如何实现not_all_equal / 1谓词

时间:2017-11-24 12:45:43

标签: list prolog predicate prolog-dif logical-purity

如何实现not_all_equal/1谓词,如果给定列表包含至少2个不同的元素,则成功,否则失败?

这是我的尝试(不是很纯粹):

not_all_equal(L) :-
    (   member(H1, L), member(H2, L), H1 \= H2 -> true
    ;   list_to_set(L, S),
        not_all_equal_(S)
    ).

not_all_equal_([H|T]) :-
    (   member(H1, T), dif(H, H1)
    ;   not_all_equal_(T)
    ).

然而,这并不总是最好的行为:

?- not_all_equal([A,B,C]), A = a, B = b.
A = a,
B = b ;
A = a,
B = b,
dif(a, C) ;
A = a,
B = b,
dif(b, C) ;
false.

在这个例子中,只有第一个答案应该出来,另外两个答案是多余的。

2 个答案:

答案 0 :(得分:5)

以下是SICStus | SWI使用library(reif)的部分实现。这肯定是正确的,因为当它无法继续时会产生错误。但它缺乏我们想要的普遍性。

not_all_equalp([A,B]) :-
   dif(A,B).
not_all_equalp([A,B,C]) :-
   if_(( dif(A,B) ; dif(A,C) ; dif(B,C) ), true, false ).
not_all_equalp([A,B,C,D]) :-
   if_(( dif(A,B) ; dif(A,C) ; dif(A,D) ; dif(B,C) ; dif(B,D) ), true, false ).
not_all_equalp([_,_,_,_,_|_]) :-
   throw(error(representation_error(reified_disjunction),'C\'est trop !')).

?- not_all_equalp(L).
   L = [_A,_B], dif(_A,_B)
;  L = [_A,_A,_B], dif(_A,_B)
;  L = [_A,_B,_C], dif(_A,_B)
;  L = [_A,_A,_A,_B], dif(_A,_B)
;  L = [_A,_A,_B,_C], dif(_A,_B)
;  L = [_A,_B,_C,_D], dif(_A,_B)
;
! error(representation_error(reified_disjunction),'C\'est trop !')

?- not_all_equalp([A,B,C]), A = a, B = b.
   A = a,
   B = b
;  false.

编辑:现在我意识到我根本不需要添加许多dif/2目标! 一个变量与第一个变量不同就足够了!不需要互相排斥!我仍然感到有点不安全,无法删除dif(B,C)目标...

not_all_equalp([A,B]) :-
   dif(A,B).
not_all_equalp([A,B,C]) :-
   if_(( dif(A,B) ; dif(A,C) ), true, false ).
not_all_equalp([A,B,C,D]) :-
   if_(( dif(A,B) ; dif(A,C) ; dif(A,D) ), true, false ).
not_all_equalp([_,_,_,_,_|_]) :-
   throw(error(representation_error(reified_disjunction),'C\'est trop !')).

答案完全相同......我想,这里发生了什么。这个版本是否较弱,不太一致?

答案 1 :(得分:4)

这是一种直截了当的方法,您可以保留

not_all_equal([E|Es]) :-
   some_dif(Es, E).

some_dif([X|Xs], E) :-
   (  dif(X, E)
   ;  X = E, some_dif(Xs, E)
   ).

以下是使用SWI-Prolog 7.7.2的一些示例查询。

首先,最常见的查询:

?- not_all_equal(Es).
   dif(_A,_B), Es = [_A,_B|_C]
;  dif(_A,_B), Es = [_A,_A,_B|_C]
;  dif(_A,_B), Es = [_A,_A,_A,_B|_C]
;  dif(_A,_B), Es = [_A,_A,_A,_A,_B|_C]
;  dif(_A,_B), Es = [_A,_A,_A,_A,_A,_B|_C]
...

接下来,OP在问题中提出的查询:

?- not_all_equal([A,B,C]), A=a, B=b.
   A = a, B = b
;  false.                          % <- the toplevel hints at non-determinism

最后,我们先将子目标A=a, B=b放在:

?- A=a, B=b, not_all_equal([A,B,C]).
   A = a, B = b
;  false.                          % <- (non-deterministic, like above)

很好,但理想情况下,最后一个查询应该确定性地成功!

输入library(reif)

First argument indexing 将第一个谓词参数的主要函子(加上一些简单的内置测试)考虑在内,以改善充分实例化目标的确定性。

这本身就不会 覆盖dif/2令人满意。

我们能做什么?与...合作 reified term equality/inequality - 有效indexing dif/2

some_dif([X|Xs], E) :-                     % some_dif([X|Xs], E) :-
   if_(dif(X,E), true,                     %    (  dif(X,E), true
       (X = E, some_dif(Xs,E))             %    ;  X = E, some_dif(Xs,E)
      ).                                   %    ).

注意新旧实施的相似之处!

上面,目标X = E在左侧是多余的。我们把它删除吧!

some_dif([X|Xs], E) :-
   if_(dif(X,E), true, some_dif(Xs,E)).

甜蜜!但是,唉,我们还没完成(还)!

?- not_all_equal(Xs).
DOES NOT TERMINATE

发生了什么事?

事实证明dif/3的实现阻止我们为最常见的查询获得一个很好的答案序列。要做到这一点 - 不使用其他目标强制公平枚举 - 我们需要调整dif/3的实现,我称之为diffirst/3

diffirst(X, Y, T) :-
   (  X == Y -> T = false
   ;  X \= Y -> T = true
   ;  T = true,  dif(X, Y)
   ;  T = false, X = Y
   ).

我们在谓词diffirst/3的定义中使用dif/3代替some_dif/2

some_dif([X|Xs], E) :-
   if_(diffirst(X,E), true, some_dif(Xs,E)).

所以,最后,以上是使用新some_dif/2

的查询
?- not_all_equal(Es).                     % query #1
   dif(_A,_B), Es = [_A,_B|_C]
;  dif(_A,_B), Es = [_A,_A,_B|_C]
;  dif(_A,_B), Es = [_A,_A,_A,_B|_C]
...

?- not_all_equal([A,B,C]), A=a, B=b.      % query #2
   A = a, B = b
;  false.

?- A=a, B=b, not_all_equal([A,B,C]).      % query #3
A = a, B = b.

查询#1没有终止,但具有相同的紧凑答案序列。 不可!

查询#2仍然是非确定性的。好的。对我而言,这是最好的。

查询#3已成确定性:现在更好!

底线:

  1. 使用library(reif)来驯服过多的非确定性,同时保持逻辑纯度!
  2. diffirst/3应该进入library(reif):)
  3. 编辑:使用更为一般(评论建议; thx!)

    让我们如此概括some_dif/2

    :- meta_predicate some(2,?).
    some(P_2, [X|Xs]) :-
       if_(call(P_2,X), true, some(P_2,Xs)).
    

    some/2可以与diffirst/3以外的其他谓词一起使用。

    此处not_all_equal/1的更新现在使用some/2代替some_dif/2

    not_all_equal([X|Xs]) :-
       some(diffirst(X), Xs).
    

    上面的示例查询仍然给出相同的答案,所以我不会在这里显示。