请解释 Bubblesort Prolog 程序中的削减？答案

【问题标题】：Please explain the cut in the Bubblesort Prolog program?请解释 Bubblesort Prolog 程序中的削减？
【发布时间】：2013-12-03 11:46:39
【问题描述】：

我目前正在阅读 Bratko Prolog 书，并且正在研究冒泡排序程序。我似乎无法弄清楚为什么 cut(!) 是必要的。假设剪辑不存在，Prolog 会回溯，它怎么可能找到错误的答案？因为如果我把它删掉，Prolog 会先给我正确的答案，然后也会给出替代的错误答案。

在我看来，swap 怎么会返回一个未排序的列表？一个未排序的列表怎么可能达到目标bubblesort(Sorted, Sorted)。

当然，除非第一个列表也被更改...无法理解它。

Prolog BubbleSort 程序：

gt(X,Y) :- X > Y.

bubblesort(List, Sorted) :-
  swap(List, List1), !,           % A useful swap in List?
  bubblesort(List1, Sorted).
bubblesort(Sorted, Sorted).       % Otherwise list is already sorted

swap([X,Y|Rest], [Y,X|Rest]) :-   % Swap first two elements
  gt(X,Y).
swap([Z|Rest], [Z|Rest1]) :-      % Swap elements in tail
  swap(Rest, Rest1).

留下它给我的切口：

?- bubblesort([5,7,3,6,8,9,2,6], Sorted).

Sorted = [2, 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9] ;

Sorted = [2, 3, 5, 6, 7, 6, 8, 9] ;

Sorted = [2, 3, 5, 6, 7, 8, 6, 9] ;

Sorted = [2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 6] ;

我想我明白了，但我不确定。是不是在某个时刻，它回溯到swap(List, List1) 去第二个冒泡排序谓词并达到目标，这意味着两个列表排序相等？

在英语中，这是否意味着冒泡排序需要继续进行交换，直到无法再进行交换，然后才需要终止？或者这是否意味着每次成功的交换完成后，回溯该成功是没有用的？

【问题讨论】：

我认为你关于它为什么存在的第二个概念基本上是正确的。如果gt(X,Y) 失败，swap 将提供替代方案。即使gt(X,Y) 成功，该替代方案也将被退回。 bubblesort 谓词的结构方式，bubblesort 的每次迭代只是寻找swap 以找到下一次出现的必要交换并执行它。如果没有剪辑，您会从 swap 获得不符合所需条件的回溯。

标签： prolog bubble-sort prolog-cut

【解决方案1】：

有几种可能使目标swap(List, List1) 失败。 List 是长度为 0 或 1 的列表；或者它不包含两个紧随其后的元素，其中第二个小于第一个。

剪切的放置方式既剪切swap/2，又剪切bubblesort/2。

这是一个很好的例子，“深切”（切入swap/2）仍然可以很好地工作。但是，这种情况非常罕见。大多数时候，削减太多。大多数此类程序使用起来非常脆弱，如果已经给出了第二个参数，则更是如此。他们往往不是坚定的。

啊，我差点错过了：即使在这个程序中，我们也有 bubblesort(nonlist,L) 成功，或者 bubblesort([1|nonlist],L) 这可能不是故意的，会导致细微的编程错误。

这个程序没有呈现理想的逻辑编程风格还有另一个原因：bubblesort/2 的第二条规则单独阅读时说：一切都是排序列表`。要理解这一点，我们必须同时阅读这两个规则并将其缩小到Everything but ...。

在英语中，这是否意味着冒泡排序需要继续进行交换，直到无法再进行交换，然后才需要终止？或者这是否意味着每次成功的交换完成后，回溯该成功是没有用的？

这是适用于此的第一个程序含义。当然，将成功回溯到bubblesort/2 的第二个子句将是一个错误。

另一个非常不直观的细节不是特定于剪辑的，即除了数字之外，该程序还可以成功处理 bubblesort([1,1+1],L) 这样的表达式，这又可能导致细微的差异。

【讨论】：

【解决方案2】：

我只想补充一点，if-then-else 是一种比 !/0 更合适的语言结构来表达意图（而且我知道你没有自己选择 !/0这里）：

bubblesort(List0, List) :-
        (   swap(List0, List1) ->
            bubblesort(List1, List)
        ;   List0 = List
        ).

您也可以将-> 更改为*-> 以查看swap/2 的替代解决方案，即，如果您将其更改为：

bubblesort(List0, List) :-
        (   swap(List0, List1) *->
            bubblesort(List1, List)
        ;   List0 = List
        ).

然后你得到例如：

?- bubblesort([5,7,3,6,8,9,2,6], Ascending).
Ascending = [2, 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9] ;
Ascending = [2, 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9] ;
Ascending = [2, 3, 5, 6, 6, 7, 8, 9] .

如您所见，所有这些列表都没有减少，正如您已经预料到的那样。

【讨论】：