から送り込むようにしてある。
そのため、Web フォーム上のテキストエリアに入力されている Prolog コードを変更して、色々な結婚可能ルールを定義して試すことが可能だ。

さらにはソースコード入手の上、「※但しイケメンに限る」チェックボックスを追加してそのルールを実装するなど試してみると、より深く学べるかもしれない。

まとめ

ルールエンジンとして活用可能な Prolog。
Prolog を "極める" のは結構大変かもしれない (プログラミングのパラダイムシフトを求められると思うので)。

しかし、
新たにルールエンジンライブラリの使い方を学ぶコストを払うのであれば、
ルールエンジンとして使える程度までに Prolog を学ぶコストといい勝負かも、
と思った次第。

実際、自分は今回は採用しなかったが、Unity 向けに UnityProlog なるものもあるようなので。

なお、ideone.com でも Prolog はサポートされてる。
つまり「Prolog の処理系持ってない」「インストール面倒」という方でも、インターネット接続さえあればいつでもどこでもブラウザ1本で Prolog を試すことができる。
ご参考まで。

Happy Coding! :)