Prolog 将 N 加到 0 到列表中答案

【问题标题】：Prolog add N to 0 to the listProlog 将 N 加到 0 到列表中
【发布时间】：2015-11-25 20:32:33
【问题描述】：

我想在结果列表中添加 N 到 0 个数字。

示例查询

?- add(5,R).

应该返回答案：

R = [5,4,3,2,1,0].

我已经尝试了以下代码，但没有成功。

add(0, 0).
add(N, [R]) :-
   N1 is N-1,
   add(N1, [R|N]).

【问题讨论】：

标签： list prolog add

【解决方案1】：

你离得太近了！

add(0, [0]).
add(N, [N|R]) :- 
  N > 0, 
  N1 is N-1, 
  add(N1, R).

那么，这里有什么不同？

add(0, [0]) 有 [0] 而不是 0 因为你正在构建一个列表，而不是一个整数；否则你会得到看起来相当尴尬的 [5,4,3,2,1|0] 结果。
N > 0 作为守卫，以确保我们不会在遇到基本情况后永远循环爬取负数。
这项工作是在add/2 的第二个子句的头部而不是它的主体中完成的。也就是说，我们的模式是add(N, [N|R]) 而不是add(N, [R])。这是因为该术语将 N 添加到列表的头部，而不是在重复之前添加它。
同样，[R|N] 中有一个简单的反转；这将建立一种倒退的列表。

总而言之，我认为你非常接近。在提示下进行更多的实验可能足以修复它。您是否尝试过使用trace/0？

【讨论】：

首先，感谢您的解释。我学得很好。我不知道追踪。我搜索了一段时间。这是非常有用的。再次感谢您。

【解决方案2】：

我们展示了this answer 的模拟（它处理来自0 的连续整数升序）。

:- use_module(library(clpfd))。 :- set_prolog_flag(toplevel_print_anon, 假的)。

基于equidistant_stride/2我们查询：

?- N = 10, Zs = [N|_Zs0], length(_Zs0, N), 等距_步幅(Zs, -1)。 N = 10，Zs = [10,9,8,7,6,5,4,3,2,1,0]。

让我们重新运行¹我们在this previous answer 中进行的运行时测量！

?- between(1,6,E), Nis10^E, garbage_collect, call_time(numlist(0, N, _), T1_in_ms), 垃圾收集， call_time((_Zs = [N|_Z], 长度(_Z, N), equidistant_stride(_Zs, -1)), T2_in_ms)。 N = 10，T1_in_ms = 0，T2_in_ms = 0 ; N = 100，T1_in_ms = 1，T2_in_ms = 0 ; N = 1000，T1_in_ms = 1，T2_in_ms = 1 ; N = 10000，T1_in_ms = 3，T2_in_ms = 12 ; N = 100000，T1_in_ms = 14，T2_in_ms = 32 ; N = 1000000，T1_in_ms = 90，T2_in_ms = 280。

编辑

此答案的过去修订无意中 sk(r)ewed 运行时测量以支持clpfd。如何？很简单：reverse/2 的目标跟在 numlist/3 之后，尽管在这种情况下它是无用的。

现在应该会更好：Thx 2 @JanWielemaker 4 报告！

_{脚注 1：使用 SWI-Prolog 版本 7.3.11（64 位）。}

【讨论】：

@JanWielemaker。现在好多了！看到这些小的二元谓词这样合作是不是很高兴？
是和不是。通过添加reverse/2，您有点作弊。编写一个正确排序的 numlist/3 也同样容易。这就是为什么我省略了时序比较的反向。剩下的就是一个明显的算法和一个声明性规范之间的比较，我们只需要希望约束求解器足够聪明以找到正确的算法。给定一个复杂的搜索问题，首先尝试约束是明智的。然而，一个好的算法是可预测的。
@JanWielemaker。是的，有点:) 我不打算进行比较。将进行编辑以提高公平性。
@JanWielemaker。关于算法性能的可预测性，我持怀疑态度：（1）一般来说，是的，（2）但是，（3）具有不同的准确性，（4）抽象测量比测量运行时更好，因为（5）实际的 CPU 确实缓存、预测器、推测执行、分页虚拟内存等特技的海市蜃楼，以提高遗留代码的平均案例性能。
@JanWielemaker。 SWI 支持大页面怎么样？毕竟，TLB 是一种宝贵的资源。以及如何对 GC 进行 SIMD 化（比如标记）？既然已经摘到了低悬的果实，矢量收集/分散已经达到了主流 CPU。是我们使用它的时候了！ 4 U c，我有很多绝妙的想法:)

【解决方案3】：

使用clpfd！

:- use_module(library(clpfd))。 :- set_prolog_flag(toplevel_print_anon, 假的)。

我们这样定义n_to_0/2：

n_to_0(N,[Z|Zs]) :-
   length(Zs,N),
   [Z|Zs] ins 0..N,
   chain([Z|Zs],#>).

OP 给出的示例查询：

?- n_to_0(5,Zs).
Zs = [5,4,3,2,1,0].

使用n_to_0/2 的最一般查询怎么样？

?- n_to_0(N,Zs)。 N = 0，Zs = [0] ; N = 1，Zs = [1,0] ; N = 2，Zs = [2,1,0] ; N = 3，Zs = [3,2,1,0] ; N = 4，Zs = [4,3,2,1,0] ; N = 5，Zs = [5,4,3,2,1,0] ; N = 6，Zs = [6,5,4,3,2,1,0] ...

编辑

@JanWielemaker 指出 n_to_0/2（如上定义）非常慢，尤其是在将其与非 clpfd 对应物进行比较时：非常感谢您的报告！自己看...

?- between(1, 3, E), Nis10^E, call_time((numlist(0, N, _Zs0), reverse(_Zs0, _)), T1_in_ms), call_time(n_to_0(N, _), T2_in_ms)。 E = 1，N = 10，T1_in_ms = 0，T2_in_ms = 1 ; E = 2，N = 100，T1_in_ms = 0，T2_in_ms = 104 ; E = 3，N = 1000，T1_in_ms = 0，T2_in_ms = 29701 ...

查看this new, improved, clpfd-based answer！

【讨论】：

是的，这也可以，但是老师不希望我们使用图书馆。
它肯定是很好的声明性。它还使用专门的约束，这使其更像是一个 library 解决方案。而且，它真的慢。只需访问swish.swi-prolog.org/p/pjAHBXed.pl
关于“库解决方案”的措辞：在我看来，提供一个至少不自动加载整数约束的 Prolog 系统是限制和有害的。 Stackoverflow 上的几乎所有 Prolog sn-ps 都将或已经确实受益于声明性整数算术。我希望 SWI 能够像 GNU Prolog 和 B-Prolog 一样工作，并且让 CLP(FD) 约束开箱即用。无论如何，与其他库谓词没有冲突，现在 SWI 终于像 SICStus 一样拥有transpose_ugraph/2，这是在 transpose/2 冲突首次报告并在 SICStus 中长期解决的 8 年后。
@mat。我赞同你的意见。当然！你还记得你的第一个 Prolog 查询吗？您曾经的第一个 Prolog 查询？我有，我猜你也有：?- stadt(X).（注意“Stadt”是德语“城镇”/“城市”的意思）。其他合适的“第一”查询包括 IMO ?- 1+1 #= 2. 和 ?- X #> 1, X #< 4. 和 ?- X #\= 0. 等等……但绝对不是 ?- use_module(library(clpfd)).。