序言中的保护条款？答案

【问题标题】：Guard clauses in prolog?序言中的保护条款？
【发布时间】：2012-11-25 10:44:20
【问题描述】：

它们存在吗？它们是如何实现的？

SWI-Prolog 的coroutining 谓词（freeze、when、dif 等）具有guards 的功能。它们如何适应首选的 Prolog 编程风格？

我对逻辑编程非常陌生（使用 Prolog 和全部），并且对它不是纯粹的声明性事实感到有些困惑，即使在非常简单的情况下也需要程序考虑（参见 question about using \== or dif）。我错过了什么重要的东西吗？

【问题讨论】：

如下面的编辑“false”所指出的，“守卫”一词在这里是错误的，因为“守卫”用于表示沼泽标准precondition，例如在“如果-那么”表达式中。正确的是“受保护的暂停”。我希望。不过，我在问题中将原始表述保留为“守卫”。
通过一些数学运算，您可以安全地进行 freeze/2，请参见此处：stackoverflow.com/a/35688017/502187

标签： prolog prolog-dif guard-clause prolog-coroutining

【解决方案1】：

首先是术语问题：freeze/2、when/2 和 dif/2 在任何情况下都不能称为守卫。守卫出现在CHR等扩展名中，或GHC（日文链接）或其他Concurrent logic programming languages等相关语言中；您甚至（在某些限制下）可能会考虑以下形式的子句

头:-Guard, !,...

as 包含保护和剪切的子句在这种情况下称为提交。但没有一个适用于上述原语。 Guards 的灵感来自 Dijkstra 1975 年的Guarded Command Language。

freeze(X, Goal)（最初称为geler）与when(nonvar(X), Goal) 相同，它们在声明上都等同于Goal。与守卫的功能没有直接关系。但是，当与 if-then-else 一起使用时，您可能会实现这样的保护。但那是完全不同的。

freeze/2 和类似的构造在一段时间内被认为是改进 Prolog 执行机制的一般方法。然而，事实证明它们使用起来非常脆弱。通常，他们过于保守，从而不必要地延迟了目标。也就是说，几乎每个有趣的查询都会产生一个“挣扎”的答案，如下面的查询。此外，终止程序和非终止程序之间的界限现在要复杂得多。对于终止的纯单调 Prolog 程序，在程序中添加一些终止目标将保留整个程序的终止。但是，freeze/2 不再是这种情况。然后从概念的角度来看，freeze/2 并没有得到系统顶层的很好支持：只有少数系统以全面的方式（例如 SICStus）显示了延迟目标，这对于理解成功/答案和解决方案之间的区别至关重要。对于延迟的目标，Prolog 现在可能会产生一个没有解决方案的答案：

?- 冻结（X，X = 1），冻结（X，X = 2）。冻结（X，X=1），冻结（X，X=2）。

freeze/2 的另一个困难是终止条件更难确定。因此，虽然 freeze 应该解决所有终止问题，但它经常会产生新问题。

还有更多与freeze/2 相关的技术困难，特别是 w.r.t 表格和其他防止循环的技术。清楚地考虑一个目标freeze(X, Y = 1)，Y 现在是1，即使它还没有绑定，它仍然等待X 先绑定。现在，一个实现可能会考虑为目标g(Y) 提交表格。 g(Y) 现在要么没有解决方案，要么只有一个解决方案 Y = 1。这个结果现在将作为g/1 的only 解决方案存储，因为freeze-goal 对目标不直接可见。

正是由于这些原因，freeze/2 被认为是约束逻辑编程的 goto。

另一个问题是 dif/2 今天被认为是一个约束。与freeze/2 和其他协同程序原语相比，约束能够更好地管理一致性并保持更好的终止属性。这主要是因为约束引入了定义明确的语言，具体属性可以得到证明，并且已经开发了特定的算法并且不允许一般目标。然而，即使对他们来说，也有可能获得不是解决方案的答案。更多关于answer and success in CLP。

【讨论】：

更多的术语混乱，我担心。在 Prolog 世界之外，“守卫”是Guards：Dijkstra 使用的前提条件，一个布尔表达式，计算结果为真或假，用于以声明方式指定控制流。 GHC 和 GDC 的“守卫”和Parlog 是子句主体的一部分，它们在满足条件之前暂停执行主体目标，类似于生产系统规则头。听起来很像“freeze/2”（协程，对吗？），不像 Dijkstra。
@DavidTonhofer：关键是他们，非常类似于 Dijkstren 的守卫，只是 if-then 的。没有别的了。如果守卫重叠，则选择是随机/按时间顺序的回溯。所以你不能将否定表达为守卫的失败。
更多关于 GHC/GDC，尤其是 "Agent-Oriented Programming - From Prolog to Guarded Definite Clauses" 的第 3 章（“变形”）中的历史，计算机科学 Springer 书中的讲义，也可以通过...其他方式获得.不过，它的编写速度相当快，并且包含许多技术错误和令人困惑的表述。还是值得的。
他们不是更像“一旦……那么”吗？控制流来自天空中可用线程的大袋子（这与 Dijkstra 的守卫不同，后者具有单线程流）。等等，当在冻结时回溯时会发生什么？人们永远无法摆脱它，因为它等待的条件可能在以后仍然成为现实。还是我在这里误解了语义？我需要一份论文参考。
如果，何时，......我会说研究这个方向对你没有多大帮助。 Concurrent Prolog 之类的，与 Prolog 很接近，但并不完全。目前唯一受此启发的语言是 CHR。

【解决方案2】：

freeze/2 和 when/2 就像逻辑编程的“goto”。它们不是纯的、可交换的等。

另一方面，

dif/2 是完全纯的和声明性的、单调的、可交换的等。dif/2 是一个声明性谓词，如果它的参数不同，它就成立。至于“首选的 Prolog 编程风格”：说明什么是成立的。如果你想表达两个通用术语不同的约束，dif/2 正是说明了这一点。

当您不在 Prolog 的纯声明性子集中编程时，通常最需要程序考虑，而是使用不可交换的不纯谓词等。在现代 Prolog 系统中，几乎没有理由离开纯声明性子集。

【讨论】：

这里的“可交换”是什么意思？能举个例子吗？
我在考虑一般情况：由于 freeze/2 和 when/2 对它们的第二个参数没有限制，例如，您甚至可以将它们用于输出，其中目标的顺序很重要。
是的，约束逻辑编程。显然我们还不够分散。
@mat “在现代 Prolog 系统中，几乎没有理由离开纯粹的声明性子集” 一个强制性的声明，我的好伙伴。我肯定我们的解释器很少是自下而上的（也许是 Starlog？肯定是 Datalog），我们要求有副作用，以免我们陷入唯我论！
始终以纯洁为目标。例如，要读取文件，请使用带有 Ulrich Neumerkel 的 library(pio) 的纯输入。要打印内容，请使用顶层的内置功能来显示解决方案。使用约束集中一个清晰的声明性描述，您可以获得更多可用于更多方向的通用程序。

【解决方案3】：

Evan Tick 有一篇论文解释 CC：

非正式地，过程调用通过匹配主要论点（被动统一）并满足守卫目标。当一个目标可以在一个程序中提交多个子句时，它不确定地承诺其中一个（其他候选人被扔掉）。出现在头部和后卫中的结构如果相应的参数从句导致执行暂停目标的实例化不充分。暂停的调用当与挂起的变量关联时，可能会在稍后恢复调用变得充分实例化。

并发逻辑编程语言的演变
埃文·蒂克 - 1995
https://core.ac.uk/download/pdf/82787481.pdf

所以我猜想通过一些 when/2 魔法，一个提交的选择代码可以改写成普通的Prolog。该方法将是跟随。对于同一谓词的一组提交选择规则：

H1 :- G1 | B1.
...
H2 :- Gn | Bn.

这可以改写为以下形式，其中 Hi' 和 Gi' 需要实施被动统一。例如通过使用 ISO 勘误 subsumes_term/2.

H1' :- G1', !, B1.
..
H1' :- Gn', !, Bn.
H :- term_variables(H, L), when_nonvar(L, H).

上述翻译不适用于 CHR，因为 CHR 不抛弃候选人。

【讨论】：