以下程序中的变量存储了什么？

Question

total_item([],0).
total_item([_|Rest],N) :- total_item(Rest,C), N is C+1.

这个程序将一个数组作为输入并计算该列表中的项目总数。但我没有得到确切的变量 N 和 C 存储。任何解释将不胜感激。谢谢你

Answer 1

倒着读：

total_item([], 0).

total_item 将 0 映射到 []（与两者相关）。

total_item([_ | Rest], N) :- 
    total_item( Rest,       C    ), 
                       N is C + 1 .

C 映射到 Rest，C+1 映射到 [_ | Rest]——列表比列表 Rest 长一个元素。

查看以生成方式工作的最一般查询：

2 ?- total_item(L, C).
L = [],
C = 0 ;
L = [_G1464],
C = 1 ;
L = [_G1464, _G1467],
C = 2 ;
L = [_G1464, _G1467, _G1470],
C = 3 ;
L = [_G1464, _G1467, _G1470, _G1473],
C = 4 .

Answer 2

Will Ness 的回答应该让您清楚地了解该谓词定义。但是你可以从中学到更多东西。让我们跟踪一个简单的调用。这里我使用的是 GNU Prolog，但大多数 Prolog 系统都提供相同的跟踪功能：

| ?- trace.
The debugger will first creep -- showing everything (trace)

yes
{trace}
| ?- total_item([1,2,3], N).
      1    1  Call: total_item([1,2,3],_285) ? 
      2    2  Call: total_item([2,3],_354) ? 
      3    3  Call: total_item([3],_378) ? 
      4    4  Call: total_item([],_402) ? 
      4    4  Exit: total_item([],0) ? 
      5    4  Call: _430 is 0+1 ? 
      5    4  Exit: 1 is 0+1 ? 
      3    3  Exit: total_item([3],1) ? 
      6    3  Call: _459 is 1+1 ? 
      6    3  Exit: 2 is 1+1 ? 
      2    2  Exit: total_item([2,3],2) ? 
      7    2  Call: _285 is 2+1 ? 
      7    2  Exit: 3 is 2+1 ? 
      1    1  Exit: total_item([1,2,3],3) ? 

N = 3

(1 ms) yes

您可以在前四行中看到谓词导致列表遍历直到结束，只有在那时我们才计算 待处理N is C + 1 目标。列表中的每个元素都会导致一个未决的算术评估目标。这些未决目标必须存储在堆栈中，直到对total_item /2 谓词的递归调用终止。因此，计算大小为 N 的列表的长度需要与 N 成比例的空间（用于堆栈）。这个谓词定义不是尾递归。

但我们可以重写谓词，使其尾递归通过使用累加器来提高其空间复杂度。累加器是一个存储中间结果的参数，在这种情况下，是列表中元素数量的计数：

total_item(List, Total) :-
    total_item(List, 0, Total).

total_item([], Total, Total).
total_item([_| Rest], Total0, Total) :-
    Total1 is Total0 + 1,
    total_item(Rest, Total1, Total).

让我们追踪同一个目标：

| ?- total_item([1,2,3], N).
      1    1  Call: total_item([1,2,3],_285) ? 
      2    2  Call: total_item([1,2,3],0,_285) ? 
      3    3  Call: _382 is 0+1 ? 
      3    3  Exit: 1 is 0+1 ? 
      4    3  Call: total_item([2,3],1,_285) ? 
      5    4  Call: _435 is 1+1 ? 
      5    4  Exit: 2 is 1+1 ? 
      6    4  Call: total_item([3],2,_285) ? 
      7    5  Call: _488 is 2+1 ? 
      7    5  Exit: 3 is 2+1 ? 
      8    5  Call: total_item([],3,_285) ? 
      8    5  Exit: total_item([],3,3) ? 
      6    4  Exit: total_item([3],2,3) ? 
      4    3  Exit: total_item([2,3],1,3) ? 
      2    2  Exit: total_item([1,2,3],0,3) ? 
      1    1  Exit: total_item([1,2,3],3) ? 

N = 3

(1 ms) yes

请注意，当我们遍历列表时，辅助total_item/3 谓词中的第二个参数累加器是如何递增的。有了这个定义，就没有未决的目标，这意味着空间复杂度是 O(1) 而不是 O(N)。好多了。