prolog中的哈希表

Posted 2023-02-25

【中文标题】prolog中的哈希表

【英文标题】：Hash tables in prolog

【发布时间】：2010-11-21 20:38:17

【问题描述】：

前几天我在 prolog 中解决了一个难题，并意识到如果我使用另一种编程语言，我会使用哈希表/字典，但据我所知，这在 prolog 中是不可能的。

所以我的第一个问题是，是否有任何 prolog 支持具有哈希表性能特征的类字典数据结构？

其次，我想到，由于大多数 prolog 使用哈希表来存储谓词，我可以编写一个包装谓词来断言和收回事实，创建一个字典接口，该接口将利用谓词的底层哈希表。但是我会得到哈希表的性能特征，还是接口会增加会降低性能的开销？

【参考方案1】：

一些 Prolog 环境具有关联列表，可用于创建和编辑字典：

SWI-Prolog SICStus Prolog

编辑：

您可以通过在外语中实现谓词来获得更好的性能，例如：

SWI-Prolog Java 或 C++ GNU Prolog C interface SICStus C, C++ 和 Java/.Net。

【讨论】：

啊酷，那当然是我所追求的。虽然值得指出的是，这两种实现都有 O(log(N)) 的查找复杂度，因此不如哈希表的性能。

好点。我已经编辑了我的答案并添加了一些 Prolog 外语界面的链接。

还可以查看 YAP Prolog，它非常高效并且实现了多种数据结构（AVL 树、Splay 树、红黑树等）：dcc.fc.up.pt/~vsc/Yap

@Jay，SWI-Prolog 也将 AVL 树用于 library(assoc)

【参考方案2】：

我不是 Prolog 人（只是一个外部观察者），但我发现了这个：

http://www.sics.se/sicstus/docs/4.0.7/html/sicstus/lib_002davl.html

当我搜索“prolog 有限映射平衡树”时。它说这是关联列表的另一种实现方式。

（为什么我想到这个：在 Haskell 中，一种纯粹的函数式语言，而不是关联列表或哈希表，通常使用树来表示（持久）字典或有限映射。查找也是 O(log(N) ). 请参阅Data.Map 获取有关使用平衡树实现地图的一些参考资料。)

【参考方案3】：

在 SICStus Prolog 中，使用 assoc 或 avl 库。

【参考方案4】：

我刚刚发现：

SWI-Prolog 版本 7 引入了 dicts 作为抽象对象，具有 访问成员的具体现代语法和功能符号 以及用户定义的访问功能。

语法如下：

TagKey1:Value1, Key2:Value2, ...

详情请见Dicts: structures with named arguments。

请注意：

These are first-class citizens of the language dict 之间统一的语义将来可能会发生变化 ./2 运算符，以前用于 cons-ing，已重新用于通过 pointx:1,y:2.x 之类的表达式访问 dict 成员 Dicts can be destructively modified 但不建议这样做，因为“不合逻辑”，更不用说没有功能了。 The current underlying implementation 是“使用函子 dict 的复合术语。第一个参数是标签。其余参数创建一个排序键值对数组”

当前（2019 年）实施的操作的时间复杂度在 SWI Prolog 手册中的"5.4.5: Implementation Notes about dicts" 下给出：

字典目前使用函子表示为复合词 dict。第一个参数是标签。其余参数创建 排序后的键值对数组。这种表示是紧凑的 保证良好的局部性。查找顺序为log(N)，同时添加 值、删除值和与其他字典合并的顺序为 N。 主要缺点是在大字典中改变值是 在内存和时间方面都很昂贵。

未来的版本可能会以单独的结构共享密钥或使用二进制文件 树以允许更便宜的更新。问题之一是 表示必须保持规范或统一 扩展以补偿替代表示。

还有

SWI-Prolog 字典是内置的和 SWI-Prolog 扩展。另一种选择是library(assoc)，通过库提供基于 AVL 树的地图（因此可能在其他实现中可用）。

【讨论】：

我刚刚看到他最近发生了 - 更改为接受的答案。我们只需要等待几年才能开发出来。

你碰巧知道dict计算、get和set的时间复杂度吗？它们是 O(logn)，比如有序映射，还是 O(1)（几乎）在良好的 STL C++ 哈希表中，或者更糟？

@Jason 我在参考手册中给出的时间复杂度上添加了一些时间。

【参考方案5】：

以下 cmets 以大致从“更具体”到“更一般”的顺序解决您的问题。

首先，解决您的具体评论：

我会使用哈希表/字典，但据我所知，这在 Prolog 中是不可能的。

所有重要的 Prolog 实现都允许您破坏性地修改 Prolog 术语，例如使用 setarg/3。使用 arg/3 和 setarg/3 可以 O(1) 访问术语的每个参数，这足以像在其他语言中一样实现哈希表，假设您的系统没有对术语的数量设置任意限制。

自己做这件事不是一个好主意，因为您必须考虑到所有条款的意外复制和共享。相反，请依靠库来完成。

哪些图书馆？我赞同其他人所写的内容：不要使用散列库，而是使用 基于树的 库，例如 library(assoc)、library(avl) 等。在一般情况下，这些库不如散列有效，但是：

它们通常足够高效 它们的扩展性非常可预测：最重要的操作

总是

在 O(log(n)) 内。

正如其他人所写，破坏性修改与逻辑编程不兼容，树库具有巨大的优势，它们可以在 ISO Prolog 中以纯方式实现strong> 渐近 最优效率。

最后，SWI-Prolog 的 dict 扩展不符合 ISO 标准，甚至不符合 语法，因此不能移植到符合标准的 Prolog 系统！请参阅 Ulrich Neumerkel 的 comments，了解如何以符合 ISO 标准的方式添加中缀点。