GNU PROLOG 中的性能最短路径
Performance Shortest path in GNU PROLOG
我在 PROLOG 中有功课 - 我做的软件知道如何计算最短路线并记录它经过的所有节点。但是，如果软件的节点超过 5 个，则存在严重的性能问题，需要数年才能计算（我有第 11 代处理器）。如果您能建议如何修改代码以使其工作得更快，我将很高兴 + 将代码分成 2 份，以便计算路线是一个查询，计算所有点将是另一个查询。
path(X, Y, N, Path) :- path(X, Y, N, [], Path).
path(X, Y, N, Seen, [X]) :-
\+ check_member(X, Seen),
edge(X, Y, N).
path(X, Z, N, Seen, [X|T]) :-
\+ check_member(X, Seen),
edge(X, Y, N0),
path(Y, Z, N1, [X|Seen], T),
\+ check_member(X, T),
N is N0 + N1.
check_member(X, L) :- once(ismember(X, L)).
ismember(X, [X|_]).
ismember(X, [_|Xs]) :- ismember(X, Xs).
water_shortest_path(X, Y, MinCost, Path) :-
path(X, Y, MinCost, Path),
\+ (path(X, Y, LowerCost, OtherPath),
OtherPath \= Path,
LowerCost =< MinCost).
edge(l,l,0).
edge(r,r,0).
edge(l,p10,0).
edge(p10,j10,0).
edge(r,p335,1231).
edge(p335,j61,0).
edge(t3,j20,99).
edge(t1,j40,99).
edge(t2,j50,99).
edge(r,j60,1231).
edge(j10,j101,14200).
edge(j101,j103,1350).
edge(j101,j105,2540).
edge(j105,j107,1470).
edge(j103,j109,3940).
edge(j109,j111,2000).
edge(j111,j115,1160).
edge(j111,j113,1680).
edge(j113,j115,2000).
edge(j107,j115,1950).
edge(j113,j193,1660).
edge(j105,j263,2725).
edge(j115,j117,2180).
edge(j120,j119,730).
edge(j117,j120,1870).
edge(j120,j121,2050).
edge(j121,j119,2000).
edge(j121,j123,1500).
edge(j121,j125,930).
edge(j125,j127,3240).
edge(j127,j20,785).
edge(j127,j129,900).
edge(j129,j131,6480).
edge(j129,j139,2750).
edge(j139,j141,2050).
edge(j141,j143,1400).
edge(j15,j143,1650).
edge(j141,j145,3510).
edge(j145,j147,2200).
edge(j147,j149,880).
edge(j149,j151,1020).
edge(j151,j153,1170).
edge(j153,j125,4560).
edge(j151,j119,3460).
edge(j119,j157,2080).
edge(j157,j159,2910).
edge(j159,j161,2000).
edge(j161,j163,430).
edge(j163,j164,150).
edge(j164,j166,490).
edge(j265,j169,590).
edge(j169,j167,60).
edge(j187,j204,99.9).
edge(j169,j171,1270).
edge(j171,j173,50).
edge(j171,j271,760).
edge(j181,j35,30).
edge(j181,j177,30).
edge(j177,j179,30).
edge(j179,j183,210).
edge(j179,j40,1190).
edge(j185,j184,99.9).
edge(j185,j183,510).
edge(j184,j205,4530).
edge(j185,j204,1325).
edge(j189,j183,1350).
edge(j187,j189,500).
edge(j169,j269,646).
edge(j191,j187,2560).
edge(j267,j189,1230).
edge(j191,j193,520).
edge(j193,j195,360).
edge(j195,j161,2300).
edge(j197,j191,1150).
edge(j111,j197,2790).
edge(j173,j199,4000).
edge(j199,j201,630).
edge(j201,j203,120).
edge(j199,j273,725).
edge(j205,j207,1200).
edge(j207,j206,450).
edge(j207,j275,1430).
edge(j206,j208,510).
edge(j208,j209,885).
edge(j209,j211,1210).
edge(j211,j213,990).
edge(j213,j215,4285).
edge(j215,j217,1660).
edge(j217,j219,2050).
edge(j217,j225,1560).
edge(j213,j229,2200).
edge(j229,j231,1960).
edge(j211,j237,2080).
edge(j237,j229,790).
edge(j237,j239,510).
edge(j239,j241,35 ).
edge(j241,j243,2200).
edge(j241,j247,445).
edge(j239,j249,430).
edge(j247,j249,10).
edge(j247,j255,1390).
edge(j255,j50,925).
edge(j255,j253,1100).
edge(j255,j251,1100).
edge(j251,j249,1450).
edge(j257,j120,645).
edge(j259,j257,350).
edge(j259,j263,1400).
edge(j257,j261,1400).
edge(j161,j117,645).
edge(j261,j263,350).
edge(j267,j265,1580).
edge(j267,j163,1170).
edge(j189,j269,646).
edge(j181,j271,260).
edge(j273,j275,2230).
edge(j205,j273,645).
edge(j265,j163,1200).
edge(j201,j275,300).
edge(j269,j271,1290).
edge(j61,j123,45500).
edge(j60,j601,1).
edge(j601,j61,1).
edge(p10,l,0).
edge(j10,p10,0).
edge(p335,r,1231).
edge(j61,p335,0).
edge(j20,t3,99).
edge(j40,t1,99).
edge(j50,t2,99).
edge(j60,r,1231).
edge(j101,j10,14200).
edge(j103,j101,1350).
edge(j105,j101,2540).
edge(j107,j105,1470).
edge(j109,j103,3940).
edge(j111,j109,2000).
edge(j115,j111,1160).
edge(j113,j111,1680).
edge(j115,j113,2000).
edge(j115,j107,1950).
edge(j193,j113,1660).
edge(j263,j105,2725).
edge(j117,j115,2180).
edge(j119,j120,730).
edge(j120,j117,1870).
edge(j121,j120,2050).
edge(j119,j121,2000).
edge(j123,j121,1500).
edge(j125,j121,930).
edge(j127,j125,3240).
edge(j20,j127,785).
edge(j129,j127,900).
edge(j131,j129,6480).
edge(j139,j129,2750).
edge(j141,j139,2050).
edge(j143,j141,1400).
edge(j143,j15,1650).
edge(j145,j141,3510).
edge(j147,j145,2200).
edge(j149,j147,880).
edge(j151,j149,1020).
edge(j153,j151,1170).
edge(j125,j153,4560).
edge(j119,j151,3460).
edge(j157,j119,2080).
edge(j159,j157,2910).
edge(j161,j159,2000).
edge(j163,j161,430).
edge(j164,j163,150).
edge(j166,j164,490).
edge(j169,j265,590).
edge(j167,j169,60).
edge(j204,j187,99.9).
edge(j171,j169,1270).
edge(j173,j171,50).
edge(j271,j171,760).
edge(j35,j181,30).
edge(j177,j181,30).
edge(j179,j177,30).
edge(j183,j179,210).
edge(j40,j179,1190).
edge(j184,j185,99.9).
edge(j183,j185,510).
edge(j205,j184,4530).
edge(j204,j185,1325).
edge(j183,j189,1350).
edge(j189,j187,500).
edge(j269,j169,646).
edge(j187,j191,2560).
edge(j189,j267,1230).
edge(j193,j191,520).
edge(j195,j193,360).
edge(j161,j195,2300).
edge(j191,j197,1150).
edge(j197,j111,2790).
edge(j199,j173,4000).
edge(j201,j199,630).
edge(j203,j201,120).
edge(j273,j199,725).
edge(j207,j205,1200).
edge(j206,j207,450).
edge(j275,j207,1430).
edge(j208,j206,510).
edge(j209,j208,885).
edge(j211,j209,1210).
edge(j213,j211,990).
edge(j215,j213,4285).
edge(j217,j215,1660).
edge(j219,j217,2050).
edge(j225,j217,1560).
edge(j229,j213,2200).
edge(j231,j229,1960).
edge(j237,j211,2080).
edge(j229,j237,790).
edge(j239,j237,510).
edge(j241,j239,35 ).
edge(j243,j241,2200).
edge(j247,j241,445).
edge(j249,j239,430).
edge(j249,j247,10).
edge(j255,j247,1390).
edge(j50,j255,925).
edge(j253,j255,1100).
edge(j251,j255,1100).
edge(j249,j251,1450).
edge(j120,j257,645).
edge(j257,j259,350).
edge(j263,j259,1400).
edge(j261,j257,1400).
edge(j117,j161,645).
edge(j263,j261,350).
edge(j265,j267,1580).
edge(j163,j267,1170).
edge(j269,j189,646).
edge(j271,j181,260).
edge(j275,j273,2230).
edge(j273,j205,645).
edge(j163,j265,1200).
edge(j275,j201,300).
edge(j271,j269,1290).
edge(j123,j61,45500).
edge(j601,j60,1).
edge(j61,j601,1).
迄今为止最好的：
findPath(_Limit, [Goal | Rest], Goal, Temp, Temp, [Goal | Rest]) :- !.
findPath(Limit, [A | Rest], Goal, Cost, Temp, Path) :-
edge(A,B,C),
\+member(B, Rest),
NewCosts is (Temp + C),
NewCosts < Limit,
findPath(Limit, [B, A | Rest], Goal, Cost, NewCosts, Path).
%test ?- searchPath(l, j101, Path, Length).
searchPath(Start, Goal, Path_to_goal, L) :-
S = path_len([], 200000),
arg(2, S, Limit),
( findPath(Limit, [Start], Goal, Cost, 0, Path)
-> ( Cost < Limit
-> setarg(1, S, Path),
setarg(2, S, Cost),
true
)
; fail
),
arg(1, S, Rev),
reverse(Rev, Path_to_goal),
arg(2, S, L).
利用回溯：
% path_best(l, r, Cost, Path).
path_best(Start, End, Cost, Path) :-
assert_new_best_path(Start, End, notfound, _),
path_best_(Start, End, Cost, Path).
path_best_(Start, End, Cost, Path) :-
% Find a good path
path_edge_to_edge_good(Start, End, Cost, Path),
% Record it
assert_new_best_path(Start, End, Cost, Path),
% Keep searching via backtracking for an even better path
fail.
% Finally, return path with best cost
path_best_(Start, End, Cost, Path) :-
path_best_upto(Cost, [Start, End, Path]).
% "Good" because it backtracks if going over the current-best cost
path_edge_to_edge_good(Start, End, Cost, Path) :-
path_edge_to_edge_(Start, End, 0, Cost, [Start], Seen),
reverse(Seen, Path).
path_edge_to_edge_(End, End, Cost, Cost, Seen, Seen).
path_edge_to_edge_(PathStart, PathEnd, CostUpto, Cost, SeenUpto, Seen) :-
edge(PathStart, EdgeEnd, EdgeCost),
% Prevent infinite loops
\+ member(EdgeEnd, SeenUpto),
CostUpto1 is CostUpto + EdgeCost,
% Fail quickly if this is worse than the already-known best-so-far path cost
cost_under_best(CostUpto1),
path_edge_to_edge_(EdgeEnd, PathEnd, CostUpto1, Cost, [EdgeEnd|SeenUpto], Seen).
cost_under_best(CostUpto1) :-
path_best_upto(BestCost, _),
(BestCost = notfound -> true ; CostUpto1 < BestCost).
:- dynamic path_best_upto/2.
assert_new_best_path(Start, End, Cost, Path) :-
retractall(path_best_upto(_, _)),
asserta(path_best_upto(Cost, [Start, End, Path])).
12 秒后的结果（在 swi-prolog 中，但在 gprolog 中应该相同）：
?- path_best(l, r, Cost, Path).
Cost = 72141,
Path = [l,p10,j10,j101,j105,j263,j259,j257,j120,j121,j123,j61,p335,r].
然而，总是 select 替代方案基于其较低的成本，然后停在找到的第一条路径上会更有效，根据定义，这将是成本最低的（或与其他路径联合最低的） .
我在 PROLOG 中有功课 - 我做的软件知道如何计算最短路线并记录它经过的所有节点。但是，如果软件的节点超过 5 个，则存在严重的性能问题，需要数年才能计算（我有第 11 代处理器）。如果您能建议如何修改代码以使其工作得更快，我将很高兴 + 将代码分成 2 份，以便计算路线是一个查询，计算所有点将是另一个查询。
path(X, Y, N, Path) :- path(X, Y, N, [], Path).
path(X, Y, N, Seen, [X]) :-
\+ check_member(X, Seen),
edge(X, Y, N).
path(X, Z, N, Seen, [X|T]) :-
\+ check_member(X, Seen),
edge(X, Y, N0),
path(Y, Z, N1, [X|Seen], T),
\+ check_member(X, T),
N is N0 + N1.
check_member(X, L) :- once(ismember(X, L)).
ismember(X, [X|_]).
ismember(X, [_|Xs]) :- ismember(X, Xs).
water_shortest_path(X, Y, MinCost, Path) :-
path(X, Y, MinCost, Path),
\+ (path(X, Y, LowerCost, OtherPath),
OtherPath \= Path,
LowerCost =< MinCost).
edge(l,l,0).
edge(r,r,0).
edge(l,p10,0).
edge(p10,j10,0).
edge(r,p335,1231).
edge(p335,j61,0).
edge(t3,j20,99).
edge(t1,j40,99).
edge(t2,j50,99).
edge(r,j60,1231).
edge(j10,j101,14200).
edge(j101,j103,1350).
edge(j101,j105,2540).
edge(j105,j107,1470).
edge(j103,j109,3940).
edge(j109,j111,2000).
edge(j111,j115,1160).
edge(j111,j113,1680).
edge(j113,j115,2000).
edge(j107,j115,1950).
edge(j113,j193,1660).
edge(j105,j263,2725).
edge(j115,j117,2180).
edge(j120,j119,730).
edge(j117,j120,1870).
edge(j120,j121,2050).
edge(j121,j119,2000).
edge(j121,j123,1500).
edge(j121,j125,930).
edge(j125,j127,3240).
edge(j127,j20,785).
edge(j127,j129,900).
edge(j129,j131,6480).
edge(j129,j139,2750).
edge(j139,j141,2050).
edge(j141,j143,1400).
edge(j15,j143,1650).
edge(j141,j145,3510).
edge(j145,j147,2200).
edge(j147,j149,880).
edge(j149,j151,1020).
edge(j151,j153,1170).
edge(j153,j125,4560).
edge(j151,j119,3460).
edge(j119,j157,2080).
edge(j157,j159,2910).
edge(j159,j161,2000).
edge(j161,j163,430).
edge(j163,j164,150).
edge(j164,j166,490).
edge(j265,j169,590).
edge(j169,j167,60).
edge(j187,j204,99.9).
edge(j169,j171,1270).
edge(j171,j173,50).
edge(j171,j271,760).
edge(j181,j35,30).
edge(j181,j177,30).
edge(j177,j179,30).
edge(j179,j183,210).
edge(j179,j40,1190).
edge(j185,j184,99.9).
edge(j185,j183,510).
edge(j184,j205,4530).
edge(j185,j204,1325).
edge(j189,j183,1350).
edge(j187,j189,500).
edge(j169,j269,646).
edge(j191,j187,2560).
edge(j267,j189,1230).
edge(j191,j193,520).
edge(j193,j195,360).
edge(j195,j161,2300).
edge(j197,j191,1150).
edge(j111,j197,2790).
edge(j173,j199,4000).
edge(j199,j201,630).
edge(j201,j203,120).
edge(j199,j273,725).
edge(j205,j207,1200).
edge(j207,j206,450).
edge(j207,j275,1430).
edge(j206,j208,510).
edge(j208,j209,885).
edge(j209,j211,1210).
edge(j211,j213,990).
edge(j213,j215,4285).
edge(j215,j217,1660).
edge(j217,j219,2050).
edge(j217,j225,1560).
edge(j213,j229,2200).
edge(j229,j231,1960).
edge(j211,j237,2080).
edge(j237,j229,790).
edge(j237,j239,510).
edge(j239,j241,35 ).
edge(j241,j243,2200).
edge(j241,j247,445).
edge(j239,j249,430).
edge(j247,j249,10).
edge(j247,j255,1390).
edge(j255,j50,925).
edge(j255,j253,1100).
edge(j255,j251,1100).
edge(j251,j249,1450).
edge(j257,j120,645).
edge(j259,j257,350).
edge(j259,j263,1400).
edge(j257,j261,1400).
edge(j161,j117,645).
edge(j261,j263,350).
edge(j267,j265,1580).
edge(j267,j163,1170).
edge(j189,j269,646).
edge(j181,j271,260).
edge(j273,j275,2230).
edge(j205,j273,645).
edge(j265,j163,1200).
edge(j201,j275,300).
edge(j269,j271,1290).
edge(j61,j123,45500).
edge(j60,j601,1).
edge(j601,j61,1).
edge(p10,l,0).
edge(j10,p10,0).
edge(p335,r,1231).
edge(j61,p335,0).
edge(j20,t3,99).
edge(j40,t1,99).
edge(j50,t2,99).
edge(j60,r,1231).
edge(j101,j10,14200).
edge(j103,j101,1350).
edge(j105,j101,2540).
edge(j107,j105,1470).
edge(j109,j103,3940).
edge(j111,j109,2000).
edge(j115,j111,1160).
edge(j113,j111,1680).
edge(j115,j113,2000).
edge(j115,j107,1950).
edge(j193,j113,1660).
edge(j263,j105,2725).
edge(j117,j115,2180).
edge(j119,j120,730).
edge(j120,j117,1870).
edge(j121,j120,2050).
edge(j119,j121,2000).
edge(j123,j121,1500).
edge(j125,j121,930).
edge(j127,j125,3240).
edge(j20,j127,785).
edge(j129,j127,900).
edge(j131,j129,6480).
edge(j139,j129,2750).
edge(j141,j139,2050).
edge(j143,j141,1400).
edge(j143,j15,1650).
edge(j145,j141,3510).
edge(j147,j145,2200).
edge(j149,j147,880).
edge(j151,j149,1020).
edge(j153,j151,1170).
edge(j125,j153,4560).
edge(j119,j151,3460).
edge(j157,j119,2080).
edge(j159,j157,2910).
edge(j161,j159,2000).
edge(j163,j161,430).
edge(j164,j163,150).
edge(j166,j164,490).
edge(j169,j265,590).
edge(j167,j169,60).
edge(j204,j187,99.9).
edge(j171,j169,1270).
edge(j173,j171,50).
edge(j271,j171,760).
edge(j35,j181,30).
edge(j177,j181,30).
edge(j179,j177,30).
edge(j183,j179,210).
edge(j40,j179,1190).
edge(j184,j185,99.9).
edge(j183,j185,510).
edge(j205,j184,4530).
edge(j204,j185,1325).
edge(j183,j189,1350).
edge(j189,j187,500).
edge(j269,j169,646).
edge(j187,j191,2560).
edge(j189,j267,1230).
edge(j193,j191,520).
edge(j195,j193,360).
edge(j161,j195,2300).
edge(j191,j197,1150).
edge(j197,j111,2790).
edge(j199,j173,4000).
edge(j201,j199,630).
edge(j203,j201,120).
edge(j273,j199,725).
edge(j207,j205,1200).
edge(j206,j207,450).
edge(j275,j207,1430).
edge(j208,j206,510).
edge(j209,j208,885).
edge(j211,j209,1210).
edge(j213,j211,990).
edge(j215,j213,4285).
edge(j217,j215,1660).
edge(j219,j217,2050).
edge(j225,j217,1560).
edge(j229,j213,2200).
edge(j231,j229,1960).
edge(j237,j211,2080).
edge(j229,j237,790).
edge(j239,j237,510).
edge(j241,j239,35 ).
edge(j243,j241,2200).
edge(j247,j241,445).
edge(j249,j239,430).
edge(j249,j247,10).
edge(j255,j247,1390).
edge(j50,j255,925).
edge(j253,j255,1100).
edge(j251,j255,1100).
edge(j249,j251,1450).
edge(j120,j257,645).
edge(j257,j259,350).
edge(j263,j259,1400).
edge(j261,j257,1400).
edge(j117,j161,645).
edge(j263,j261,350).
edge(j265,j267,1580).
edge(j163,j267,1170).
edge(j269,j189,646).
edge(j271,j181,260).
edge(j275,j273,2230).
edge(j273,j205,645).
edge(j163,j265,1200).
edge(j275,j201,300).
edge(j271,j269,1290).
edge(j123,j61,45500).
edge(j601,j60,1).
edge(j61,j601,1).
迄今为止最好的：
findPath(_Limit, [Goal | Rest], Goal, Temp, Temp, [Goal | Rest]) :- !.
findPath(Limit, [A | Rest], Goal, Cost, Temp, Path) :-
edge(A,B,C),
\+member(B, Rest),
NewCosts is (Temp + C),
NewCosts < Limit,
findPath(Limit, [B, A | Rest], Goal, Cost, NewCosts, Path).
%test ?- searchPath(l, j101, Path, Length).
searchPath(Start, Goal, Path_to_goal, L) :-
S = path_len([], 200000),
arg(2, S, Limit),
( findPath(Limit, [Start], Goal, Cost, 0, Path)
-> ( Cost < Limit
-> setarg(1, S, Path),
setarg(2, S, Cost),
true
)
; fail
),
arg(1, S, Rev),
reverse(Rev, Path_to_goal),
arg(2, S, L).
利用回溯：
% path_best(l, r, Cost, Path).
path_best(Start, End, Cost, Path) :-
assert_new_best_path(Start, End, notfound, _),
path_best_(Start, End, Cost, Path).
path_best_(Start, End, Cost, Path) :-
% Find a good path
path_edge_to_edge_good(Start, End, Cost, Path),
% Record it
assert_new_best_path(Start, End, Cost, Path),
% Keep searching via backtracking for an even better path
fail.
% Finally, return path with best cost
path_best_(Start, End, Cost, Path) :-
path_best_upto(Cost, [Start, End, Path]).
% "Good" because it backtracks if going over the current-best cost
path_edge_to_edge_good(Start, End, Cost, Path) :-
path_edge_to_edge_(Start, End, 0, Cost, [Start], Seen),
reverse(Seen, Path).
path_edge_to_edge_(End, End, Cost, Cost, Seen, Seen).
path_edge_to_edge_(PathStart, PathEnd, CostUpto, Cost, SeenUpto, Seen) :-
edge(PathStart, EdgeEnd, EdgeCost),
% Prevent infinite loops
\+ member(EdgeEnd, SeenUpto),
CostUpto1 is CostUpto + EdgeCost,
% Fail quickly if this is worse than the already-known best-so-far path cost
cost_under_best(CostUpto1),
path_edge_to_edge_(EdgeEnd, PathEnd, CostUpto1, Cost, [EdgeEnd|SeenUpto], Seen).
cost_under_best(CostUpto1) :-
path_best_upto(BestCost, _),
(BestCost = notfound -> true ; CostUpto1 < BestCost).
:- dynamic path_best_upto/2.
assert_new_best_path(Start, End, Cost, Path) :-
retractall(path_best_upto(_, _)),
asserta(path_best_upto(Cost, [Start, End, Path])).
12 秒后的结果（在 swi-prolog 中，但在 gprolog 中应该相同）：
?- path_best(l, r, Cost, Path).
Cost = 72141,
Path = [l,p10,j10,j101,j105,j263,j259,j257,j120,j121,j123,j61,p335,r].
然而，总是 select 替代方案基于其较低的成本，然后停在找到的第一条路径上会更有效，根据定义，这将是成本最低的（或与其他路径联合最低的） .