Prolog 和事实数据库

Question

我正在学习 Prolog，我有一些问题要问你。我想学习如何解决这些问题而不是最终的解决方案。

作为一个新手，我对这门语言知之甚少，但我不想成为一个骗子:(

好的，所以我的问题是......

我已经定义了这样一个二叉树：

tree(ID_of_tree,root,ID_left_tree,ID_right_tree)

例如，这棵树

是这样定义的

tree(a4,6,b3,b4).
tree(b3,7,c1,c2).
tree(c1,5,d1,nil).
tree(d1,1,nil,nil).
tree(c2,3,nil,d2).
tree(d2,4,nil,nil).
tree(b4,8,c3,c4).
tree(c3,10,nil,nil).
tree(c4,11,d3,d4).
tree(d3,9,nil,nil).
tree(d4,2,nil,nil).

它们是我的事实数据库中的事实。所以我的第一个问题是，如何在这个数据库中识别一个节点 N 的父亲。例如：

?-father(3,a4,P).
P=7
?-father(6,a4,P).
false

定义谓词father/3。

father(N,Abn,P).

N= Node that I want to get its father
Abn = Tree where Im looking for. If a4, this means that is the all tree in this case.
P = Father of N.

我正在考虑使用findall/3，但我有两个问题。一个返回一个列表，我想得到一个数字或假。第二，如果必须通过递归完成，我不知道如何达到基本情况。

我认为我需要使用一些谓词，例如retract 或 asserta，但我不确定。

这是我的第一次尝试，但使用 father(3,a4,P). 的输出是错误的

father2(N,Abn,PA,PA):- =(N, PA).
father(N,Abn,P) :- tree(Abn,N,A1,_), tree(A1,PA,_,_), father2(N,A1,PA,P).
father(N,Abn,P) :- tree(Abn,N,_,A2), tree(A2,PA,_,_), father2(N,A2,PA,P).

我的第二次尝试是这样，它返回了一个很好的解决方案

father(N,Abn,P):- tree(FT,N,_,_), tree(_,P,FT,_).
father(N,Abn,P):- tree(FT,N,_,_), tree(_,P,_,FT).

这可能很好，但我对这个谓词有疑问，例如

father(3,d3,P).
P = 7

如果我在子树中查找，我应该限制搜索树

好的，我终于明白了。这是我最后的尝试和魅力。

首先，我创建了一个名为 check_tree/2 的谓词。这个谓词检查一棵树是否是其他树的子树。例如：

?- check_tree(c4,c2).
false

?-check_tree(d1,b3).
true

这是检查的代码：

check_tree(Abn1,Abn1).
check_tree(Ab1,Ab2):- tree(Ft,_,Ab1,_), check_tree(Ft,Ab2).
check_tree(Ab1,Ab2):- tree(Ft,_,_,Ab1), check_tree(Ft,Ab2).

接下来我像这样定义谓词father/3：

father(N,Abn,P):- tree(FT,N,_,_), tree(_,P,FT,_), check_tree(FT,Abn).
father(N,Abn,P):- tree(FT,N,_,_), tree(_,P,_,FT), check_tree(FT,Abn).

现在我只在节点在搜索子树内时才计算父节点。

?- father(3,b3,P).
P=7

?- father(3,c4,P).
false

特别感谢 luker 和 Will ness 的提示和耐心。

感谢您阅读此问题。

Answer 1

您不需要自己在树中搜索 - 您已经在数据库中将其分解为碎片（节点）。 Prolog 会为你搜索。

你已经有了

father1(3, a4, P):-             % first approximation
    P = 7.

这是您的谓词的第一个近似值。试试看：

?- 父亲1(3,a4,7)。
是的。
?-父亲（6，a4，P）。
假。

正确！但也有这样的情况

father2(3, a4, P):-              % second approximation
    tree(c2,3,nil,d2), 
    ( tree(b3,7,c1,c2) ; tree(b3,7,c2,c1) ), 
    P = 7.

还有

father3(3, a4, P):-               % third approximation
    tree(C2, 3, Nil, D2), 
    ( tree(B3, P, C1, C2) ; tree(B3, P, C2, C1) ).

你知道我要做什么了吗？

两句话。首先，为什么要这样表示，而不仅仅是一个术语？你的树会有共享的树枝吗？循环？

其次，这里不使用a4。为什么你需要它？您是否设想您的树中有重复项并希望将您的搜索限制在子树中？

但是，如果这不是您的疏忽，并且您确实想限制搜索，您可以扩充上面的 father/3 谓词作为构建块：继续寻找父亲，直到你点击了你正在搜索的那个（即a4在这种情况下） - 或者没有（即在你向上的路上没有遇到它，这意味着你在树的错误部分）。您需要对其进行调整，不仅可以找到值，还可以找到父亲的 ID（添加第四个参数）。

---

编辑：你可以这样做：

father4(Three, A4, P, B3):-               % fourth approximation
    tree(C2, Three, Nil, D2), 
    ( tree(B3, P, C1, C2) ; tree(B3, P, C2, C1) ).

然后，如果你形成了扩展 father4/4 谓词 w.r.t 的 传递闭包。它的第四个参数，它就像

is_under1(3, a4):- 
    transitive_closure(father4(3, a4, _), List_Of_IDs),      % pseudocode
    memberchk(a4, List_Of_IDs).

如果是true，你就知道你在正确的子树中。您可以手动编写连词，这是一个很好的练习，可以让您真正了解语言和理论基础。考虑一个学徒如何必须首先手工完成每一项琐碎的任务，当他们开始时，然后才继续学习可以更快完成工作的复杂工具。当然，有一天一切都将由 3D 打印机完成，但在那之前（或甚至），我们可以沉迷于将我们的贸易视为一门艺术。

但是手动编码也让你有机会提高效率，一旦找到父ID就停止搜索（如果它是找到）：

is_under2(3, a4):-
    father4( 3, a4, P, B3),
    ( B3 == a4 , !                   % a cut, if you would like it
    ; is_under( ... , ... ) ).       % recursive call

用不同的名字来称呼它会有所帮助。

注意递归：如果a4 是3 的父亲（那里称为B3），则3 在a4 之下，或 如果3 的父亲在a4 下。完全有道理，对吧？