定理证明:如何优化包含"无用规则AND"的后向证据搜索;

时间:2014-08-29 03:46:15

标签: functional-programming ocaml proof theorem-proving proof-system

快速审核:

  • 推理规则=结论+规则+前提
  • 证明树=结论+规则+子树
  • 反向证据搜索:给定输入目标,尝试通过自下而上的方式应用推理规则来构建证明树(例如,目标是最终结论,应用规则后,它将生成新的列表在该处所的子目标)

问题:
给定输入目标(例如A AND B,C),假设我们首先在A AND B上应用规则AND,然后获得两个新的子目标,第一个是A,C,第二个是B,C
问题是AB没用,这意味着我们只能使用C构建完整的证明树。但是,我们有两个子目标,然后我们必须证明C两次,所以它确实效率低

问题:
例如,我们有A AND B,C AND D,E AND F,G,H AND I。在这种情况下,我们只需要D和G来构建一个完整的证明树。那么如何选择适用的规则?

这是Ocaml中的示例代码:

(* conclusion -> tree *)
let rec prove goal =                                          (* the function builds a proof tree from an input goal *)
  let rule      = get_rule goal in                            (* get the first rule *)
  let sub-goals = apply_rule goal in                          (* apply a rule *)
  let sub-trees = List.map (fun g -> prove g) sub-goals in    (* prove sub-goals recursively *)
  (goal, rule, sub-trees)                                     (* return proof tree *)

1 个答案:

答案 0 :(得分:1)

如果你想要最短(最浅)的证明,在这种情况下使用析取介绍并避免连词介绍,那么你可以看看像iterative deepening这样的技巧。例如,您可以按如下方式更改代码:

let rec prove n goal =
  if n=0 then failwith "No proof found" else
  let rule      = get_rule goal in
  let sub-goals = apply_rule goal in
  let sub-trees = List.map (fun g -> prove (n-1) g) sub-goals in
  (goal, rule, sub-trees)

let idfs maxn goal =
  let rec aux n =
    if n > maxn then None else
    try 
      Some (prove n goal)
    with Failure _ -> aux (n+1) in
  aux 1

如果你想避免为已经出现的子目标重新做证明,那么你可以使用某种形式的记忆(真正的一种简短的引理推测/应用)。例如,请参阅此question的答案,尤其是第二个答案,因为prove自然是递归的。

这些建议不涉及您选择应用规则的主题,即get_rule的编码方式。在实践中,许多选项都可用,您可能希望迭代它们。