Читаем Prolog полностью

Сравним теперь цели  (3),  (5)  и  (7).   Они похожи и отличаются лишь одной переменной, которая по очереди имела имена  Р',   Р''  и  P" '.  Как мы знаем, успешность цели не зависит от конкретных имен переменных в ней. Это означает, что, начиная со списка целей (3), процесс вычислений никуда не продвинулся. Фактически мы замечаем, что по очереди многократно используются одни и те же два предложения: "может2" и "перейти". Обезьяна перемещается, даже не пытаясь воспользоваться ящиком. Поскольку продвижения нет, такая ситуация продолжалась бы (теоретически) бесконечно: пролог-система не сумела бы осознать, что работать в этой направлении нет смысла.

Данный пример показывает, как пролог-система может пытаться решить задачу таким способом, при котором решение никогда не будет достигнуто, хотя оно существует. Такая ситуация не является редкостью при программировании на Прологе. Да и при программировании на других языках бесконечные циклы не такая уж редкость. Что действительно необычно при сравнении Пролога с другими языками, так это то, что декларативная семантика пролог-программы может быть правильной, но в то же самое время ее процедурная семантика может быть ошибочной в том смысле, что с помощью такой программы нельзя получить правильный ответ на вопрос. В таких случаях система не способна достичь цели потому, что она пытается добраться до ответа, но выбирает при этом неверный путь.

Теперь уместно спросить: "Не можем ли мы внести какое-либо более существенное изменение в нашу программу, так чтобы полностью исключить опасность зацикливания? Или же нам всегда придется рассчитывать на удачный порядок предложений и целей?" Как оказывается, программы, в особенности большие, были бы чересчур ненадежными, если бы можно было рассчитывать лишь на некоторый удачный порядок. Существует несколько других методов, позволяющих избежать зацикливания и являющихся более общими и надежными, чем сам по себе метод упорядочивания. Такие методы будут систематически использоваться дальше в книге, в особенности в тех главах, в которых пойдет речь о нахождении путей (в графах), о решения интеллектуальных задач и о переборе.

2. 6. 2.    Варианты программы, полученые путем переупорядочивания предложений и целей

Уже в примерах программ гл. 1 существовала скрытая опасность зацикливания. Определение отношения предок в этой главе было таким:

        предок( X, Z) :-

                родитель( X, Z).

        предок( X, Z) :-

                родитель( X, Y),

                предок( Y, Z).

Проанализируем некоторые варианты этой программы. Ясно, что все варианты будут иметь одинаковую декларативную семантику, но разные процедурные семантики.

В соответствии с декларативной семантикой Пролога мы можем, не меняя декларативного смысла, изменить

(1)        порядок предложений в программе и

(2)        порядок целей в телах предложений.

Процедура предок состоит из двух предложений, и одно из них содержит в своем теле две цели. Возможны, поэтому, четыре варианта данной программы, все с одинаковым декларативным смыслом. Эти четыре варианта можно получить, если

(1)        поменять местами оба предложения и

(2)        поменять местами цели в каждом из этих двух последовательностей предложений.

Соответствующие процедуры, названные пред1, пред2, пред3 и пред4, показаны на рис. 2.16.

Есть существенная разница в поведении этих четырех декларативно эквивалентных процедур. Чтобы это продемонстрировать, будем считать, отношение родитель определенным так, как показано на рис. 1.1 гл. 1. и посмотрим, что произойдет, если мы спросим, является ли Том предком Пат, используя все четыре варианта отношения предок:

        ?-  пред1( том, пат).

        да

        ?-  пред2( том, пат).

        да

        ?-  пред3( том, пат).

        да

        ?-  пред4( том, пат).

%  Четыре версии программы предок

%  Исходная версия

пред1( X, Z) :-

       родитель( X, Z).

пред1( X, Z) :-

       родитель( X, Y),

       пред1( Y, Z).

%  Вариант  а:  изменение порядка предложений в исходной версии

пред2( X, Z) :-

       родитель( X, Y),

       пред2( Y, Z).

пред2( X, Z) :-

       родитель( X, Z).

%  Вариант  b:  изменение порядка целей во втором предложении

%  исходной версии

пред3( X, Z) :-

       родитель( X, Z).

пред3( X, Z) :-

       пред3( X, Y),

       родитель( Y, Z).

%  Вариант  с:  изменение порядка предложений и целей в исходной

%  версии

пред4( X, Z) :-

       пред4( X, Y),

       родитель( Y, Z).

пред4( X, Z):-

       родитель( X, Z).

Рис. 2. 16.  Четыре версии программы предок.

В последнем случае пролог-система не сможет найти ответа. И выведет на терминал сообщение: "Не хватает памяти".