如何在 Prolog 中编写条件规划？

Question

我尝试编写一个可以理解用 C# 编写的学生程序的 prolog 代码。现在我陷入了识别学生程序中“if”语句的过程中。例如： 以下是我期望学生提供的代码。

int d = int.Parse(Console.ReadLine());  // value d is inputted by user
int s = 0;

if (d>0)
    s = 2;
else if (d==0)
    s = 1;
else
    s = 0;

我将这段预期代码的目标定义为：

goal:- 
   hasVarName(Vid_s, s),
   hasVarName(Vid_d, d),
   hasVarValue(Vid_d, Vd),
   ((not(gt(Vd,0)); hasVarValue(Vid_s, 2)),           %eq: [Vd>0] -> [val_s = 2]
   ((gt(Vd,0); not(eq(Vd,0)); hasVarValue(Vid_s, 1)), %eq: [~(Vd>0)^(Vd=0)] -> [val_s = 1]
   ((gt(Vd,0); eq(Vd,0); hasVarValue(Vid_s, 0).       %eq: [~(Vd>0)^~(Vd=0)] -> [val_s = 0]

问题是如何在 prolog 事实和规则中表示上述学生代码，以找出任何可能的条件都满足目标。

我试图将学生代码的第一部分更改为如下所示的事实，但真的不知道如何将学生的“if”语句表示为 prolog 中的事实/规则（我想，我不应该更改它的序言'if'，对吧？）

hasVarName(varID_d, d)
hasVarValue(varID_d, val_d)   %it is unknown, so I represent it as symbol 'val_d'

hasVarName(varID_s, s)
hasVarValue(varID_s, 0)

另外一个，在我的目标中，当我进行比较时，例如gt(Vd,0)，我认为我不能使用序言大于运算符，Vd> 0 和 Vd @> 0 都不是因为 Vd 中的值实际上是输入的某个值由用户，但它表示为符号值（在本例中为：val_d）。

注意：使用上述目标，我认为如果将学生代码更改为以下代码，则可以满足定义的目标。

int d = int.Parse(Console.ReadLine());  // value d is inputted by user
int s = 0;

if (d>0)
    s = 2;
else if (d==0)
    s = 1;

或

int d = int.Parse(Console.ReadLine());  // value d is inputted by user
int s = 10;           // any random initialization

if (d>0)
{
    int x = 2;       // unnecessary step, but still Ok.
    s = x;
}
else if (d==0)
    s = 1;
else
    s = 0;

但同样，我需要帮助/了解如何在 prolog 中将此代码表示为操作/规则/事实以实现目标。

非常感谢任何帮助。

非常感谢

Answer 1

我猜你试图通过暗示来模拟 if-then-else，使用 以下布尔标识：

A -> B == ~A v B.

与其使用含意连词，更简单 使用析取在分支之间进行选择，并使用合取 沿着控制流。但是你排除了以前的 if 条件 仍然需要通过否定。

举个例子：

if (d>0)
   s = 2;
else if (d==0)
   s = 1;
else
   s = 0;

您可以使用 CLP( * ) 对其进行建模。添加额外的变量，以便 变量没有被覆盖，但这不是问题 比 sn-p 小。在 CLP( * ) 中，上述 sn-p 变为，我 为简单起见，我使用 CLP(FD)：

Welcome to SWI-Prolog (Multi-threaded, 64 bits, Version 6.3.0)
Copyright (c) 1990-2012 University of Amsterdam, VU Amsterdam
?- use_module(library(clpfd)).
?- [user].
that_if(D, S) :-
   (D #> 0, S #= 2;
    D #=< 0, D #= 0, S #= 1;
    D #=< 0, D #\= 0, S #= 0)
^D

在一个体面的 CLP( * ) 系统中，您可以任意实例化或 在查询中约束 D 或 S。例如，我们已经得到 在 CLP(FD) 中：

/* What conditions give result S #= 1 ? */
?- S #= 1, that_if(D, S).
S = 1,
D = 0 .

/* What results give condition D #= 1 */
?- D #= 1, that_if(D, S).
D = 1,
S = 2 ;
false.

/* What conditions give a result S #=< 1 */
?- S #=< 1, that_if(D, S).
S = 1,
D = 0 ;
S = 0,
D in inf.. -1.

/* What results give a condition D #>= 0 */
?- D #>= 0, that_if(D, S).
S = 2,
D in 1..sup ;
D = 0,
S = 1 ;
false.

再见

Answer 2

通常，语言实现需要一个抽象语法树，可以方便地指定实现我们允许表达的结构的语义操作。

您似乎跳过了构建语法树的阶段，并且（手动？）代表程序的中间级别。

如果您坚持这种中等级别的表示，您可以使用递归术语（实际上是抽象树），例如 if(Condition, Then, Else)，其中每个 var 依次是语法树。

否则，更实际的表示（通常应用于命令式语言），使用基本块（没有跳转的指令序列）的概念，然后是标签，来描述执行流程。

结果是一个图表，程序的行为由该表示的“拓扑”决定。

goal:- 
   hasVarName(Vid_s, s),
   hasVarName(Vid_d, d),
   hasVarValue(Vid_d, Vd),

   %eq: [Vd>0] -> [val_s = 2]
   ((not(gt(Vd,0)); hasVarValue(Vid_s, 2), goto(label(0))),

   %eq: [~(Vd>0)^(Vd=0)] -> [val_s = 1]
   ((gt(Vd,0); not(eq(Vd,0)); hasVarValue(Vid_s, 1), goto(label(0))),

   %eq: [~(Vd>0)^~(Vd=0)] -> [val_s = 0]
   ((gt(Vd,0); eq(Vd,0); hasVarValue(Vid_s, 0)), % the goto is useless here...

   label(0),
   .....

请注意，我没有注意正确描述您的示例程序，只是放置了跳转以显示这种可能性...

edit我认为general问题无法解决，相当于图灵机的halting problem。对于手头的特殊情况，没有循环，我会在 AST 上使用抽象解释来解决这个问题。 IE。计算有趣内容的解释器。

是否可行取决于您的目标程序的普遍性。您应该能够为每个条件点中涉及的每个变量划分整数域。事情变得迅速复杂......

具体来说，在 IF THEN ELSE 的条件点尝试对域进行分区。使用这种方法，让 Prolog 执行 IF 测试两个分支，传播值。但是，正如我所说，这并不容易......