Question

这是this question about difference lists的后续问题。

通常，追加/ 3或conc / 3的内容如下：

append([], L, L).
append([H1|T1], L2, [H1|L3]):-
    append(T1, L2, L3).

这种递归的缺点是，当将长列表作为第一个参数时，它不能有效运行，因为整个列表需要在实际附加开始之前进行处理。

为了提高效率，我们可以使用不同的列表，只需要变量实例化，不需要递归来附加列表。

append_d(A1-Z1, Z1-Z2, A1-Z2).

问题在于，无论我在哪里寻找append/3谓词的定义，都使用前者，而不是所谓的更有效的替代方案。这是为什么？使用差异列表有什么缺点，他们不能证明效率提升是合理的吗？

Answer 1

我认为唯一的缺点是＃34;使用append的差异列表版本而不是经典的append/3是因为您可能没有开始的差异列表。换句话说，如果您有这样的列表：

[a,b,c]

而不是：

[a,b,c|Back]

...如果你想追加一些东西，你必须遍历它。

只要您要将列表附加到彼此，您确实会从一开始就使用差异列表。顺便说一句，在现代Prolog中，通常使用单独的列表参数和其余参数。以下是一些使用差异列表的SWI-Prolog库谓词：

这个清单绝对不是详尽无遗的。关键是这些谓词通过使用差异列表，允许您在固定时间内向列表的后面添加更多内容。

一旦你发现自己使用append/3在你正在编写的程序中附加列表，你应该考虑使用差异列表。至于缺点，只要你不需要附加列表，你需要携带一个你不能用于任何事情的额外论点：那么，只需一个列表就足够了。

此外，append/3，通常实现，可以做更多的事情，而不仅仅是追加列表。请尝试以下查询：

?- append(A, B, [1,2,3]). % split a list
?- append([1,2,3], Back, List). % make a difference list
?- append(Prefix, _, [a,b,c,d]). % list prefix
?- append(_, Suffix, [a,b,c,d]). % list suffix

等等。

良好使用差异列表的一个很好的例子是Prolog队列（参见this answer的底部，示例以简化形式被盗，来自＆＃34; Prolog的工艺＆＃34;由Richard O＆＃39;基夫）

后记

虽然你可以定义一个＆＃34;差异列表追加＆＃34;谓词，通常是不必要的，因为它只增加了一个间接层。假设我正在编写一个带有二叉树的谓词，并为您提供按顺序遍历产生的差异列表（列表及其后面）：

% tree_inorder_list(+Tree, -List, -Back)
tree_inorder_list(nil, List, List).
tree_inorder_list(t(X, L, R), List, Back) :-
    tree_inorder_list(L, List, [X|List0]),
    tree_inorder_list(R, List0, Back).

使用单独的谓词进行追加只会添加代码。

是的，这可以写成DCG而不是！看起来好多了：

tree_inorder(nil) --> [].
tree_inorder(t(X, L, R)) -->
    tree_inorder(L),
    [X],
    tree_inorder(R).

而不是查询：

?- tree_inorder_list(Tree, List, []).

您必须查询DCG版本：

?- phrase(tree_inorder(T), List).

您可以使用listing/1查看此DCG定义如何转换为Prolog谓词：

?- listing(tree_inorder//1).
tree_inorder(nil, A, A).
tree_inorder(t(D, A, E), B, G) :-
    tree_inorder(A, B, C),
    C=[D|F],
    tree_inorder(E, F, G).

true.

这与上面的差异列表定义相同（除了一个统一，C=[D|F]，没有内联）。

由于存在差异列表phrase/3，您可以在差异列表模式中的多个树上使用tree_inorder//1，并在固定时间内连接列表：

?- list_to_search_tree([c,a,b], A),
   phrase(tree_inorder(A), List, Back),
   list_to_search_tree([z,y,z,z,x], B),
   phrase(tree_inorder(B), Back).
A = t(b, t(a, nil, nil), t(c, nil, nil)),
B = t(y, t(x, nil, nil), t(z, nil, nil)),
List = [a, b, c, x, y, z],
Back = [x, y, z].

（感谢@WillNess建议添加此内容）

Answer 2

我实际上将这个问题重新表述为：

使用append/3而不是其他方法有什么缺点？

答案：频繁使用append/3通常表示您的数据结构存在问题，在这种情况下，您应退后一步并考虑使用DCG < EM>不是的

在使用DCG的情况下，重复使用append/3通常意味着二次开销这一事实将其改善为线性时间（总计所有操作）已经经常证明这一点。

此外，使用DCG通常会使您的代码更易于阅读，因为您需要跟踪更少的参数和更少的变量。

由于您现在已经发布了几个关于列表差异的相关问题，我建议您暂时忘记它们。在我看来，您用于学习Prolog的材料可能过于强调DCG，因此您很快就会遇到更难以解决的列表差异主题。

当试图使用append/3时，请始终考虑使用使用DCG 来描述列表！在我看来，他们在内部被编译为谓词，因为列表差异的原因现在不需要关注你。稍后您将更容易理解列表差异！

请注意，在使用DCG时，append/3不需要，因为非终结符所描述的列表的串联更自然地编写为例如： / p>

?- phrase((a,b), Ls).

其中a和b都是非终结符。请注意，(',')//2如何在DCG中读作“然后”，完全消除了对append/3的需求，并且无需尽快理解列表差异。

编辑：我想用出版物Teaching Beginners Prolog — How to teach Prolog中的引用来支持我的论点：

第二个错误是在课程中过早引入差异。很容易首先提出列表差异，然后才明确条款语法，但初学者对语法规则更加熟悉。

这绝对不是不是评论中要求的实证研究。尽管如此，我认为，在几十年内向至少3个不同国家的大学学生教授Prolog的Prolog老师的出版经验应该在某种程度上加以考虑，即使我们忽略了这个事实。我们有一个具体的初学者，他已经在过去2天内提交了关于列表差异的 3个不同的问题。

在Prolog的追加操作中使用差异列表的缺点是什么？

2 个答案:

后记