Prolog 寻路

Posted 2023-02-19

【中文标题】Prolog 寻路

【英文标题】：Prolog Path Finding

【发布时间】：2010-10-15 08:32:00

【问题描述】：

如果我有以下谓词door，它声明两个房间之间有一扇门：

door(office, hall).
door(kitchen, office).
door(hall, "dining room").
door(kitchen, cellar).
door("dining room", kitchen).

以及声明门状态的谓词doorstate：

doorstate(hall, office, closed).
doorstate(hall, "dining room", opened).
doorstate("dining room", kitchen, opened).
doorstate(kitchen, office, opened).
doorstate(kitchen, cellar, opened).

如果两个房间之间的所有门都打开，则它们之间有一条通道。

如何编写规则来发现两个房间之间是否存在这样的通道？

【问题讨论】：

如果我有编辑能力，我会在“饭厅”周围加上单引号。否则是语法错误。另外，我会在每个逗号后加一个空格，否则会不一致且不可读。

修正了语法。也克服了热情并调整了语言。

@Matthew：“饭厅”是一个（序列化的）列表，“饭厅”是一个原子。所以，我会把“饭厅”改成“饭厅”，因为例如厨房在类型上等同于“厨房”。 ;)

【参考方案1】：

prolog 的悲惨恐怖来得太快了。

wayopen(Room1,Room2) :- doorstate(Room1, Room2, opened).
wayopen(Room1,Room2) :- doorstate(Room1, RoomX, opened), wayopen(RoomX,Room2).

所以我不只是为你做作业，这里是如何理解它：

如果两个房间由一扇门连接并且门是打开的，则它们之间的路是开放的。 如果第一条路有一扇通往另一个房间的门，并且有一条从另一个房间到第二个房间的路，那么这条路在两个房间之间是开放的。

请注意，这些规则只能通过一个方向的门。 你的功课是让它双向工作。

从大厅到哪里去？

?- wayopen(hall, X).
X = diningroom ;
X = kitchen ;
X = office ;
X = cellar ;
false.

以下是您可以往返的所有房间：

?- wayopen(Room1,Room2).
Room1 = hall,
Room2 = diningroom ;
Room1 = diningroom,
Room2 = kitchen ;
Room1 = kitchen,
Room2 = office ;
Room1 = kitchen,
Room2 = cellar ;
Room1 = hall,
Room2 = kitchen ;
Room1 = hall,
Room2 = office ;
Room1 = hall,
Room2 = cellar ;
Room1 = diningroom,
Room2 = office ;
Room1 = diningroom,
Room2 = cellar ;
false.

【讨论】：

我正在玩一些游戏 - 首先，您可能想占用“餐厅”之外的空间。另一件事是我写的代码只允许你单向通过一扇门。

是的，它现在可以工作，但是当我问 wayopen(hall,Room2) 时，答案应该是大厅和餐厅，但它显示了 4 个答案（餐厅、办公室、地窖），为什么？我怎样才能让它只打印餐厅。

我删除了第二条规则！ :-)

使用这两个规则，您应该期待 4 个答案。原因是从餐厅可以到厨房，从厨房可以到地窖。

您的门似乎只有单向。你应该记住你去过哪里以避免循环（和堆栈溢出:-)。

【参考方案2】：

您需要描述一个对称且可传递的关系 (exists_way/2)。

% Base cases
exists_way_(hall, 'dining room').
exists_way_('dining room', kitchen).
exists_way_(kitchen, office).
exists_way_(kitchen, cellar).

% Symmetric
exists_way(R1, R2) :- exists_way_(R1, R2) ; exists_way_(R2, R1).

% Transitive
exists_way(R1, R2) :-
    exists_way_(R1, R3),
    exists_way(R3, R2).

不过，此代码会过度生成解决方案。因此，您需要稍后过滤掉重复项。

【参考方案3】：

您需要描述一个对称且可传递的关系 (exists_way/2)。 在支持制表的 Prolog（例如XSB）中，您可以以非常自然的方式表达这些关系，即就像它们在数学书中表达的那样。

:- table exists_way/2.

% Open doors
exists_way(hall, 'dining room').
exists_way('dining room', kitchen).
exists_way(kitchen, office).
exists_way(kitchen, cellar).

% Symmetry
exists_way(R1, R2) :-
    exists_way(R2, R1).

% Transitivity
exists_way(R1, R2) :-
    exists_way(R1, R3),
    exists_way(R3, R2).

在这种情况下，查询 exists_way(R1, R2) 恰好提供了 25 个独特的解决方案。

【参考方案4】：

本着学习的精神：这与您在序言课程的第一周可能遇到的祖父母问题相同。

事实证明，你将在 prolog 中做的很多事情在结构上都非常相似。因此，请确保您掌握有关递归谓词的概念，以及子句的顺序，以便更正和执行。

例如，您应该尽可能避免非尾递归。