需要帮助了解 Prolog 中的内容

Question

我是 Prolog 的初学者，发现在使用规则时很难理解回溯的工作原理。我什至不知道回溯是否适用于规则（想正确了解它）。

我有以下程序将列表中的所有偶数相加。我自己写的，但很难理解找到解决方案所需的步骤。

evenN(X):- (X mod 2) =:= 0.

sumEven([], 0).
sumEven([H|T], X):- evenN(H), sumEven(T,Y), X is Y+H.
sumEven([H|T], X):- \+evenN(H), sumEven(T,X).

输出:::

?- sumEven([1,2,3,4,5,6],X).
X = 12

需要帮助以更好地理解它。我尝试使用跟踪实用程序来理解输出，但我不明白，这就是为什么在这里问它。

问题：

1)

当我注释掉第二条规则（最后一行）时，它给了我失败的答案，因为 1 不是偶数，并且整个 sumEven() 失败，因为我理解 evenN() 失败。我的问题是：之后会发生什么？它会回到顶部并尝试 sumEven([], 0) 事实还是？我只是想知道会发生什么。

2)

当包含最后一行（第二条规则）并且第一条规则失败时，当它回溯时，它是否会寻找跟随它的另一个 sumEven() （就像第二条规则遵循失败的第一条规则的方式）或它回到顶部并测试 sumEven([], 0) 事实并从那里开始？

我需要了解在 prolog 中使用规则时它是如何回溯的，特别是在像这样的递归情况下。

3) 我在网上找到了以下代码（递归）。它将列表分为正面列表和负面列表。

% predicates
    split(list,list,list)

% clauses
    split([],[],[]).
    split([X|L],[X|L1],L2):-
        X>= 0,
        !,    
        split(L,L1,L2).

    split([X|L],L1,[X|L2]):-
        split(L,L1,L2).

Output :        

Goal: split([1,2,-3,4,-5,2],X,Y)

X=[1,2,4,2], Y=[-3,-5]

有人可以帮助我了解找到解决方案的工作方式吗？我的意思是我想逐步了解它是如何执行以提出解决方案的。

Answer 1

匹配子句按照它们在程序中出现的顺序进行尝试。在好的声明式 Prolog 程序中，子句的顺序不会改变程序的含义。这接近逻辑，其中析取是可交换的。 sumEven/2 有这个属性。不过，它的名字非常错误，因为 sum 是关系的第二个参数，而不是第一个参数。一个更好的名字会是例如 even_sum/2，你可能会想出更好的名字。 split/3 使用 !/0，它破坏了这个属性并让子句的顺序很重要。出于这个原因，本地 if-then-else ((->)/2 和 (;)/2) 似乎更适合这种情况。使用带有?- gtrace, your_goal. 的 SWI-Prolog 的图形跟踪器代替 trace/0，它还向您显示在哪些点上还有待尝试的替代方案。一般来说，从关系的角度思考并问：这个从句什么时候成立？它成立 if ... 等。这使得推理更大的程序成为可能，其中确切的执行流程可能更难理解。

Answer 2

看看你是否能掌握 Ivan Bratko 的“Prolog Programming for AI”。

他解释了 Prolog 为很好地满足目标而遵循的过程。

我将尝试逐个回答您的问题：

clause 1: evenN(X):- (X mod 2) =:= 0.
clause 2: sumEven([], 0).
clause 3: sumEven([H|T], X):- evenN(H), sumEven(T,Y), X is Y+H.
clause 4: sumEven([H|T], X):- \+evenN(H), sumEven(T,X).

问题：

1) 当我注释掉第二条规则（最后一行）时，它给了我失败的答案，因为 1 不是偶数，并且整个 sumEven() 失败，因为我理解 evenN() 失败。我的问题是：之后会发生什么？它会回到顶部并尝试 sumEven([], 0) 事实还是？我只是想知道会发生什么。

答：您注释掉第 4 条。Prolog 尝试满足目标，首先尝试第 2 条，但由于列表不为空而失败，然后尝试第 3 条，但在规则上失败1 当 H 为奇数时。现在它将尝试在第 3 条之后找到另一个子句（它不会回溯到第 3 条之前），由于您将其注释掉，该子句将失败，因此目标失败。

2）当最后一行（第二条规则）被包含，并且第一条规则失败时，当它回溯时，它是否会寻找跟随它的另一个 sumEven() （就像第二条规则遵循失败的第一条规则的方式一样) 还是返回顶部并测试 sumEven([], 0) 事实并从那里开始？

答：不，当第 3 条失败时它不会回溯，而是继续下一条第 (4) 条。

我需要了解在 prolog 中使用规则时它是如何回溯的，特别是在像这样的递归情况下。

A：如果规则 evenN(H) 成功，sumEven(T, Y) 使用 T 和 Y 从第 2 条再次开始整个过程​​。如果 sumEven(T,Y) 失败了一些原因，第 3 条将失败，Prolog 回溯并尝试第 4 条。如果当前调用是 sumEven([2,3,...],X) 并且 sumEven([3,...],Y) 由于某种原因失败, Prolog 将回溯并尝试在第 3 条之后找到另一个子句 sumEven([2,3,...],X)。

3) 我在网上找到了以下代码（递归）。它将列表分为肯定列表和否定列表。

clause 1:    split([],[],[]).
clause 2:    split([X|L],[X|L1],L2):- X>= 0, !, split(L,L1,L2).
clause 3:    split([X|L],L1,[X|L2]):- split(L,L1,L2).

有人可以帮助我了解找到解决方案的工作方式吗？我的意思是我想逐步了解它是如何执行以提出解决方案的。

A：我将使用较短的目标拆分（numlist，PosList，NegList），其中 numlist = [1,-1,2,-2]。非常粗略地，它的工作原理如下（它实际上使用一个堆栈来放置匹配的值，并且仅在它展开此堆栈时目标最终成功时才实例化变量 - 有关详细信息，请参阅 Bratko 书）：

第 1 条失败，因为 numlist 不为空。

第 2 条适用于： split([1|-1,2,-2],[1|L1],[Y|L2]) - 因为 1 >=0 PosList 现在将是 [1]，并且split 将应用于 numlist=[-1,2,-2] 的尾部。

第 1 条再次失败。第 2 条适用于 split([-1|2,-2],[-1| L1],[Y|L2]) - 由于 -1

第 1 条失败；第2条成功，PosList变为[1,2]，对numlist=[-2]应用split。

第 1 条和第 2 条失败；第 3 条成功，NegList 变为 [-1,-2]。 numlist尾部为空，第1条成功，返回PosList=[1,2]和NegList[-1,-2]。