Проблемы, связанные с использованием отсечения

Мы уже убедились в том, что иногда необходимо учитывать стратегию, используемую в Прологе для поиска в базе данных, и что порядок записи утверждений в программе на Прологе влияет на результат доказательства согласованности целевых утверждений. Проблема, связанная с введением отсечений, заключается в том, что мы должны еще более детально знать, как именно будут использоваться правила программы. Ибо, когда правило используется одним способом, отсечение может быть безвредным или даже полезным, в то время как при другом способе употребления правила отсечение может привести к непредвиденному результату. Рассмотрим измененное определение предиката присоединить,приведенное в предыдущем разделе:

присоединить([],Х,Х):-!.

присоединить[А|В],С,[А|D]:- присоединить(В,С,D).

Когда мы имеем дело с целевыми утверждениями, подобными

присоединить([а,b,с],[d,е],Х)

и

присоединить([а,b,с],Х,Y)

то использование отсечения вполне уместно. Если первый аргумент такого целевого утверждения уже имеет некоторое значение, то единственный смысл отсечения – это подтверждение того, что когда значение первого аргумента есть [], то только первое правило применимо. Однако рассмотрим, что произойдет, если мы имеем целевое утверждение

присоединить(Х,Y,[а,b,с]).

Это целевое утверждение будет сопоставлено с заголовком первого правила, что даст

X = [], Y = [a,b,c]

но затем встретится отсечение. Это приведет к тому, что будет заморожен сделанный нами выбор правила, и как следствие в случае если мы обратимся за новым решением, ответ будет «нет», даже если в действительности для данного запроса имеются другие решения.

Приведем другой интересный пример того, что может произойти, если правило, содержащее отсечение, используется незапланированным способом. Давайте определим предикат число_родителей,который дает информацию о том, сколько родителей имеет человек. Мы можем определить его следующим образом:

число_родителей(адам,0):-!.

число_родителей(ева,0) :-!.

число_родителей(Х,2).

то есть число родителей для адам и еваравно 0, а для всех остальных равно 2. Если мы всегда используем наше определение предиката число_родителейдля определения числа родителей некоторого данного человека, то все идет нормально. Мы получаем

?- число_родителей(ева,Х).

X = 0; нет

?- число_родителей(джон,Х).

X = 2;

нет

и так далее, как это и требуется. Отсечение необходимо, чтобы предотвратить процесс возврата, который мог бы привести к третьему правилу в случае, когда человек – это адамили ева. Однако рассмотрим, что произойдет, если мы используем те же самые правила, чтобы проверить, что данный человек имеет данное число родителей. Все хорошо, за исключением того, что мы получаем

?- число_родителей(ева,2).

да

Вам следует самостоятельно разобраться, почему так получается – это просто следствие стратегии, применяемой в Прологе для поиска в базе данных. Наша реализация обработки «остальных» случаев, основанная на использовании отсечения, просто больше не работает надлежащим образом. Существуют два способа изменить определение, которые позволили бы нам устранить указанный эффект:

число_родителей(адам,N):-!, N=0.

число_родителей(ева,N):-!, N=0.

число_родителей(Х,2).

или

число_родителей(адам,0).

число_родителей(ева,0).

число_родителей(Х,2):- X \= адам, X \= ева.

Конечно, эти определения по-прежнему не работают, если задать целевое утверждение вида

?- число_родителей(Х,Y).

ожидая, что возврат позволит перечислить все возможности. Таким образом, можно сделать следующий вывод:

Если вы вводите отсечения для того, чтобы обеспечить правильную работу программы для целевых утверждений определенной формы, то нет гарантии, что при появлении целевых утверждений иной формы будет происходить что-либо разумное. Отсюда следует, что надежное использование отсечения возможно лишь в том случае, когда вы имеете четкое представление о том, как ваши правила будут использоваться. Если характер использования правил меняется, то необходимо пересмотреть все случаи употребления отсечения.

ГЛАВА 5 ВВОД И ВЫВОД

В предыдущих главах фигурировал только один способ предоставления информации Пролог-программе – обращение к ней с вопросом. Точно так же единственный способ определить значение переменной на некотором этапе доказательства согласованности целевого утверждения с базой данных состоял в построении вопроса таким образом, чтобы Пролог-система напечатала ответ в виде «Х=ответ». В большинстве случаев такого непосредственного взаимодействия с программой посредством вопросов вполне достаточно, чтобы убедиться в том, что программа работает правильно. Однако во многих ситуациях удобно писать программу на Прологе так, чтобы она сама инициировала диалог с пользователем. Например, предположим, что имеется база данных, содержащая информацию о событиях, происходивших в мире в 16-м веке. Информация представлена в виде фактов, включающих дату события и его краткое содержание. Даты могут быть представлены как целые числа, а содержание – в виде списков атомов. Те атомы в списке, которые начинаются с прописной буквы, будут заключаться в одинарные кавычки, чтобы Пролог не принял их за переменные:

событие(1505, ['Начала','Евклида', переведены, на, латинский, язык]).

событие(1510, ['Начало', спора, между, 'Реучлином', и 'Пфефферкорном']).

событие(1523, [Кристиан, 'II', покинул, 'Данию']).