关于Prolog中复杂术语的概念问题

Question

我刚刚开始在大学学习Prolog，我有一个概念问题，我没有找到任何具体的答案：

我想要将这种语言的“哲学”内化，所以我想非常准确地理解复杂的术语是什么（或复合词）。到现在为止，我已经读到一个复杂的术语是一个仿函数而且它是正统的。我可以使用这样的复杂术语构建知识库：

love(john, sarah).

让我们说现在，我可以输入任何可能的字符串对作为“爱”的参数，除非字符串对是“john，sarah”，否则它将是假的。是的，所以对仿函数及其论证的“问题”是真的还是假的，这取决于我是否在我的知识库中特别说过，或者Prolog是否能够根据他使用规则，统一等信息来推断它

是的，从这里开始，我理解一个复杂的术语表示n个实体之间的关系是 true或false 。我不明白的是：

vertical(line(point(X,Y),point(X,Z))).

我明白什么点（X，Y）。确实。它说任何实体都通过“点”与任何其他实体相关。我不明白的是点（X，Y）如何成为线的参数！到目前为止，一个复杂的术语只是说实体是否相关。我可以理解它是一个“传统函数”，如果实体是相关的，则返回true或false。但这怎么可能是线的论点？理论上，“线”有2个参数（实体），它会说它们是否相关。现在，参数的值是真还是假？

我能理解“点（X，Y）”正在创建一个对象“点”。所以行的参数是一个“点实体”。但到目前为止，这并不是我读过的关于复杂术语的内容，所以我希望能够通过技术定义来解释嵌套案例。

（如果我使用了错误的术语或定义，我很抱歉，我是Prolog的新手）

谢谢！

Answer 1

  

我理解一个复杂的术语表示n个实体之间的关系在理论上是真或假[line]，有2个参数（实体），它会说它们是否相关。

遗憾的是，您对“复杂术语”的解释是错误的。 Prolog使用这些术语来表示“程序”和“数据”，因此术语的解释取决于它出现的上下文以及如何使用它。

考虑你的第一个例子：

love(john, sarah).

从最后的时期（以及您在知识库的上下文中提到这一点的事实），我们知道这必须作为Prolog文件中的顶级构造出现。这些术语定义了谓词的子句。这些是“程序”：这个术语定义谓词love/2的一个子句（/2是术语的常用Prolog表示法，即参数的数量）。我们可以通过“调用”它来将其用作“程序”：

?- love(X, Y).
X = john,
Y = sarah.

在这个“程序”上下文中，我们可以说love/2是两个术语之间的关系。

但在第二个示例中，line字词不出现在顶层。它嵌套在vertical/1术语中：

vertical(line(point(X,Y),point(X,Z))).

这意味着定义的“程序”是vertical/1，在术语上是一个单一的关系。 （将它称为“一组术语”更自然。在这个例子中，“垂直线的集合是两个点具有相同 X 坐标”的所有线的集合。） line/2 不被定义为关系;它只是未解释的数据。我们可以致电vertical/1：

?- vertical(T).
T = line(point(_G921, _G922), point(_G921, _G925)).

但不是line/2：

?- line(P1, P2).
ERROR: toplevel: Undefined procedure: line/2 (DWIM could not correct goal)

摘要：只有“顶级”字词定义谓词，只有这些字词才能被解释为关系。程序中出现的其他术语只是关系所涉及的“数据”。

Answer 2

这是一个很好的问题，因为Prolog许多Prolog初学者来自命令式语言的背景，这是一个基本的混乱点。我在学习Prolog时的建议通常是，＃34;忘记（几乎）你所学到的关于编程的一切，并从基础知识开始＃34;。

Prolog建立在可以包含零个或多个参数的术语上。 foo是一个没有参数的术语。 foo(A, B)是一个带有两个参数的术语。 foo(bar(X), bah(Y,Z))是一个带有两个参数的复杂术语（称为foo/2），其参数由术语bar/1（有一个参数）和bah/2（有两个参数）组成

即使谓词子句是Head :- Body形式的术语，也可以是规范形式的':-'(Head, Body)。当这种术语在Prolog程序中声明（在文件中静态声明，甚至动态声明）时，Prolog将其识别为谓词，因为Prolog为某些术语赋予了特殊含义，{{{在这种情况下，1}}用于谓词子句定义。但如果没有这种背景，:-仍然只是一个术语＆＃34;。

在Prolog中，除了预定义的术语（例如':-'(A, B)，运算符等）之外，程序员定义的术语的语义仅取决于程序员决定的内容和上下文（查询？断言？另一个术语？），用于他们的程序。

  

我明白什么点（X，Y）。确实。它说任何实体都通过＆＃34; point＆＃34;。

与任何其他实体相关

在Prolog中，:-是一个带有两个参数（point(X, Y)）的术语，除了程序员决定之外没有任何语义含义（没有＆＃39;＃34;做＆＃34;任何事情）然后他们在程序中使用它。如果我在Prolog提示符下输入point/2，如下：

point(X, Y)

Prolog将此视为查询，并尝试查找与?- point(1, 2). 匹配的事实或规则，并允许其成功。但是，如果我输入了：

point(1, 2)

Prolog只是看到?- foo(point(1, 2)). 上的查询查找与foo/1匹配的事实或规则，foo(_)是＆＃34;只是一个术语＆＃34;没有进一步的解释，除非有一个谓词子句将它放在一个上下文中。例如，如果point(1, 2)我的数据库中只有一个事实foo/1而且foo(a).没有规则，foo/1会失败，因为Prolog会尝试将术语foo(point(1, 2)).（带有零参数的术语）与术语a（带有2个参数的术语）匹配，并且会失败，并且没有其他选择可以尝试。如果我有point(1, 2Y)的条款看起来像这样：

foo/1

然后，通过将foo(X) :- X = point(A,B), ... % do some things involving A and B 与foo(point(1,2))统一，查询X将匹配此条款的标题，然后此子句的第一行将统一point(1,2)并统一{{在此上下文中，1}}和point(1, 2) = point(A, B)等A = 1不会以任何方式调用或执行。

假设我有以下B = 2条款：

point/2

现在，如果我查询foo/1，foo(X) :- call(X), ... 将尝试调用 foo(point(1, 2)).（将其作为查询执行），Prolog将尝试查找事实或与foo/1匹配的规则。

  

我不明白的是点（X，Y）如何成为线的参数！

请记住，这只是一个术语。除非在特定上下文中使用，否则它没有语义。直到你在Prolog中以某种方式运用这个术语，除了程序员的头脑之外没有任何意义。程序员可以决定定义术语point(1, 2)，该术语表示从点point(1, 2)到点line(A, B)的行。如果我们有一个术语，我们想在两个坐标A上定义一个点，我们也可以说B。通过程序员约定，这意味着，我从（point(X, Y)，line(point(X1, Y1), point(X2, Y2))）指向一条线，指向（X1，Y1）

  

到目前为止，一个复杂的术语只是说实体是否相关。

我不确定你为什么说＆＃34;直到现在＆＃34;。用户决定该关系是什么，以及如何组织（复杂）术语来表示该关系。当我们说X2时，Y2可以（由程序员自行决定）代表从line(point(X1, Y1), point(X2, Y2))到(X1, Y1)的一行。

  

我能理解它是一种传统功能＆＃34;如果实体是相关的，则返回true或false。

事实并非如此。该术语不形成传统功能＆＃34; 返回 (X2, Y2)或true。这只是一个术语，不会返回任何东西。正如我所提到的，在Prolog中，术语的行为确实取决于上下文。术语可以是查询，这意味着它被称为，而Prolog将尝试（通过先前声明的事实和规则/谓词）确定它是可证明的或真实的。在这种情况下，它将事实或规则与顶级术语仿函数名称相匹配。因此，如果您实际上查询 false，Prolog会查找与line(point(X1, Y1), point(X2, Y2))匹配的事实或规则并从那里开始。然后它会成功或失败，具体取决于它是否能够匹配事实，或成功完成规则。

  

但这怎么可能是线的论点？ ＆＃34;线＆＃34;从理论上讲，它有2个参数（实体），它会说它们是否相关。

line(_, _)是一个术语，根据程序员的惯例，代表从line(point(X,Y), point(X,Z))点到(X, Y)点的一行。

  

现在，论点＆＃39;值是真还是假？

不，这些论点根本没有任何值。它们只是定义程序员选择代表的东西的术语或结构。

  

我能理解＆＃34;点（X，Y）＆＃34;正在创建一个对象＆＃34;指向＆＃34;。

它不会创建一个对象。它只是一个代表横坐标(X, Z)和纵坐标X的点的术语。

  

因此，line的参数是一个＆＃34;点实体＆＃34;。

Y有两个参数，它们代表定义一条线的两个不同点（按照程序员的惯例）。如果它表示为line/2，那么＆＃34;形式＆＃34;没有指定点（程序员可以选择用列表表示一个点，例如line(P1, P2)，或者在这种情况下，用户定义的术语[X, Y]）。

  

但到目前为止，这并不是我所读到的关于复杂术语的内容，所以我希望能够通过技术定义来解释嵌套案例。

到目前为止，您对复杂的术语有什么看法？为了帮助解决这个问题，我们需要知道您所阅读的内容，这些内容似乎让您感到困惑。

<小时/> 您还没有显示任何上下文代码，所以让我们构建一些上下文来帮助理解这一点。我将选择将一个点定义为point(X, Y)，并将一行显示为point(X, Y)，其中line(P1, P2)和P1为点。因此，我也可以将行表示为P2。这是我作为程序员的选择。

如何在Prolog中定义有效点？我可以用术语line(point(X1, Y1), point(X2, Y2))来定义它。但point(X, Y)和X是什么？他们怎么定义？我可能会强制他们是数字。所以这是一个有效Y的规则：

point

在Prolog中我可以简化一下，因为我可以使用复杂的术语作为子句的头部：

valid_point(P) :-
    P = point(X, Y),   % a Point looks like point(X, Y)
    number(X),
    number(Y).

如果valid_point(point(X, Y)) :- number(X), number(Y). 和valid_point(point(X, Y))都是数字，那么X只会成功。如果您要问Prolog如果Y是一个有效点（查询(point(3, 5.2)，那么它会成功（例如＆＃34; true＆＃34;）。如果您要问Prolog是否{{1} }是一个点（查询valid_point(point(3, 5.2)).，它会失败（说＆＃34;假＆＃34;）。

现在让我们定义一条线。一条线由任意两点定义，因此我们可以将其表示为point(a, 3)一词，其中valid_point(point(a, 3)).和line(P1, P2)是不相同的有效点。因此，我们可以如下定义有效行。我将详细说明如何统一和使用术语：

P1

再次，Prolog让我使用复合术语来进一步简化：

P2

此规则表明valid_line(Line) :- Line = line(P1, P2), P1 = point(X1, Y1), % P1 is a valid point valid_point(P1), P2 = point(X2, Y2), % P2 is a valid point valid_point(P2), ( X1 =\= X2 ; Y1 =\= Y2 ). 和valid_line(line(point(X1, Y1), point(X2, Y2))) :- valid_point(point(X1, Y1)), valid_point(point(X2, Y2), ( X1 =\= X2 ; Y1 =\= Y2 ). 形成有效行，如果它们是有效点，且point(X1, Y1)和point(X2, Y2)不相等，或X1 }和X2不相等。

让我们继续更高层次的规则。如果线条有效并且其点具有相同的横坐标，则线条垂直。我们可以创建一个规则，Y1如果行参数是垂直的则成功，否则失败：

Y2

我们可以通过统一条款开头的横坐标来缩写：

vertical_line

在上述所有示例中，我将规则名称与数据结构名称分开。所以我通常vertical_line(line(point(X1, Y1), point(X2, Y2)) :- valid_line(line(point(X1, Y1), point(X2, Y2)), X1 = X2. ，但vertical_line(line(point(X, Y1), point(X, Y2))) :- valid_line(line(point(X, Y1), point(X, Y2)). 代表一条线的结构。没有理由他们必须分开，但它可以帮助避免混淆，如果他们是。即使它们是相同的，Prolog是否作为查询执行它将取决于上下文。例如，我可以定义一个规则valid_line/1，只有当参数是数字时才能成功：

line/2

然后我可以查询：

point/2

但是，如果我然后定义point(X, Y) :- number(X), number(Y). ：

?- point(1, 3).
true

?- point(a, 7).
false.

执行统一line/2时，这不会强制执行有效点（不调用line(P1, P2) :- P1 = point(X1, Y1), P2 = point(X2, Y2), ( X1 =\= X2 ; Y1 =\= Y2 ). ）。这是因为Prolog中的谓词不是函数，并且不会那样。如果我要查询，point/2它可能会产生错误，因为我试图用数字与P1 = point(X1, Y1)比较坐标。表达式line(point(a, 3), point(c, d))实际上是Prolog中的术语(=\=)/2。正如我上面提到的，当Prolog进行呼叫时，它位于顶级术语，在这种情况下是P1 = point(X1, Y1)，而'='(P1, point(X1, Y1))是＆＃34;只是一个术语＆＃34;并没有在这种背景下调用。我可以拨打'='但如下：

point(X1, Y1)

然后Prolog会更优雅地检查点的有效性（根据我定义的point/2谓词）。但我并不认为这与单独定义line(P1, P2) :- P1 = point(X1, Y1), call(P1), P2 = point(X2, Y2), call(P2), ( X1 =\= X2 ; Y1 =\= Y2 ). 谓词一样清晰。

Answer 3

在一个术语中，变量按名称​​唯一。所以，事实

vertical(line(point(X,Y),point(X,Z))).

仅根据P1，P2的ascissa的身份说明未解释的术语（line(P1,P2)）的属性。

现在，如果这有任何意义，它与特定的应用领域有关，但我们对此一无所知，排除了平庸的几何直觉......