让订单进入谓词解析答案

【问题标题】：Getting an order into predicate resolution让订单进入谓词解析
【发布时间】：2012-11-22 14:48:20
【问题描述】：

查看以下目标（我正在使用 swi-prolog 和 Markus Triska 的 clpfd）：

result(Input,Result) :-
    Input #> 10,
    Result=decline.
result(Input,Result) :-
    Input in 0..20,
    Result=offer.

可能的查询如下所示：

?- result(15,B).
B = decline ;
B = offer.

我想添加一个订单或某种解决方案优先级。如果“拒绝”是对Input=15 的有效响应，则不应再考虑第二个目标，因此只有B=decline 是解决方案，而不是B=offer。

我知道我可以添加!/0，但反过来就不行了。给我这个谓词的所有可能答案。

考虑到这个例子，Result=offer 应该只对 Input 0..10 成立，否则应该触发更高的先前下降目标。

当我尝试考虑谓词中的顺序时，我是否认为过于迫切？

【问题讨论】：

我也知道我当然可以更改 Input 变量的约束，但这不应该是解决方案。
谓词的子句中有顺序。我认为改变 Input 变量的约束是这里的解决方案。
是的，你的想法很程序化，但这本身就是一个问题。为什么要使用 CLP/FD？按照您的设置方式，它看起来不像是一个约束和生成程序，只是一个普通的生成和测试程序。
此外，您的要求似乎是矛盾的：“如果“拒绝”是对Input=15 的有效响应，则不应再考虑第二个目标”意味着“所有可能的答案”应该只是 @ 987654330@，对吧？
嗯，不完全是，应该如下：Result=decline if Input in 11..sup and Result=offer if Input in 0..10

标签： prolog clpfd

【解决方案1】：

这里有几个问题，我们先从最明显的开始：

建模问题

你有一个关系（result/2 可能不是最好的名字），并且这个关系应该在decline 和offer 应该为真时建模。在阅读你的程序之前，我更喜欢问 Prolog：

?- 结果（X，拒绝），结果（X，报价）。 X 在 11..20 ; 错误的。

因此，对于从 11 到 20 的值，您的关系是不明确的。如果您要做出决定，请先修复此关系。其实，我会从

一个更好的关系名称，表明它是一个关系
没有命令式措辞（如Input 或命令式）
更紧凑的公式，您的程序中不需要那么多(=)/2 目标。相反，你可以这样写：

heigth_decision（我，拒绝）：- 我#

CLP 中的答案和成功与解决方案

还有一个更根本的问题。这实际上要严重得多，因为到目前为止给出的所有 SO 答案都完全忽略了这一方面。这是关于答案和成功的概念，另一方面是解决方案的概念。

当您在 Prolog 中提出查询时 - 您得到的是一个答案。这样的答案可能包含解决方案，例如答案 L = [_,_] 包含无限多的解决方案。或者一个答案可能只包含一个解决方案，例如Decision = decline。但是，如果您使用像 library(clpfd) 这样的约束，那么在两者之间还有更多。

您现在可以获得有限多个解决方案：

?- abs(X) #

或无限多：

?- X #> Y。
Y#=但你也可以得到一个完全不同的解决方案：


?- 2^X #= 1。
2^X#=1。


所以，重申一下：我们这里只有一个整数解，但对于 Prolog，这太复杂了。我们得到的答案是：是的，这都是真的，前提是_{所有这些细则都是真的}。

更糟糕的是，有时我们得到的答案不包含任何解决方案。


?- X^X#=0。
X^X#=0。

如果 Prolog 足够聪明，它会回答 false。但它不可能总是那么聪明，仅仅因为你可以很容易地提出无法确定的问题。这样的答案有时被称为不一致。德国的概念 Scheinlösung（~假解决方案，但负面含义较少）更好地传达了这个想法。

所以答案可能包含解决方案，但有些答案根本不包含解决方案。因此，一个目标的成功不能被认为是一个解决方案的存在！也就是说，所有建议某种提交为 (;)/2 – if-then-else、once/1 或 !/0 的 SO 答案都是不正确的，如果他们将成功作为解决方案。要看到这一点，请尝试：

?- X^X#=0，结果（X，下降）。 X 在 11..sup, X^X#=0 ; 错误的。 ?- X^X#=0，结果（X，报价）。 X 在 0..20， X^X#=0。

那么你现在怎么能确定任何事情呢？

你可以依靠目标的失败。
您可以尝试labeling/2，但这仅适用于有限域。
您可以使用call_residue_vars/2 和copy_term/3 来确定是否存在“徘徊”的约束
不幸的是，您不能完全依赖 SWI 的顶层，它隐藏了与答案中的变量无关的约束。只有 SICStus 能正确显示它们。

【讨论】：

哇，再次感谢您为我提供了如此多的背景信息。我真的很感激，你已经完全理解了我的问题。在这里，成功并不总是一个解决方案。

【解决方案2】：

让我困惑的部分是当你说“反过来行不通”时。为什么要反其道而行之？

这是确定性搜索的一个明显案例，在 Prolog 中执行此操作的方法是剪切。如果满足第一条规则，则不要保持其他分支打开。或者，您可以使您检查的范围互斥。

如果您不只是在胡闹，而且您正在尝试实施一些严肃的事情，我建议您阅读具有 priority 和 teleo-reactive 规则的规则。您应该能够找到构建在 Prolog 之上的框架，这些框架可以用来解决您的问题，而无需重新发明轮子。

【讨论】：

好吧，我认为我需要一个谓词来接受输入并给出正确的答案。这就是削减的地方，它适用于这种方式。但我想要的是能够查询：?-result(Input,Ouput) 它应该返回给我以下内容：Result=decline, Input in 11..sup 和 Result=offer,Input in 0..10
好的，我就是这样做的。我会重新定义你的问题。您想根据最严格的条件分配结果。所以首先定义一个订单，例如拒绝>>报价。然后对结果也使用有限约束，假设 Result 是一个具有域 {decline,offer} 的变量。通过约束处理结果，最终得到最严格的。
我现在要做的是：Input #> 10, decline; #\ Input #>10, Input in 0..20, Result=offer. 然后它给了我预期的结果：11..sup 下降，0..10 报价。我希望有一种更优雅的方式来做到这一点，而不是否定每个目标中的每个条件。
您对使用剪切的建议不正确。第一条规则是否成功（您如何确保它“满足”？）与所描述的内容没有任何关系。
@false 你是对的。我的即时响应是基于提供的示例查询结果（15，B）。在这种情况下，约束变得无用。在更一般的情况下，切割是坏的。

【解决方案3】：

谓词顺序是 Prolog 程序的重要组成部分。这是因为证明搜索按照严格定义的顺序进行，应用SLD resolution。

你的谓词给出了合理的结果：

?- result(X,Y).
Y = decline,
X in 11..sup ;
Y = offer,
X in 0..20.

您可以在调用它时使用一次/1，而不是对结果/2 进行删减，同时保留适当的定义以供一般使用。

?- once(result(X,Y)).
Y = decline,
X in 11..sup.

【讨论】：

但是?- once(result(X, offer)) 给了你不同的答案。您的代码只能从程序上理解。

【解决方案4】：

来自建设性否定的一些想法可能会有所帮助。

理论

有一个简单的方法来进行逻辑切割。特别是对于约束，因为约束通常是否定完成的。因此，如果您有一个约束 C，您通常可以找到具有以下属性的约束 C'：

C' <=> ~C

在如下两个子句中强加一个偏好：

p :- C, q.
p :- r

只需执行以下操作：

p :- C, q.
p :- C', r.

如果您的约束求解器提供了一个具体化的否定，例如(#\)/1 你甚至可以为此定义一个运算符：

:- op(1050,xfy,#?).
:- op(1100,xfy,#:).
(A #? B #: C) :- (A, B); (#\ A, C).

然后写下：

p :- C #? q #: r.

让我们将此策略应用于您的示例：

示例

您的代码目前如下：

result(Input, Result) :-
    Input #> 10,
    Result = decline.
result(Input, Result) :-
    Input in 0..20,
    Result = offer.

然后执行以下操作：

result(Input, Result) :-
    Input #> 10,
    Result = decline.
result(Input, Result) :-
    Input #=< 10, Input in 0..20,
    Result = offer.

这是一个运行示例：

?- result(15, X).
X = decline ;
false.

?- result(8, X).
X = offer.

现在使用(#?)/2，例如可以在 SWI-Prolog 中使用，因为那里的 CLP(FD) 库支持具体化。假设我们已经查阅了 CLP(FD) 库，然后如上定义了(#:)/2：

 result(Input, Result) :-
    Input #> 10 
    #? 
       Result = decline 
    #: 
       Input in 0..20,
       Result = offer.

这是一个运行示例：

?- result(15, X).
X = decline ;
false.

?- result(8, X).
X = offer.

免责声明

(#?)/2 和 (#:)/2 的后期语法受到 Java if-then-else 运算符 (?)/2 和 (:)/2 的启发。由于我们无法覆盖或扩展定义 (;)/2，因此不可能有更多受 Prolog 启发的语法。

有关具体化的更多信息，请参见例如here 第 A.8.4 节具体化。我们没有做的是具体化 CLP(FD) if-then-else 定义中的合取和析取，因为 then 和 else 部分可能包含其他目标，然后是 CLP(FD) 约束。

再见

【讨论】：