Prolog 调用了错误的规则。无法正确回溯

Question

怎么了？
我在使用 Prolog 时遇到了一些非常奇怪的问题。
用于替换列表中给定索引处的元素的递归规则并不总是有效。
我的规则如下所示：

% Base rule - Stops when index is 1 and replaces the head with the element.
replaceAtIndex(1, _element, [_|_tail], [_element|_tail]).

% Recursive rule - Enter recursion for tail as long as index is larger than 1.
replaceAtIndex(_index, _element, [_head|_tail], [_head|_new_tail]):-
    _index > 1,
    _new_index is _index - 1,
    replaceAtIndex(_new_index, _element, _tail, _new_tail).

当我在程序中使用调试器时，我看到无论索引是什么，它总是调用第二条规则，但是当我在程序外部执行完全相同的命令时，它会起作用非常好。它到达索引 1，但调用第二条规则，并且不会回溯并尝试第一条规则，并且一路返回失败...

调用 ReplaceAtIndex 的规则如下所示：

level_replace_block_value(_x, _y, _value):-
    current_level(_level_number, _width, _height, _blocks, _drawX, _drawY),
    coordinates_to_index(_x, _y, _index),
    _index_in_list is _index + 1, % the replaceAtIndex is not 0 terminated
    replaceAtIndex(_index_in_list, _value, _blocks, _new_blocks),
    retractall(current_level(_,_,_,_,_,_)),
    assert(current_level(_level_number, _width, _height, _new_blocks, _drawX, _drawY),
    graphics_update_block_value(_x, _y).

当我调试其索引为 111 的调用时。
当我用常量 111 替换 _index_in_list 时，它就起作用了。

任何人都可能知道为什么会发生这种情况？

Answer 1

使用内置谓词 same_length/2、length/2 和 append/3！

replace_at(I,X,Xs0,Xs2) :-
   same_length(Xs0,Xs2),
   append(Prefix,[_|Xs1],Xs0),
   length([_|Prefix],I),
   append(Prefix,[X|Xs1],Xs2).

首先，让我们运行@magus 在这个问题的之前的答案中使用的示例查询：

?- replace_at(3,0,[1,2,3,4,5,6],Xs).
Xs = [1,2,0,4,5,6] ;
false.

当列表项时它是否有效稍后实例化？

?- replace_at(3,0,[A,B,C,D,E,F],Xs), A=1,B=2,C=3,D=4,E=5,F=6.
A = 1, B = 2, C = 3, D = 4, E = 5, F = 6, Xs = [1,2,0,4,5,6] ;
false.

是的！如果索引不是具体的整数，而是未绑定的逻辑变量怎么办？ 这有效吗？

?- replace_at(I,x,[_,_,_,_,_],Ys).
I = 1, Ys = [ x,_B,_C,_D,_E] ;
I = 2, Ys = [_A, x,_C,_D,_E] ;
I = 3, Ys = [_A,_B, x,_D,_E] ;
I = 4, Ys = [_A,_B,_C, x,_E] ;
I = 5, Ys = [_A,_B,_C,_D, x] ;
false.

确实如此！使用单调代码，即使对于非常一般的查询，我们也能得到逻辑上合理的答案。

Answer 2

我怀疑你误解了回溯发生的方向。

对于任何对 replaceAtIndex/4 的调用，都将首先尝试第一个“基本”规则。如果由于第一个规则的“head”调用的不统一性而失败，则 Prolog 引擎将回溯到第二个规则。 [统一失败可能是由于第一个参数（索引）不同于 1 或第三个参数不是非空列表而导致。]

回溯永远不会朝另一个方向进行。如果尝试第二条规则失败，则调用失败。

当然，递归定义使事情变得复杂。成功应用第二条规则需要对 replaceAtIndex/4 进行新的调用，就 Prolog 引擎而言，必须从第一条规则开始尝试满足该目标。

我建议在第一条规则中添加一个削减，因为通过构造，如果第一条规则成功，第二条规则将永远不会成功。但这只是一个效率问题......为什么要留下一个永远不会产生任何进一步解决方案的选择点？

replaceAtIndex(1, _element, [_|_tail], [_element|_tail]) :- !.

添加：我确认您的代码可以在 Amzi 中运行！ Prolog 的调用如下：

?- replaceAtIndex(3, 0, [1,2,3,4,5,6], L).

L = [1, 2, 0, 4, 5, 6] ;
no
?- 

但是，当然，当代码在独立/解释模式下调用时，您也会看到成功。

所以我不得不怀疑传入的“index”参数不是整数而是浮点数。整数 1 不会与浮点数 1.0 统一，即使它们在数学上相等。

您可以使用谓词 is_integer/1 在 Amzi 中对此进行测试！序言。函数integer(X)可用于通过截断（不存在的）小数部分将实数 1.0 转换为整数 1。

Answer 3

尝试将 _index_in_list 设置为 1。那么第一条规则不会被调用吗？

当然，如果您的 _index_in_list 为 111，则调用第二条规则的原因是 111 大于 1 ？第一条规则仅处理 1 - 正如第一个参数所述。

当我将 _index_in_list 替换为常量 111 时
有效。

什么？你的意思是第一条规则被调用？怎么会呢，第一个参数是1。

Answer 4

replaceAtIndex(I, Value, List, Result) :-
    RI is I-1,
    findall(Before, (nth0(B, List, Before), B < RI), Before),
    findall(After, (nth0(A, List, After), A > RI), After),
    append([Before, [Value], After], Result).


?- replaceAtIndex(3,0,[1,2,3,4,5,6], L).
L = [1, 2, 0, 4, 5, 6].