Prolog，排列代码理解

Question

我正在尝试了解this 程序的工作原理。

来自 Daniel Lyons 解决方案的代码（来自上面的链接）

takeout(X,[X|R],R).  
takeout(X,[F |R],[F|S]) :- takeout(X,R,S).

perm([X|Y],Z) :- perm(Y,W), takeout(X,Z,W).  
perm([],[]).

我正在尝试了解它如何与此列表一起使用 [1,2,3] 所以，我有perm([1,2,3],X).

一开始很容易理解，Y = [2,3] 然后Y = [3] 然后Y = []

之后perm([],[]). 被调用，它给了我们W = []

现在，takeout 第一次被调用 - takeout(3, Z, []). 它返回Z = [3]

现在，我们要回去了，perm([],[]). 给了我们W = [3]，（因为此时 Y 为 [3]）

同上，takeout(2, Z, [3]) 和 Z = [2, 3]。

又是perm([], []). 和W = [2, 3]。

还有takeout(1, Z, [2, 3])，这给了我们第一个答案Z = [1, 2, 3]

这里我不知道为什么程序没有结束，递归完成了，为什么takeout和perm又工作了？

之后takeout 被称为takeout(1, [2,3])。

现在哪个适用于takeout(X,[F |R],[F|S]) 而不适用于takeout(X,[X|R],R).，这是我的第二个问题，为什么？

Answer 1

在 Prolog 中，谓词的行为与过程语言中的函数完全不同。 函数被调用来执行任务，它执行，然后返回一些值或执行了一些副作用，或两者兼而有之。

谓词定义了一个关系和/或一组事实，这些事实在它的论点之间建立了逻辑联系。当对 Prolog 中的谓词进行查询时，Prolog 将尝试查找参数变量的每个实例，这些实例将使该谓词成功（为真）。

在一个非常简单的情况下，我可能有以下事实：

likes(tom, mary).    % Tom likes Mary
likes(fred, mary).   % Fred likes Mary

这里我有一个谓词或事实，likes，它定义了两个人之间的关系。我们称上面的 facts 是因为它们每个都指定了一个具有完全实例化参数的精确、具体的关系。我可以进行如下查询以确定谁喜欢 Mary？：

| ?- likes(Person, mary).

Person = tom ? ;

Person = fred

yes

查询首先返回Person = tom，但表明一旦发现Person = tom 满足查询，它就有更多选项可供检查。输入 ; 告诉 Prolog 继续下一个解决方案（如果有的话），它会找到它：Person = fred。

现在让我们考虑takeout/3。这是一个谓词，它定义了一组变量之间的关系。

1. takeout(X,[X|R],R).
2. takeout(X,[F|R],[F|S]) :- takeout(X,R,S).

takeout/3 谓词有两个 谓词子句 或 规则 用于关系。尝试阅读它们会很有帮助：

1. 如果您从[X|R] 中取出X，就会得到R。
2. [F|S] 是你从[F|R] 中取出X 得到的结果 if S 是你从X 中取出X 得到的结果。

Prolog 以分离的方式查看多个子句。也就是说，如果任何一个规则可以成立，则对谓词的查询或调用将成功。当对takeout/3 进行查询时，Prolog 将在查询中查找给定变量的实例，这将使其成为真的，并且它会尝试找到 每个 这样做的实例。换句话说，如果满足条件的方法不止一种，它会回溯并尝试找到那些这样做的变量实例化。

考虑查询：

?- takeout(X, [1,2,3], R).

Prolog 能够通过实例化 X = 1 和 R = [2,3] 将其匹配到第一个谓词子句：takeout(X, [X|R], R) as takeout(1, [1,2,3], [2,3])。所以这个查询会成功，结果如下：

R = [2,3]
X = 1 ?

但我们看到 Prolog 表明还有更多可供探索的选项。那是因为还有另一个子句：takeout(X,[F|R],[F|S]) 与查询匹配，takeout(X, [1,2,3], R)。因此，Prolog 回溯并尝试匹配的第二个子句：

takeout(X, [1|[2,3]], [1|S]) :-    % F = 1, R = [2,3]
    takeout(X, [2,3], S).

Prolog 将遵循递归调用takeout(X, [2,3], S) 和再次从第一个子句开始并尝试将takeout(X, [2,3], S) 与takeout(X, [X|R], R) 匹配，匹配成功与X = 2 和S = [3]（ takeout(2, [2|[3]], [3]).。递归展开或返回（就像在任何语言中一样），前一个调用头 takeout(X, [1|[2,3]], [1|S]) 然后最终实例化为：takeout(1, [1|[2,3]], [1|[3]])。所以我们得到：

R = [2,3]
X = 1 ? ;

R = [1,3]    % that is, [1|[3]]
X = 2 ? 

等等。类似的行为适用于perm。在查询perm 的上下文中，对takeout 的调用会产生额外的结果，因此perm 会产生额外的结果（因为它对takeout 的调用会产生额外的结果，就像他们通过查询takeout 时所做的那样手）。

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正如@false 所指出的，谓词takeout/3 在Prolog 中作为标准谓词实现为select/3。