Prolog：在實現目標時的變量實例

Question

從Clocksin，Mellish編寫的Prolog（2003）中編寫時出現了問題。

假設我們用列表來從一個句子映射到另一個

change(keith, he). 
change(very, too). 
change(X, X). 

alter([], []). 
alter([H|T], [X|Y]) :- change(H, X), alter(T, Y). 

可能有人闡明變量是如何被實例化？我的書沒有特別深入這一點。

例如，使用跟蹤時：

Call: (7) alter([keith, is, very, cool], _G2676) ? creep 
Call: (8) change(keith, _G2756) ? creep 
Exit: (8) change(keith, he) ? creep 
Call: (8) alter([is, very, cool], _G2757) ? creep 
Call: (9) change(is, _G2759) ? creep 
Exit: (9) change(is, is) ? creep 
Call: (9) alter([very, cool], _G2760) ? creep 
Call: (10) change(very, _G2762) ? creep 
Exit: (10) change(very, too) ? creep 
Call: (10) alter([cool], _G2763) ? creep 
Call: (11) change(cool, _G2765) ? creep 
Exit: (11) change(cool, cool) ? creep 
Call: (11) alter([], _G2766) ? creep 
Exit: (11) alter([], []) ? creep 
Exit: (10) alter([cool], [cool]) ? creep 
Exit: (9) alter([very, cool], [too, cool]) ? creep 
Exit: (8) alter([is, very, cool], [is, too, cool]) ? creep 
Exit: (7) alter([keith, is, very, cool], [he, is, too, cool]) ? creep 
B = [he, is, too, cool] . 

我看到幾個內存地址的引用在規則中遇到ALTER時開放，爲和遞歸配對爲：

alter([is, very, cool], ???? tail of Z 

它似乎新的Y會取Z的尾部值，但由於Z只是對內存中某個點的引用，這些變量在返回之前如何賦值？同樣來自這種混淆的是，我無法闡明在alter謂詞中尾部X的值如何能夠「建立起來」，因爲它在那裏保留了來自變化謂詞的新值。

Answer 1

你正在帶來很多程序性的想法（「包袱」）來閱讀這個痕跡。讓我們試着用Prolog的眼睛閱讀它：

Call: (7) alter([keith, is, very, cool], _G2676) ? creep 

Prolog只是在這裏重申你的目標。您可以忽略生成的變量_G2676中的數字;它不是一個內存位置，生成這些變量名稱的方法因實現和平臺而異，在Prolog中沒有任何機制可以讀取任意內存位置，而且這些生成的變量編號在幾乎任何意義上都是無法訪問的。這只是一個內部簿記的事情。

你可能發出這樣的詢問：

?- alter([keith, is, very, cool], B). 

想想看這樣的。你在問Prolog，「證明alter([keith, is, very, cool], B)並告訴我B是什麼。」所以它會嘗試去做。

Call: (8) change(keith, _G2756) ? creep 

這裏發生了什麼事？ Prolog查看了您的查詢，並看到您正在使用alter/2。它用alter/2代替主體與主體的alter/2。快速Prolog的解剖課：

alter([H|T], [X|Y]) :- change(H, X), alter(T, Y). 
------------------- -------------------------- 
    "the head"     "the body" 

所以序言說，「來證明alter([keith,is,very,cool], B)我必須證明alter([H|T], [X|Y])與[keith,is,very,cool] = [H|T]和B = [X|Y]（Prolog的管理在合理的方式將這些變量名。）所以現在序言取代。 。與change(H, X), alter(T, Y)活動查詢除外，[H|T] = [keith|[is,very,cool]]和B = [X|Y]那麼得到的跟蹤印刷是：

Call: (8) change(keith, _G2756) ? creep 

現在Prolog必須查看它的第一個子句change/2，它發現change(keith, he)。所以Prolog說：「啊哈！X = he「然後打印：

Exit: (8) change(keith, he) ? creep 

序言現在說，」 OK，我只需要完成該查詢我開始了第二次前通過查看的alter/2的身體，這是下一步：

Call: (8) alter([is, very, cool], _G2757) ? creep 

嗯，就像以前一樣，序言現在正與alter/2的機構，以取代alter/2查詢並努力實現它，這意味着它現在必須證明：

Call: (9) change(is, _G2759) ? creep 

這一個稍微有趣，因爲change/2的第一個子句不匹配。 Prolog不能統一keith與is，所以它會失敗並進入第二個子句。它不能統一is與very，所以它移動到第三子句，並結合is與自身：

Exit: (9) change(is, is) ? creep 

重複此過程，遞給非常/太和/酷，然後Prolog的運行列表中進行成分和輸入您的基本案例alter/2：

Call: (11) alter([], _G2766) ? creep 
Exit: (11) alter([], []) ? creep 

如果你關注，你應該注意到，與匿名變量查詢行開始Call:，以表明Prolog是改變的問題，並在序言回答問題，該行以開頭。還有一些其他的東西可以開始，告訴你關於Prolog的執行模型的其他信息：Retry:和Fail:。但是你沒有在這裏，因爲你的查詢實際上是第一次嘗試。

從這裏開始，你只需要得到Exit，因爲一切都已經成功地統一了，Prolog基本完成了。但是，這是在「建設」正在發生的事情：

Exit: (11) alter([], []) ? creep 
Exit: (10) alter([cool], [cool]) ? creep 
Exit: (9) alter([very, cool], [too, cool]) ? creep 
Exit: (8) alter([is, very, cool], [is, too, cool]) ? creep 
Exit: (7) alter([keith, is, very, cool], [he, is, too, cool]) ? creep 

這裏發生的事情是，alter([], [])被證實，所以它返回到外來電（注意數字的存在，他們告訴你關於調用堆棧） ，這意味着Prolog現在已經證明alter([cool], [cool])是正確的，這意味着已經證明alter([very, cool], [too, cool])是真實的，等等。這只是人們期望的尾部遞歸。最後，輸出到您的查詢成功：

B = [he, is, too, cool] . 

所以，真的沒有內存地址被打開，在這裏，因爲你把它。

看來新的Y會取Z的尾部值，但由於Z只是對內存中某個點的引用，這些變量在返回之前如何賦值？

在「正常」編程語言中，您可以使用某些值調用某個函數，並且您將返回一個值作爲返回值。 Prolog不是一種正常的編程語言;你沒有定義函數，你正在定義關係。一個關係比一個函數的約束更少：有時你的參數是輸入，有時它們是輸出。 Prolog中的變量不是「引用內存中的點」。它們只是數據的名稱;他們可以是地面或免費取決於他們是否已經計算出來。

在Prolog，Prolog中的每一步評估都在尋找自由變量的綁定。這被稱爲統一並且是Prolog中的基本執行模型。當您發出像change(keith, X)這樣的查詢時，您正在要求Prolog證明change(keith, X)爲真，併爲您提供使其成立的值X. Prolog會查看並返回true, X = he。但你也可以問它change(X, he)和Prolog會看它，並說，true, X = keith。這是使它成爲關係而不是功能的一部分。你也可以說change(X, Y)，它會回來與true, X = keith & Y = he; X = very & Y = too; X = Y和結果的多樣性是另一種方式，你知道你正在處理關係，而不是功能。

因此，在Prolog中，變量不是「內存中的點」，它是名稱和值之間的綁定，Prolog能夠在評估中的任何一步建立綁定，而不僅僅是在或者在計算過程中，但也是在成功計算的過程中！

我敢打賭，如果你回頭看你的書，你會發現它有很多關於這方面的細節。它是那裏最好的Prolog書籍之一，它肯定會詳細介紹這些內容。但我希望這有助於！