在 Prolog 中使用最佳优先搜索解决 8 个难题

Question

正如标题所说，我必须制作一个 prolog 程序，使用最佳优先搜索解决 8 个难题，我是 Prolog 和 A.I. 的新手，所以我很难过。

现在我有的是移动规则：

%% move left in the top row
move([X1,0,X3, X4,X5,X6, X7,X8,X9],
     [0,X1,X3, X4,X5,X6, X7,X8,X9]).
move([X1,X2,0, X4,X5,X6, X7,X8,X9],
     [X1,0,X2, X4,X5,X6, X7,X8,X9]).

%% move left in the middle row
move([X1,X2,X3, X4,0,X6,X7,X8,X9],
     [X1,X2,X3, 0,X4,X6,X7,X8,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,X5,0,X7,X8,X9],
     [X1,X2,X3, X4,0,X5,X7,X8,X9]).

%% move left in the bottom row
move([X1,X2,X3, X4,X5,X6, X7,0,X9],
     [X1,X2,X3, X4,X5,X6, 0,X7,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,X5,X6, X7,X8,0],
     [X1,X2,X3, X4,X5,X6, X7,0,X8]).

%% move right in the top row 
    move([0,X2,X3, X4,X5,X6, X7,X8,X9],
     [X2,0,X3, X4,X5,X6, X7,X8,X9]).
move([X1,0,X3, X4,X5,X6, X7,X8,X9],
     [X1,X3,0, X4,X5,X6, X7,X8,X9]).

%% move right in the middle row 
move([X1,X2,X3, 0,X5,X6, X7,X8,X9],
     [X1,X2,X3, X5,0,X6, X7,X8,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,0,X6, X7,X8,X9],
     [X1,X2,X3, X4,X6,0, X7,X8,X9]).

%% move right in the bottom row
move([X1,X2,X3, X4,X5,X6,0,X8,X9],
     [X1,X2,X3, X4,X5,X6,X8,0,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,X5,X6,X7,0,X9],
     [X1,X2,X3, X4,X5,X6,X7,X9,0]).

%% move up from the middle row
move([X1,X2,X3, 0,X5,X6, X7,X8,X9],
     [0,X2,X3, X1,X5,X6, X7,X8,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,0,X6, X7,X8,X9],
     [X1,0,X3, X4,X2,X6, X7,X8,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,X5,0, X7,X8,X9],
     [X1,X2,0, X4,X5,X3, X7,X8,X9]).

%% move up from the bottom row
move([X1,X2,X3, X4,X5,X6, X7,0,X9],
 [X1,X2,X3, X4,0,X6, X7,X5,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,X5,X6, X7,X8,0],
     [X1,X2,X3, X4,X5,0, X7,X8,X6]).
move([X1,X2,X3, X4,X5,X6, 0,X8,X9],
     [X1,X2,X3, 0,X5,X6, X4,X8,X9]).

%% move down from the top row
move([0,X2,X3, X4,X5,X6, X7,X8,X9],
     [X4,X2,X3, 0,X5,X6, X7,X8,X9]).
move([X1,0,X3, X4,X5,X6, X7,X8,X9],
     [X1,X5,X3, X4,0,X6, X7,X8,X9]).
move([X1,X2,0, X4,X5,X6, X7,X8,X9],
     [X1,X2,X6, X4,X5,0, X7,X8,X9]).

%% move down from the middle row
move([X1,X2,X3, 0,X5,X6, X7,X8,X9],
     [X1,X2,X3, X7,X5,X6, 0,X8,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,0,X6, X7,X8,X9],
     [X1,X2,X3, X4,X8,X6, X7,0,X9]).
move([X1,X2,X3, X4,X5,0, X7,X8,X9],
     [X1,X2,X3, X4,X5,X9, X7,X8,0]).

（我知道使用列表有一种更简单的方法，但这对我有用）

我在互联网上找到的最好的第一个代码：http://www.cs.unm.edu/~luger/ai-final/code/PROLOG.best.html

但是在最好的第一个代码中，这个启发式函数没有运行：

go(Start, Goal) :- 
   empty_set(Closed),
   empty_sort_queue(Empty_open),
   heuristic(Start, Goal, H),
   state_record(Start, nil, 0, H, H, First_record),
   insert_sort_queue(First_record, Empty_open, Open),
   path(Open,Closed, Goal).

我假设是因为它没有在任何地方定义，我需要自己定义它，因为启发式会根据问题而改变。

所以我坚持使用“不合适的瓷砖”启发式来解决 8 谜题，因为它听起来比曼哈顿距离或其他任何东西更容易编码。但是现在我被困在如何编程上，我到处搜索如何比较列表和如何添加变量，我有点做了这个，我不知道这是否可行：

heuristic([],[],H).
heuristic([Head1|Tail1],[Head2|Tail2], H):-
   not(samePlace(Head1,Head2))->H1 is H + 1,
   heuristic(Tail1, Tail2, H1).

我的想法是它搜索开始列表的每个元素并将其与目标列表进行比较，然后如果它们不同，则将 1 添加到 H，即 H 表示不合适的图块数。

对于我还定义了“瓷砖在同一个地方的规则”：

samePlace([X,_,_,_,_,_,_],[X,_,_,_,_,_,_]).
samePlace([_,X,_,_,_,_,_],[_,X,_,_,_,_,_]). 
samePlace([_,_,X,_,_,_,_],[_,_,X,_,_,_,_]).
samePlace([_,_,_,X,_,_,_],[_,_,_,X,_,_,_]).
samePlace([_,_,_,_,X,_,_],[_,_,_,_,X,_,_]).
samePlace([_,_,_,_,_,X,_],[_,_,_,_,_,X,_]).
samePlace([_,_,_,_,_,_,X],[_,_,_,_,_,_,X]). 
(etc...)

但我当然会收到“错误：启发式/3：参数未充分实例化”，我认为这意味着我从未初始化 H。

我不知道其余代码实际上是如何工作的，但我知道最好的优先算法就像广度优先，但它会根据启发式对队列进行排序，而不是仅仅添加它。

我的问题是： - 我是在正确的轨道上，还是我完全看错了那里的“启发式”功能是什么意思？ - 我怎样才能初始化H？ - 我的“启发式”函数代码语法正确吗？

抱歉，帖子太长了，但规则确实规定我应该提供大量信息。 我希望你能帮助我，感谢任何帮助，所以如果你知道这样做的任何其他方式，请随时发布它们，我是菜鸟。

提前致谢。

Answer 1

(->)/2 在 Prolog 中已被引入以简化 if..then..else.. 逻辑建模，但与命令式语言有一个重要区别：如果没有 'else' 分支，它会在条件失败时失败失败。

现在你错过了 heuristic/3 中的 else 分支。这可能是有意的，但我认为如果 samePlace(Head1,Head2) 在某处为真，这将无法返回值，从而在调用代码中开始回溯。根据我的经验，这通常是导致后续出现奇怪错误消息的原因，就像您报告的那样。

另一个问题是，即使谓词成功，您也无法“返回”值：改为尝试

heuristic([],[],0).
heuristic([Head1|Tail1],[Head2|Tail2], H):-
   heuristic(Tail1, Tail2, H1),
   (   not(samePlace(Head1,Head2))
   ->  H is H1 + 1
   ;   H is H1
   ).