在 Prolog 中解决和调试逻辑难题

Question

我正在尝试使用 Prolog 解决以下逻辑难题：

确定比赛中每位车手的姓名、每辆赛车的赞助商以及每位车手结束比赛的位置。

1. Flash Automotive 赞助的车手以第三名完赛。没有获得 Crank Motor Oil 赞助的霍华德没有以第五名完赛。
2. 瑞恩的姓氏不对，不是由 NAPA Auto Parts 赞助的。 Barry Straight 并非由 Fleet Bodyworks 赞助。
3. Crank Motor Oil 赞助的车手比姓氏不是 Element 的 Sydney 高一位。
4. 先生战车，名字不是亚当，获得了第一名。霍华德的位置比右先生低一位。
5. NAPA Auto Parts 赞助了获得第四名的车手，而不是 Barry。
6. 五位车手，排名不分先后，分别是第二名车手 Adam、Tredco Tires 赞助的车手、Mr. Right 和 Mr. Rafe。

使用与此处找到的方法类似的方法：http://www.anselm.edu/internet/compsci/faculty_staff/mmalita/HOMEPAGE/logic/aa6.txt

我想出了以下答案：

    race(Drivers) :- Drivers = [[howard,_,_,_],[barry,_,_,_],[ryan,_,_,_],
        [sydney,_,_,_],[adam,_,_,_],[_,straight,_,_],[_,chariot,_,_],
        [_,right,_,_],[_,element,_,_],[_,rafe,_,_],[_,_,flashautomotive,_],
        [_,_,crankmotoroil,_],[_,_,napaautoparts,_],[_,_,fleetbodyworks,_],
        [_,_,tredcotires,_],[_,_,_,1],[_,_,_,2],[_,_,_,3],[_,_,_,4],[_,_,_,5]],
        member([barry,straight,C,D], Drivers), C \= fleetbodyworks, 
            C \= napaautoparts, D \= 4,
        member([howard,_,G,H], Drivers), G \= crankmotoroil, H \= 5, H =:= X - 1,
        member([ryan,J,K,_], Drivers), J \= right, K \= napaautoparts,
        member([sydney,N,_,P], Drivers), N \= element,
        member([Q,chariot,_,T], Drivers), Q \= adam, T = 1,
        member([_,right,_,X], Drivers),
        member([_, _, _, crankmotoroil, DD], Drivers), DD =:= P + 1,
        member([EE,_,napaautoparts,HH], Drivers), HH = 4, EE \= barry,
        member([_,_,flashautomotive,LL], Drivers), LL = 3.

将其加载到 Windows SWI-Prolog IDE 中时，它不会出错，但在调试时会产生以下结果：

[debug] [1] 12 ?- race(X)
|    .
    T Call: (13) race(_G4168)
    T Fail: (13) race(_G4168)
false.

我显然对 Prolog 很陌生，但我想知道是什么可能导致它失败以及如何修复它（因为据我了解如何使用它的调试器在这种情况下不是很有帮助）。另外，有没有更简洁的方法来解决类似的逻辑问题？

Answer 1

您对“搜索空间”的表示不正确：在您链接的示例中，请注意只有 一个 值槽绑定到常量。在给定约束条件后，此类常量将有效地识别其他变量元素。

此外，让 Prolog 应用各个成员/2 执行的“排列游戏”，并且仅在 检查身份、差异等之后... 得到解决方案后，您可以尝试优化搜索过程向上移动检查，但总是在分配相关插槽之后...

一个不错的选择是使用数字字段，因此您可以以明显的方式应用算术来强制执行约束。所以，我试图修改你的代码：

race(Drivers) :-
    Drivers = [
        [_,_,_,1],
        [_,_,_,2],
        [_,_,_,3],
        [_,_,_,4],
        [_,_,_,5]
    ],
        member([barry,straight,C,D], Drivers),
        member([howard,_,G,H], Drivers),
        member([ryan,J,K,_], Drivers),
        member([sydney,N,_,P], Drivers),
        member([Q,chariot,_,T], Drivers),
        member([_,right,_,X], Drivers),
        member([_,_,crankmotoroil,DD], Drivers),
        member([EE,_,napaautoparts,HH], Drivers),
        member([_,_,flashautomotive,LL], Drivers),

    C \= fleetbodyworks, C \= napaautoparts, D \= 4,
    G \= crankmotoroil, H \= 5, H =:= X - 1,
    J \= right, K \= napaautoparts,
    N \= element,
    Q \= adam, T = 1,
%   DD =:= P + 1,
    HH = 4, EE \= barry,
    LL = 3.

注意注释行：如果取消注释，则没有可用的解决方案...注释掉限制是可用于这种简单模式的更简单的调试工具。

Answer 2

这是基于 CapelliC 回答的有效解决方案。在我最初误读了部分问题并忘记了一些规则的帮助下，因此修复了错误并在此解决方案中添加了其他规则。

    race(Drivers) :-
        Drivers = [
            [_,_,_,1],
            [_,_,_,2],
            [_,_,_,3],
            [_,_,_,4],
            [_,_,_,5]
        ],
            member([barry,straight,Barrysponsor,Barryplace], Drivers),
            member([howard,_,Howardsponsor,Howardplace], Drivers),
            member([ryan,Ryanlastname,Ryansponsor,_], Drivers),
            member([sydney,Sydneylastname,_,Sydneyplace], Drivers),
            member([adam,Adamlastname,Adamsponsor,Adamplace], Drivers),
            member([Chariotfirstname,chariot,_,1], Drivers),
            member([Rightfirstname,right,Rightsponsor,Rightplace], Drivers),
            member([_,element,_,_], Drivers),
            member([_,rafe,_,_], Drivers),
            member([_,_,crankmotoroil,Crankmotoroilplace], Drivers),
            member([Napaautopartsfirstname,_,napaautoparts,4], Drivers),
            member([_,_,flashautomotive,3], Drivers),
            member([Tredcotiresfirstname,Tredcotireslastname,tredcotires,Tredcotiresplace], Drivers),
            member([_,_,fleetbodyworks,_], Drivers),

    Barrysponsor \= fleetbodyworks, Barrysponsor \= napaautoparts, Barryplace \= 4,
    Howardsponsor \= crankmotoroil, Howardplace \= 5, Howardplace =:= Rightplace + 1,
    Ryanlastname \= right, Ryansponsor \= napaautoparts,
    Adamplace \= 2, Adamsponsor \= tredcotires,
    Adamlastname \= right, Adamlastname \= rafe,
    Sydneylastname \= element,
    Chariotfirstname \= adam,
    Rightfirstname \= adam, Rightplace \= 2, Rightsponsor \= tredcotires,
    Crankmotoroilplace =:= Sydneyplace - 1,
    Napaautopartsfirstname \= barry,
    Tredcotiresfirstname \= adam, Tredcotiresplace \= 2, 
    Tredcotireslastname \= rafe, Tredcotireslastname \= right.