Когда установление соответствия обращения завершается успешно, говорят, что обращение возвращается, и может быть испытана очередная подцель.
Поскольку переменная X связана с brussels_sprouts, следующее обращение будет выполняться так:
tastes(brussels_sprouts, good)
и VisualProlog вновь начнет поиск с вершины программы, пытаясь согласовать это вращение. Поскольку соответствующих предложений не обнаруживается, обращение завершается неудачно, и теперь VisualProlog запускает механизм возврата. Начиная поиск с возвратом, Пролог отступает к последней позиции, где была уставлена точка отката. В данном случае Пролог возвращается к факту
food(brussels_sprouts).
Единственным способом освободить переменную, однажды связанную в предложении, является откат при поиске с возвратом.
Когда Пролог отступает к точке поиска с возвратом, он освобождает все переменные, связанные после этой точки, и будет искать другое решение для исходного обращения.
Обращение было food(X), так что связанность brussels_sprouts с X отменена. Теперь Пролог пытается заново произвести решение для этого обращения. Он обнаруживает соответствие с фактом food (pizza); на этот раз переменная X связывается со значением pizza.
Пролог переходит к следующей подцели в правиле, имея при этом новую связанную переменную. Производится новое обращение, tastes (pizza, good), и начинается поиск (опять от вершины программы). На этот раз соответствие найдено, и целевое утверждение успешно выполняется.
Поскольку переменная what в целевом утверждении унифицирована с переменной X в правиле likes, а переменная X связана со значением pizza, переменная What отныне связана со значением pizza и VisualProlog сообщает решение:
What=pizza
1 Solution
Встроенный механизм поиска с возвратом в Прологе может привести к поиску ненужных решений, в результате чего теряется эффективность, например, когда желательно найти только одно решение. В других случаях может оказаться необходимым продолжать поиск дополнительных решений, даже если целевое утверждение уже согласовано.
VisualProlog обеспечивает два инструментальных средства, которые дают возможность управлять механизмом поиска с возвратом: предикат fail, который используется для инициализации поиска с возвратом, и cut или отсечение (обозначается !) — для запрета возможности возврата.
VisualProlog начинает поиск с возвратом, когда вызов завершается неудачно. В определенных ситуациях бывает необходимо инициализировать выполнение поиска с возвратом, чтобы найти другие решения. VisualProlog поддерживает специальный предикат fail, вызывающий неуспешное завершение, и, следовательно, инициализирует возврат. Действие предиката fail равносильно эффекту от сравнения 2=3 или другой невозможной подцели. Программа ch04e06.pro (рис. 3) иллюстрирует использование этого специального предиката.
domains
name = symbol
predicates
father(name, name)
everybody
clauses
father(leonard,katherine).
father (carl, jason).
father (carl,marilyn)
everybody:-
father (X,Y),
write(X," is ",Y,"'s father\n"), fail.
Рис. 3. Программа ch04e06.pro
Пусть необходимо найти все решения цели father (X,Y). Используя утилиту TestGoal, можно записать цель как
goal
father(X,Y).
TestGoal найдет все решения цели father (X,Y) и отобразит значения всех переменных следующим образом:
X=leonard, Y=katherine
X=carl, Y=jason
X=carl, Y=marilyn
3 Solutions
Но если вы скомпилируете эту программу и запустите ее, то VisualProlog найдет только первое подходящее решение для father (X,Y). После того как целевое утверждение, определенное в разделе goal, выполнено впервые, ничто не говорит Прологу о необходимости продолжения поиска с возвратом. Поэтому обращение к father приведет только к одному решению. Как же найти все возможные решения? Предикат everybody в программе ch04e06.pro использует fail для поддержки поиска с возвратом.
Задача предиката everybody — найти все решения для father и выдать полный ответ. Сравните предыдущие ответы утилиты TestGoal с целью father(X,Y) и ответы на выполнение следующей цели:
goal
everybody.
отображенные сгенерированной программой:
leonard is katherine' s father
carl is Jason's father
carl is marilyn's father
Предикат everybody использует поиск с возвратом с тем, чтобы получить все решения для father (X, Y), заставляя Пролог выполнять поиск с возвратом сквозь тело правила everybody:
father (X, Y),
mite(X," is ",Y, "'s father\n"),
fail.
failне может быть согласован (он всегда неуспешен), поэтому VisualProlog вынужден повторять поиск с возвратом. При поиске с возвратом он возвращается к последнему обращению, которое может произвести множественные решения. Такое обращение называют недетерминированным. Недетерминированное обращение является противоположностью детерминированному обращению, которое может произвести только одно решение.
Предикат write не может быть вновь согласован (он не может предложить новых решений), поэтому VisualProlog должен выполнить откат дальше, на этот раз к первой подцели в правиле.
Обратите внимание, что помещать подцель после fail в теле правила бесполезно. Предикат fail все время завершается неудачно, нет возможности для достижения подцели, расположенной после fail.
VisualProlog предусматривает возможность отсечения, которая используется для прерывания поиска с возвратом; отсечение обозначается восклицательным знаком (!). Действует отсечение просто: через него невозможно совершить откат (поиск с возвратом).
Отсечение помещается в программу таким же образом, как и подцель в теле правила. Когда процесс проходит через отсечение, немедленно удовлетворяется обращение к cut и выполняется обращение к очередной подцели (если таковая имеется). Однажды пройдя через отсечение, уже невозможно произвести откат к подцелям, расположенным в обрабатываемом предложении перед отсечением, и также невозможно возвратиться к другим предложениям, определяющим обрабатывающий предикат (предикат, содержащий отсечение).
Существуют два основных случая применения отсечения.
· Если вы заранее знаете, что определенные посылки никогда не приведут к осмысленным решениям (поиск решений в этом случае будет лишней тратой времени), — примените отсечение, — программа станет быстрее и экономичнее. Такой прием называют зеленым отсечением.
· Если отсечения требует сама логика программы для исключения из рассмотрения альтернативных подцелей. Это — красное отсечение.
В этом вопросе даются примеры, показывающие, как следует использовать отсечение, рассматриваются несколько условных правил (rl, r2 и rЗ), которые определяют условный предикат г, а также несколько подцелей — а, b, с и т. д.
r1 :- а,b,
!,
c.
Такая запись является способом сообщить VisualProlog о том, что вас удовлетворит первое решение, найденное им для подцелей а и b. Имея возможность найти множественные решения при обращении к с путем поиска с возвратом, Пролог при этом не может произвести откат (поиск с возвратом) через отсечение и найти альтернативное решение для обращений а и b. Он также не может возвратиться к другому предложению, определяющему предикат rl.
В качестве конкретного примера рассмотрим программу ch04e07.pro (рис. 4).
predicates
buy_car(symbol,symbol)
car (symbol,symbol,integer)
colors(symbol,symbol)
clauses
buy_car(Model,Color):-
car(Model,Color,Price),
colors(Color,sexy),
!,
Price < 25000.
car(maserati,green,25000).
car(corvette,black,24000).
car(corvette,red,26000).
car(porsche,red,24000).
colors(red,sexy).
colors(black,mean).
colors(green,preppy).
goal
buy_car(corvette,Y).
Рис. 4. Рис. 4. Программа ch04e07.pro
В данном примере поставлена цель: найти corvette (Корвет) приятного цвета, подходящий по стоимости. Отсечение в правиле buy_car означает, что поскольку в базе данных содержится только один "Корвет" приятного цвета, хоть и со слишком высокой ценой, то нет нужды искать другую машину. Получив целевое утверждение
buy_car(corvette, Y)
программа отработает следующие шаги:
1. VisualProlog обращается к саг, первой подцели для предиката buy_car.
2. Выполняет проверку для первой машины, maserati, которая завершается неудачно.
3. Затем проверяет следующее предложение саг и находит соответствие, связывая переменную Color со значением black.
4. Переходит к следующему обращению и проверяет, имеет ли выбранная машина приятный цвет. Черный цвет не является приятным в данной программе, таким образом, проверка завершается неудачно.
5. Выполняет поиск с возвратом к обращению саг и снова ищет corvette, удовлетворяющий этому критерию.
6. Находит соответствие и снова проверяет цвет. На этот раз цвет оказывается приятным, и VisualProlog переходит к следующей подцели в правиле: к отсечению. Отсечение немедленно выполняется, "замораживая" все переменные, ранее связанные в этом предложении.
7. Переходит к следующей (и последней) подцели в правиле, к сравнению
Price < 25000.
8. Проверка завершается неудачно, и VisualProlog пытается совершить поиск с возвратом с целью найти другую машину для проверки. Отсечение предотвращает попытку решить последнюю подцель, и наше целевое утверждение завершается неудачно.
Отсечение может быть использовано, как способ сообщить VisualProlog, что он выбрал верное предложение для определенного предиката. Например, рассмотрим следующий фрагмент:
r(1) :-
!,
а, b, с.
r(2):-
!,
d.
r(3):-
!,
с.
r(_) :-
write("This is a catchall clause.").
Использование отсечения делает предикат r детерминированным. В данном случае VisualProlog выполняет обращение к r с единственным целым аргументом. Предположим, что произведено обращение r(l). VisualProlog просматривает программу в поисках соответствия для обращения; он находит его с первым предложением, определяющим r. Поскольку имеется более чем одно возможное решение для данного обращения, VisualProlog проставляет точку возврата около этого предложения.