Question

在Prolog中编程时，我经常编写谓词，当所有参数被实例化时调用其行为应该是半确定性的（否则其行为应该是非确定性的）。

这个的具体用例是我的谓词walk/3，它实现了图形遍历。由于两个顶点之间可以存在多个路径，因此实例化(+,+)会在true之后提供多个选择点。然而，这些都是无用的。出于性能原因，调用代码必须明确使用once/1。

%! walk(+Graph:ugraph, +StartVertex, +EndVertex) is semidet.
%! walk(+Graph:ugraph, -StartVertex, +EndVertex) is nondet.
%! walk(+Graph:ugraph, +StartVertex, -EndVertex) is nondet.
%! walk(+Graph:ugraph, -StartVertex, -EndVertex) is nondet.

半决定论可以通过在调用上下文中使用once/1来强制，但我想将半决定论作为谓词walk/3的属性来实现，而不是作为必须的东西每次被召唤时都要特别对待。

除了对代码美学的关注之外，调用上下文不必总是知道它对walk/3的调用是否是半确定性的。例如：

%! cycle(+Graph:ugraph, +Vertex) is semidet.
%! cycle(+Graph:ugraph, -Vertex) is nondet.

cycle(Graph, Vertex):-
  walk(Graph, Vertex, Vertex).

我已经提出了以下解决方案，它可以产生正确的行为。

walk_wrapper(Graph, Start, End):-
  call_ground_as_semidet(walk(Graph, Start, End)).

:- meta_predicate(call_ground_as_semidet(0)).
call_ground_as_semidet(Goal):-
  ground(Goal), !,
  Goal, !.
call_ground_as_semidet(Goal):-
  Goal.

然而，这种解决方案存在不足之处：

它不够通用，例如有时候ground应为nonvar。
它不是样式，每次使用时都需要额外的谓词包装。
它可能还有点效率不高。

我的问题是：是否还有其他方式可以在Prolog中对通常出现的（非）确定性模式（如此处描述的模式）进行一般/高效/风格编程？

Answer 1

您应该尝试将双重否定视为失败。是的，基本目标只能是对或错，因此不应留下任何选择点。让我们假设有一个非循环图，以使事情变得简单：

如果我使用此代码：

edge(a, b).         edge(a, c).
edge(a, d).         edge(b, c).
edge(c, d).         edge(c, e).
edge(d, e).

path(X,X).
path(X,Y) :- edge(X,Z), path(Z,Y).

Prolog系统现在将为封闭查询保留选择点：

?- path(a, e).
true ;
true ;
true ;
true ;
true ;
false.

我认为推荐的方法是消除这些选择点，尽管如此，但谓词却多种多样，是在Prolog中使用所谓的元编程。

元编程有时也被贬义为非逻辑程序设计，因为它基于非逻辑程序谓词，例如ground / 1，！/ 0或（+）/ 1。但是让我们打电话在不影响声明性的情况下进行元编程。

您可以按以下方式编写包装器smart / 1，与您的call_ground_as_semidet / 1相同，但有一点细微差别：

smart(G) :- ground(G), !, \+ \+ G.
smart(G) :- G.

Prolog系统将不再为封闭查询留下选择点：

?- smart(path(a,e)).
true.

\ + \ +超过一次的优点是，前者确实不仅不留下任何选择点，而且消除了足迹。它有时称为Prolog的垃圾收集元谓词。

Answer 2

不是答案，但评论太长了。请记住，我不确定我完全理解，所以我想先重新陈述你的问题。

以图表为例。您希望能够使用相同谓词的相同调用来询问以下问题。

给出图表，

问题1 ：顶点B是否可以从顶点A到达（不知何故）？ - 是或否

问题2 ：哪些顶点可以从A到达？ - 通过回溯枚举

问题3 ：从哪个顶点可以到达？ - 通过回溯枚举

问题4 ：哪个A和B存在哪个B可从A到达？ - 通过回溯枚举

我可能在这里错了，但似乎回答问题1和问题2可能采用不同的搜索策略而不是回答问题3？

更一般地说，你想要说一句：如果我有一个是或否的问题，成功或失败。否则，列举答案。

我遇到了麻烦：你将如何处理两种不同的类型的答案？有哪些情况你事先不知道你需要哪种答案？（如果你事先知道，你可以使用once(goal)，就像你自己说的那样。）

PS：显然有setof/3，如果没有答案则会失败，或收集所有答案。在某些情况下，您想知道某些的答案，但您不想收集所有答案吗？由于答案的大小和数量，这是一个效率问题吗？

Answer 3

不是答案，而是建议。也许我错过了你的问题。我认为您试图通过强制谓词不确定来解决性能问题。这个问题毫无意义：如果p(X)是非确定性的（多个解决方案），则p(X),!是确定性的（仅限第一个解决方案）。

您不应该通过更改程序逻辑或谓词可逆性来解决性能问题。我建议采用不同的方法：

首先，利用prolog索引。例如：

cycle(+Graph:ugraph, +Vertex)

与（性能方面）不同：

cycle(+Vertex, +Graph:ugraph)

您应该在网上找到关于prolog索引（和性能影响）的文档。

其次，针对同一问题编写多个实现。每一个都将针对不同的案例优化性能。然后，编写一个谓词，为每个案例选择最佳实现。

在Prolog中实现经常出现的决定论模式

3 个答案: