GENI的核心 -- 推理机（2）流程控制

1、细说fail、“!”与回溯

与其他语言相比，Prolog最大的特点，是它的回溯机制。

回溯机制，主要手段有2个，一是用谓词fail引发回溯，二是用特别谓词“!”（读作cut）取消回溯。

Prolog运用fail引发回溯，实现程序的循环，并运用“!”对回溯进行控制。

看一个典型示例：

FACTS
	f(integer)
PREDICATES
	a()
	b()
	c()
CLAUSES
	a():-
		write("------ a -------\n"),
		f(X),
		writef("%\n",X),
		fail.
	a():-
		write("a is sucsess.").
%---------------------------------------------------------
	b():-
		write("\n\n------- b -------\n"),
		f(X),
		writef("%\n",X),
		!,
		fail.
	b():-
		write("b is sucsess.").
%---------------------------------------------------------
	c():-
	        write("\n\n------- c -------\n"),
		a(),
		b(),
		!,
		write("\nc sucsess.").
	c():-
		write("\nc backtracking.\n\n").
%---------------------------------------------------------
GOAL
assert(f(1)),
assert(f(2)),
assert(f(3)),
c().

在VDE中，菜单选：File|New，新建一文件noname.pro，把上边的代码贴进去

菜单选：Project|Test Goal，

运行结果，输出显示如下：

------- c -------
------ a -------
1
2
3
a is sucsess.

------- b -------
1

c backtracking.

yes

程序很简单，GOAL先把事实f(1)、f(2)、f(3)入库，接着求证c()。

Prolog把“函数调用”称作“求证（query）子目标”。

并非Prolog矫情，别的“小语种”基本如此。

比如，函数语言Lisp、Erlang等，把“函数调用”称作“求值（evaluate）“。

还得说说”子目标“。

从理论上说，Prolog程序，由一个总目标和多个子目标构成，形成”树“逻辑关系。

GOAL是总目标，即树的根结点，子目标则是树的各层枝叶。

在本示例中，总目标的子目标是c()，而a(),b()则是c()的子目标。

在a()和b()中，子目标是f(X)。

这段示例代码的看点，主要是fail和!。

write(),writef()等管理输入输出的谓词，不是子目标。因为，它们不参与求证、推理。

要正确理解谓词子句体内子目标的关系，逗号”,“是关键。

逗号”,“的含意，是逻辑”与“，and。因此，子句体实际上是个复合逻辑判断：

例如，子句 

a():- b(),c(),d().

相当于：

if a() then {  if (b() and c() and d()) then a() }

这里并没写错，子句头与子句体就是这样的逻辑关系。

不仅如此，分号”;“表示逻辑”或“。例如，本例的谓词a()，2个子句可以合并写成这样：

	a():-
		write("------ a -------\n"),
		f(X),
		writef("%\n",X),
		fail
		;
		write("a is sucsess.").

只是，用分号”,“而非并列子句表示逻辑或，会造成代码难读、难懂等误会，很不实用。

所以，在实际编程中，几乎见不到使用分号”;“的。

现在再回到GENI的推理机流程控制这个话题上来。

上面提到的“典型示例”，是GENI的推理机流程控制的方法之一。

其中，谓词a()中的fail，遍历了全部f(X)；

谓词b()中的 !,fail，只取得第一个f(X)，并且不再回溯；

谓词c()中的 ! 也很重要。没有它，程序编译时就会出错。

2、Prolog以先深搜索的方式求证子目标

Prolog本身就是以先深搜索的方式求证目标的推理机。

仍以上面的“典型示例”说事。

a()，b()，c()等三个谓词，分别都是由2个子句构成的逻辑或，or 的关系。

它们体内的子句，构成逻辑与，and 的关系。

按照逻辑运算的优先级规矩，先and后or。于是，就形成了先深搜索的目标求证方式。

GENI的知识库中的rule，在逻辑上是“树”的关系，与Prolog推理机制完全吻合。

而GENI本身推理机，正是按其知识库结构，量身定制的先深搜索目标求证机。