Question

这不是一个家庭作业问题，而是一个考试学习指导问题。 Prolog Vs Haskell中的模式匹配有什么区别？

我做了一些研究，阅读背后的理论并没有真正让我对两者有充分的理解。我在Prolog中读到，模式匹配是不同的，因为它具有统一变量的能力，因此能够通过分辨率推断并吐出可能的答案

eg ?- [a,b] = [a,X]
   X = b

现在我不确定如何在Haskell中显示模式匹配。我知道Prolog中显示的上述相同查询在Haskell中不起作用，因为Haskell无法像Prolog那样统一。我记得在Haskell得到相同答案的地方，你必须通过警卫明确告诉它。

我知道我非常接近理解它，但是我需要有人为我分解Barney风格所以我可以完全理解它并向12岁的人解释它。这已经困扰了我很长一段时间，我似乎无法找到一个可靠的解释。

顺便说一句，上面的例子只是向你们展示我到目前为止所学到的东西，而我实际上是想找到答案。我的主要问题与上述例子无关，而是对两者之间差异的完整理解。

Answer 1

Prolog模式匹配基于统一，特别是Martelli-Montanari Algorithm（默认情况下减去发生的检查）。该算法匹配相同位置的值，一侧的绑定变量与另一侧的相应位置的值。这种模式匹配可以双向工作，因此在Prolog中你可以使用参数作为输入和输出。一个简单的例子，length/2谓词。我们可以使用它（注释解释查询）：

?- length([],0).      % is the length of empty list zero?
?- length([a,b,c],X). % what's the length of list consisting of a,b and c?
?- length(L,5).       % give me all lists that have length of 5

Haskell pattern matching是单向匹配，用于将变量绑定到给定值的不同部分。一旦绑定，它就会执行相应的操作（右侧）。例如，在函数调用中，模式匹配可以决定调用哪个函数。 e.g：

sum []     = 0
sum (x:xs) = x + sum xs

第一个总和绑定空列表，而第二个绑定至少一个元素的列表。基于此，给定sum <a list>，结果可以是0或x + sum xs，具体取决于sum <a list>是否与sum []或sum (x:xs)匹配。

Answer 2

Haskell和Prolog统一中的模式匹配之间的区别源于两种语言中变量的根本不同。

在Haskell中，变量包含值。具体价值观。这样的值可能尚未计算尚，甚至可能是⊥，但除此之外它是一个具体的值。在Haskell中，您不能接受变量，只能首先声明其值的某些属性。

因此模式匹配总是意味着具体值与包含一些变量的模式匹配。这种匹配的结果是失败或将变量绑定到具体值。在Haskell中，这进一步限制为避免需要进行一般比较，这意味着为匹配的术语定义了类Eq。

然而，在Prolog中，变量可能指的是一组可能的解决方案。变量可能出现在任何地方 - 也介于其他值之间。统一现在确保所述等式仍然成立并且结果以最佳方式表示，即计算最通用的统一者。


| ?- length(L,5).                      
L = [_,_,_,_,_]
| ?- length(L,5), maplist(=(E),L).
L = [E,E,E,E,E]

所以Prolog不会在这里回答L = [1,1,1,1,1]或L = [[],[],[],[],[]]这样的具体值，而是给出最常用的统一者作为包含所有具体值的答案。

Answer 3

没有人提到以下非常重要的区别。 Prolog中的模式匹配尝试用于谓词的每个子句，即使之前的一个匹配成功（除非通过 cut 停止）。但是在Haskell中，只有才会尝试匹配子句，直到第一次成功。没有尝试其他替代方案（除非比赛被后卫拒绝）。

Prolog的模式匹配在最普遍意义上建立了一个等式约束（详见@false的回答）。 分享是明确的：A=B, A=5也设置了B=5。这是可能的，因为Prolog的logvar可能尚未设置（即未实例化）状态。这使得 tying-a-knot 变得容易（实际上是一种基本的编程技术，即差异列表）。

在Haskell中，允许在语法级别仅一次定义任何变量。在Prolog中，logvar 设置只能一次<无法回复，但是它允许指向不完整的结构（数据），其中孔由其他尚未实例化的logvar表示，可以在以后的任何时间点设置。

在Haskell中，根据访问要求逐步充实了一个用保护递归定义的给定结构。在Prolog中，在变量的初始实例化之后，任何后续的统一都将变为对术语兼容性的验证以及可能的进一步（可能是部分再次）实例化（“填充” “漏洞明确地）。

Answer 4

添加到LeleDumbo的答案，我们可以说Prolog统一构建术语以及解构它们，而在Haskell中，构建阶段很方便地要求返回值

当然，这样的特性允许纯Prolog所谓的“双向”谓词，例如在DCG中被利用，有一些限制，可以用于解析和生成。

Answer 5

这是一个我在Prolog中感兴趣的例子，支持@chac（+1 btw）提及Prolog的统一“构建”我们昨天在prolog标签中遇到的术语：

swapPairs([],       []).
swapPairs([X],      [X]).
swapPairs([X, Y|T], [Y, X|R]) :- swapPairs(T, R).

这个谓词几乎没有“身体”。它只在头部和递归中使用其参数的统一。

正如@chac和@LeleDumbo所指出的，那是因为Prolog的统一是“双向的”。

这是一个温和的Haskell简介所说的：

Haskell中的模式匹配与逻辑中的模式匹配不同编程语言，如Prolog;特别是，它可以被看到作为“单向”匹配，而Prolog允许“双向”匹配（通过统一），以及评估中的隐含回溯机构。

模式匹配 - Prolog与Haskell

5 个答案: