prolog吧 关注：812贴子：2,615
2-4 混合查询
我们可以把简单的查询连接起来，组成一些较复杂的查询。例如，如果我们想知道厨房里能吃的东西，就可以向Prolog进行如下的询问。
?-location(X,kitchen),edible(X).
简单的查询只有一个目标，而混合查询可以把这些目标连接起来，从而进行较为复杂的查询。上面的连接符号’,’是并且的意思。
上面的式子用语言来描述就是“寻找满足条件的X，条件是：X在厨房里，并且X能吃。”如果某个变量在询问中多次出现，则此变量在所有出现的位置都必须绑定为相同的值。所以上面的查询只有找到某一个X的值，使得两个目标都成立时，才算查询成功。
每次查询所使用的变量都是局部的变量，它只在本查询中有意义，所以当我们进行了如下的查询后，
?-location(X,kitchen),edible(X).
X=apple;
X=crackers;
no
查询结果中没有broccoli（椰菜），因为我们没有把它定义为可吃的东西。此后，还可以用X进行其他的查询。
?-room(X).
X=kitchen;
X=office;
X=hall;
...;
no
除了使用逻辑的方法理解混合查询外，还可以通过分析程序的运行步骤来理解。用程序的语言来说就是“首先找到一样位于厨房的东西，然后判断它能否食用，如果不能，就到厨房里找下一样东西，再判断能否食用。一直如此重复，直到找到答案或把厨房的东西全部查完为止。”
请参照下图来理解。
调用查询后，程序将按照下面的步骤运行，请参照上图来理解。
● 搜索第一个目标，如果成功转到2，如果失败则回答’no’，查询结束。
● 搜索第二个目标，如果成功转到3，如果失败转到1。
● 把绑定的变量的值输出。用户输入’;’后转到2。
● 上面的例子中只有一个变量，下面我们再来看一个有两个变量的例子。
?-door(kitchen,R),location(T,R).
R=office
T=desk;
R=office
T=computer;
R=cellar
T='washing machine';
no
上面的查询用逻辑的语言来解释就是：“找房间R，使得从厨房到房间R有门相连，并且把房间R中的物品T(这里是房间R的所有物品）也找出来。”
下面是此查询的单步运行过程。
Goal: door(kitchen,R),location(T,R)
1 CALL door(kitchen,R)
1 EXIT (2) door(kitchen,office)
2 CALL location(T,office)
2 EXIT (1)location(desk,office)
R=office
T=desk;
2 REDO location(T,office)
2 EXIT (8) location(computer,office)
R=office
T=computer;
2 REDO location(T,office)
2 FAIL location(T,office)
1 REDO door(kitchen,R)
1 EXIT (4) door(kitchen,cellar)
2 CALL location(T,cellar)
2 EXIT (4) location('washing machine',cellar)
R=cellar
T='washing machine';
2 REDO location(T,cellar)
2 FAIL location(T,cellar)
1 REDO door(kitchen,R)
1 FAIL door(kitchen,R)
no
我们可以把简单的查询连接起来，组成一些较复杂的查询。例如，如果我们想知道厨房里能吃的东西，就可以向Prolog进行如下的询问。
?-location(X,kitchen),edible(X).
简单的查询只有一个目标，而混合查询可以把这些目标连接起来，从而进行较为复杂的查询。上面的连接符号’,’是并且的意思。
上面的式子用语言来描述就是“寻找满足条件的X，条件是：X在厨房里，并且X能吃。”如果某个变量在询问中多次出现，则此变量在所有出现的位置都必须绑定为相同的值。所以上面的查询只有找到某一个X的值，使得两个目标都成立时，才算查询成功。
每次查询所使用的变量都是局部的变量，它只在本查询中有意义，所以当我们进行了如下的查询后，
?-location(X,kitchen),edible(X).
X=apple;
X=crackers;
no
查询结果中没有broccoli（椰菜），因为我们没有把它定义为可吃的东西。此后，还可以用X进行其他的查询。
?-room(X).
X=kitchen;
X=office;
X=hall;
...;
no
除了使用逻辑的方法理解混合查询外，还可以通过分析程序的运行步骤来理解。用程序的语言来说就是“首先找到一样位于厨房的东西，然后判断它能否食用，如果不能，就到厨房里找下一样东西，再判断能否食用。一直如此重复，直到找到答案或把厨房的东西全部查完为止。”
请参照下图来理解。
调用查询后，程序将按照下面的步骤运行，请参照上图来理解。
● 搜索第一个目标，如果成功转到2，如果失败则回答’no’，查询结束。
● 搜索第二个目标，如果成功转到3，如果失败转到1。
● 把绑定的变量的值输出。用户输入’;’后转到2。
● 上面的例子中只有一个变量，下面我们再来看一个有两个变量的例子。
?-door(kitchen,R),location(T,R).
R=office
T=desk;
R=office
T=computer;
R=cellar
T='washing machine';
no
上面的查询用逻辑的语言来解释就是：“找房间R，使得从厨房到房间R有门相连，并且把房间R中的物品T(这里是房间R的所有物品）也找出来。”
下面是此查询的单步运行过程。
Goal: door(kitchen,R),location(T,R)
1 CALL door(kitchen,R)
1 EXIT (2) door(kitchen,office)
2 CALL location(T,office)
2 EXIT (1)location(desk,office)
R=office
T=desk;
2 REDO location(T,office)
2 EXIT (8) location(computer,office)
R=office
T=computer;
2 REDO location(T,office)
2 FAIL location(T,office)
1 REDO door(kitchen,R)
1 EXIT (4) door(kitchen,cellar)
2 CALL location(T,cellar)
2 EXIT (4) location('washing machine',cellar)
R=cellar
T='washing machine';
2 REDO location(T,cellar)
2 FAIL location(T,cellar)
1 REDO door(kitchen,R)
1 FAIL door(kitchen,R)
no
内部谓词
讲了这么多了，我们还只是用到了Prolog的一些语法，完全没有使用Prolog提供的一些内部的函数，我把这些内部函数称为内部谓词。和其他的程序语言一样，Prolog也提供了一些基本的输入输出函数，下面我们要编写一个较复杂的查询，它能够找到所有厨房里能够吃的东西，并把它们列出来。而不是像以前那样需要人工输入’;’。
要想完成上面的任务，我们首先必须了解内部谓词的概念。内部谓词是指已经在Prolog中事先定义好的谓词。在内存中的动态数据库中是没有内部谓词的子句的。当解释器遇到了内部谓词的目标，它就直接调用事先编好的程序。
内部谓词一般所完成的工作都是与逻辑程序无关的，例如输入输出的谓词。所以我们可以把这些谓词叫做非逻辑谓词。
但是这些谓词也可以作为Prolog的目标，所以它们也必须拥有和逻辑谓词相同的四个端口：Call、Fail、Redo和Exit。
下面介绍几个常用的输出谓词。
● write/1
此谓词被调用时永远是成功的，并且它可以把它的参数作为字符串输出到屏幕上。当回溯时，它永远是失败，所以回溯是不会把已经写到屏幕上的字符又给删除的。
● nl/0
此谓词没有参数，和write一样，从Call端口调用时总是成功的，从Redo端口回溯时总是失败的，它的作用是在屏幕上输出一个回车符。
● tab/1
此谓词的参数是一个整数，它的作用是输出n个空格，n为它的参数。其控制流程与上面两个相同。
下图是一般情况下的Prolog目标的内部流程控制示意图。我们将使用此图和内部谓词的流程控制图相比较。
上图中左上角的菱形方块表示从Call端口进入目标时所进行的处理。它从某谓词的第一个子句开始搜索，如果匹配成功就到Exit端口，如果没有找到任何一个子句与目标匹配就转到Fail端口。
右下角的方块表示从Redo端口进入目标时所进行的处理，从最近一次成功的子句开始向下搜索，如果匹配成功就转到Exit端口，如果没有找个更多的子句满足目标就转到Fail端口。
I/O谓词的流程控制和上述的不同，它不会改变流程的方向，如果流程从它的左边进入，就会从它的右边流出；而如果从它的右边进入，则会从它的左边流出。请参考下图理解。
I/O谓词不会改变变量的值，但是它们可以把变量的值输出。
还有一个专门引起回溯的内部谓词fail/0，从它的名字不难看出，它的调用永远是失败的。如果fail/0从左边得到控制权，则它立即把控制权再传回到左边。它不会从右边得到控制，因为没法通过fail/0把控制权传到右侧。它的内部流程控制如下：
以前我们是靠使用’;’来进入目标的Redo端口的，并且变量的值的输出是靠解释器完成的。现在有了上面几个内部谓词，我们就可以靠I/O谓词来显示变量的值，靠fail谓词来引起自动的回溯。
下面是此查询语句及其运行结果。
?-location(X,kitchen),write(X),nl,fail.
apple
broccoli
crackers
no
下面是此查询的流程图。
下面是此查询的单步调试过程。
Goal: location(X,kitchen),write(X),nl,fail.
1 CALL location(X,kitchen)
1 EXIT (2) location(apple,kitchen)
2 CALL write(apple)
apple
2 EXIT write(apple)
3 CALL nl
3 EXIT nl
4 CALL fail
4 FAIL fail
3 REDO nl
3 FAIL nl
2 REDO write(apple)
2 FAIL write(apple)
1 REDO location(X,kitchen)
1 EXIT (6) location(broccoli,kitchen)
2 CALL write(broccoli)
broccoli
2 EXIT write(broccoli)
3 CALL nl
3 EXIT nl
4 CALL fail
4 FAIL fail
3 REDO nl
3 FAIL nl
2 REDO write(broccoli)
2 FAIL write(broccoli)
1 REDO location(X,kitchen)
1 EXIT (7) location(crackers,kitchen)
2 CALL write(crackers)
crackers
2 EXIT write(crackers)
3 CALL nl
3 EXIT nl
4 CALL fail
4 FAIL fail
3 REDO nl
3 FAIL nl
2 REDO write(crackers)
2 FAIL write(crackers)
1 REDO location(X,kitchen)
1 FAIL location(X,kitchen)
no
下面请你分析一下，
?-door(kitchen,R),write(R),nl,location(T,R),tab(3),write(T),nl,fail.
的输出的结果是什么呢？
讲了这么多了，我们还只是用到了Prolog的一些语法，完全没有使用Prolog提供的一些内部的函数，我把这些内部函数称为内部谓词。和其他的程序语言一样，Prolog也提供了一些基本的输入输出函数，下面我们要编写一个较复杂的查询，它能够找到所有厨房里能够吃的东西，并把它们列出来。而不是像以前那样需要人工输入’;’。
要想完成上面的任务，我们首先必须了解内部谓词的概念。内部谓词是指已经在Prolog中事先定义好的谓词。在内存中的动态数据库中是没有内部谓词的子句的。当解释器遇到了内部谓词的目标，它就直接调用事先编好的程序。
内部谓词一般所完成的工作都是与逻辑程序无关的，例如输入输出的谓词。所以我们可以把这些谓词叫做非逻辑谓词。
但是这些谓词也可以作为Prolog的目标，所以它们也必须拥有和逻辑谓词相同的四个端口：Call、Fail、Redo和Exit。
下面介绍几个常用的输出谓词。
● write/1
此谓词被调用时永远是成功的，并且它可以把它的参数作为字符串输出到屏幕上。当回溯时，它永远是失败，所以回溯是不会把已经写到屏幕上的字符又给删除的。
● nl/0
此谓词没有参数，和write一样，从Call端口调用时总是成功的，从Redo端口回溯时总是失败的，它的作用是在屏幕上输出一个回车符。
● tab/1
此谓词的参数是一个整数，它的作用是输出n个空格，n为它的参数。其控制流程与上面两个相同。
下图是一般情况下的Prolog目标的内部流程控制示意图。我们将使用此图和内部谓词的流程控制图相比较。
上图中左上角的菱形方块表示从Call端口进入目标时所进行的处理。它从某谓词的第一个子句开始搜索，如果匹配成功就到Exit端口，如果没有找到任何一个子句与目标匹配就转到Fail端口。
右下角的方块表示从Redo端口进入目标时所进行的处理，从最近一次成功的子句开始向下搜索，如果匹配成功就转到Exit端口，如果没有找个更多的子句满足目标就转到Fail端口。
I/O谓词的流程控制和上述的不同，它不会改变流程的方向，如果流程从它的左边进入，就会从它的右边流出；而如果从它的右边进入，则会从它的左边流出。请参考下图理解。
I/O谓词不会改变变量的值，但是它们可以把变量的值输出。
还有一个专门引起回溯的内部谓词fail/0，从它的名字不难看出，它的调用永远是失败的。如果fail/0从左边得到控制权，则它立即把控制权再传回到左边。它不会从右边得到控制，因为没法通过fail/0把控制权传到右侧。它的内部流程控制如下：
以前我们是靠使用’;’来进入目标的Redo端口的，并且变量的值的输出是靠解释器完成的。现在有了上面几个内部谓词，我们就可以靠I/O谓词来显示变量的值，靠fail谓词来引起自动的回溯。
下面是此查询语句及其运行结果。
?-location(X,kitchen),write(X),nl,fail.
apple
broccoli
crackers
no
下面是此查询的流程图。
下面是此查询的单步调试过程。
Goal: location(X,kitchen),write(X),nl,fail.
1 CALL location(X,kitchen)
1 EXIT (2) location(apple,kitchen)
2 CALL write(apple)
apple
2 EXIT write(apple)
3 CALL nl
3 EXIT nl
4 CALL fail
4 FAIL fail
3 REDO nl
3 FAIL nl
2 REDO write(apple)
2 FAIL write(apple)
1 REDO location(X,kitchen)
1 EXIT (6) location(broccoli,kitchen)
2 CALL write(broccoli)
broccoli
2 EXIT write(broccoli)
3 CALL nl
3 EXIT nl
4 CALL fail
4 FAIL fail
3 REDO nl
3 FAIL nl
2 REDO write(broccoli)
2 FAIL write(broccoli)
1 REDO location(X,kitchen)
1 EXIT (7) location(crackers,kitchen)
2 CALL write(crackers)
crackers
2 EXIT write(crackers)
3 CALL nl
3 EXIT nl
4 CALL fail
4 FAIL fail
3 REDO nl
3 FAIL nl
2 REDO write(crackers)
2 FAIL write(crackers)
1 REDO location(X,kitchen)
1 FAIL location(X,kitchen)
no
下面请你分析一下，
?-door(kitchen,R),write(R),nl,location(T,R),tab(3),write(T),nl,fail.
的输出的结果是什么呢？
