解决 Prolog 中的相互递归约束

Question

我正在尝试使用 SWI-Prolog 解决一些相互递归的约束。这些约束相对简单，但是查询这些谓词中的任何一个都会导致无限递归：

%If X is an animal, then X is a bird or a mammal, and vice-versa.
animal(X) :- 
    (mammal(X);bird(X)),
    (male(X);female(X)).

male(X) :- animal(X).
female(X) :- animal(X).

bird(X) :- (X='parrot';X='pigeon'),animal(X).

mammal(X) :- (X='cat';X='dog'),animal(X).

是否可以在不使它们成为非递归的情况下在 Prolog 中解决这些约束？

我用几个基本案例写了一个类似的程序，但是查询 mammal(X),bird(X) 仍然导致无限递归而不是返回 false:

%If X is an animal, then X is a bird or a mammal, and vice-versa.
animal(X) :- 
    (mammal(X);bird(X)).

bird('parrot').
bird('pigeon').
bird(X) :- (X='parrot';X='pigeon'),animal(X).

mammal('cat').
mammal('dog').
mammal(X) :- (X='cat';X='dog'),animal(X).

Answer 1

解决递归约束需要一个或多个基本情况；你还没有提供任何。问题不在于 Prolog；它与问题定义。

Answer 2

我认为你想表达的意思是你有鸟类和哺乳动物。如果一个生物是鸟类或哺乳动物，那么你进一步试图确定它是动物。

目前代码过度规范，存在循环逻辑。

遍历代码...

animal(X) :- 
    (mammal(X); bird(X)).

这表示 X 是 animal if X 是 mammal 或 X 是 bird。到目前为止，还不错。

bird 的描述如下：

bird('parrot').
bird('pigeon').

这些事实表明 parrot 是 bird，pigeon 是 bird。但是还有这个规则：

bird(X) :- (X='parrot';X='pigeon'),animal(X).

也就是说 X 是 bird if X 是 parrot 或pigeon，如果 X 是 animal。前面的两个事实已经确定 parrot 和 pigeon 是鸟。为什么这个规则是必要的？并且它进一步添加了 X 是一个 animal 的条件，这又是根据 bird 和 mammal 定义的，因此是循环的。

mammal 定义也是如此。它具有哺乳动物所需的事实：

mammal('cat').
mammal('dog').

然后用循环逻辑多指定：

mammal(X) :- (X='cat';X='dog'), animal(X).

你需要的本质很简单：

bird('parrot').
bird('pigeon').

mammal('cat').
mammal('dog').

animal(X) :- 
    mammal(X); bird(X).

此逻辑使用事实定义了哪些生物是鸟类或哺乳动物，然后提供了一条规则，说明如果已知某个生物是鸟类或哺乳动物，那么它就是动物。

Answer 3

此类问题的一个解决方案是简单地启用您的 Prolog 系统的制表机制。

例如，在 SWI-Prolog（最新开发版本）中，如果我只是在程序的开头添加以下指令：

:- use_module(library(tabling)).

:- table animal/1.

然后我得到例如：

?- animal(X).
false.

?- male(X).
false.

?- bird(X).
false.

所以，在这些情况下，我们仍然没有找到任何解决方案，但至少我们得到了答案。

Answer 4

可以使用constraint handling rules找到相互递归约束的解决方案。

这是一组相互递归的约束：

%If X is an animal, then X is a bird or a mammal, and vice-versa.
:- use_module(library(chr)).

:- chr_constraint mammal/2,bird/2,animal/1,male/1,female/1,species/2.

animal(X) <=> 
    (mammal(X,Species);bird(X,Species)),
    (male(X);female(X)).

male(X),female(X) ==> false.

bird(X,Species) <=> member(Species,[parrot,pigeon,crow]),species(X,Species).
bird(X,Species) ==> animal(X).

mammal(X,Species) <=> member(Species,[cat,dog,bull]),species(X,Species).
mammal(X,Species) ==> animal(X).

species(X,bull) ==> male(X).

...这是该程序的查询输出：

?- male(X),mammal(X,Species).
male(_G67406)
species(_G67406,cat)
Species = cat

解决 Prolog 中的相互递归约束

Solving mutually recursive constraints in Prolog

recursion

prolog

constraint-programming