Learn Prolog Now 翻译

练习题 6.1

如果一个列表是由两段连续并且相同的元素段组成,那么我们称之为双重列表。比如,[a, b, c, a, b, c]是双重列表(因为它是由两个[a, b, c]构成),[foo, gubble, foo, gubble]也是双重列表。另一方面,[foo, gubble, foo]就不是双重列表。请写出一个谓词doubled(List),可以检查参数中的List是否为双重列表。

我的答案和解释

doubled(List) :- append(L, L, List).

思路:由于双重列表是由两段相同的元素段组成,所以可以看做两个相同的列表,组成了双重列表,借助之前定义的append/3谓词,将第一个参数和第二个参数传入相同的变量,第三个参数就是需要验证的List。由于只是验证List是否满足双重列表,所以使用append/3不会有太多性能问题。


练习题 6.2

回文是指一个单词或者短语有相同的字母序列正向和反向组成,比如,‘rotator’,‘eve’和‘nurses run’都是回文。请写出一个谓词palindrome(List),检查输入的List是否是一个回文,比如,如果查询:

?- palindrome([r, o, t, a, t, o, r]).

或者查询:

?- palindrome([n, u, r, s, e, s, r, u, n]).

Prolog会回答true,但是如果查询:

?- palindrome([n, o, t, h, i, s]).

Prolog会回答false。

我的答案和解释

palindrome(List) :- rev(List, R), R = List.

思路:回文的描述如果从另外一个角度来解读的话,就是列表和反转后的列表是相等的。所以或者输入列表的反转列表R,然后R和List应该能够合一,那么List就是一个回文。


练习题 6.3

请写出一个谓词toptail(InList, OutList),当InList预算少于2个时返回false,否则删除第一个和最后一个元素,并且将剩余的列表作为结果返回到第二个参数中。比如:

toptail([a], T).
false

toptail([a, b], T).
T = []

toptail([a, b, c], T).
T = [b]

(提示:这里可以考虑使用append/3)

我的答案和解释

toptail([H|T], Result) :- rev(T, [RevH|RevT]), rev(RevT, Result).

思路:我自己没有想出使用append/3构建这个谓词的场景,而是使用了rev/2,首先正向获取输入列表的尾部,然后反转尾部列表,然后获取其尾部(即去掉了最后一个元素),最后将RevT在反转回来,得到结果。


练习题 6.4

请写出一个谓词last(List, X),其中List为至少存在一个元素的列表,并且X是列表List的最后一个元素时为真。请使用两种方式写出这个谓词的实现:

  1. 使用rev/2完成last/2的定义。
  2. 使用递归完成last/2的定义。

我的答案和解释

  1. 使用rev/2的方式如下:

    last(List, X) :- rev(List, [X|_]).

  2. 使用递归的方式如下:

    last([X], X).
    last([_|T], X) :- last(T, X).


练习题 6.5

请写出一个谓词swapfl(List1, List2),其中List1和List2都是列表,如果List1和List2除了头尾元素是互相调换的,其他部分都是相同的,那么谓词会返回真。可以借助append/3,或者递归,或者其他谓词实现。

我的答案和解释

首先是使用append/3实现的版本,这个版本判断为真的情况没有问题,但是为假的情况,会报错,内存耗尽,应该是实现的方式存在问题,计算量太大了:

swapfl(List1, List2) :-
    append(H1, Same, H1_Same),
    append(H1_Same, H2, List1),
    append(H2, Same, H2_Same),
    append(H2_Same, H1, List2).

接下来是递归版本,这个版本我个人觉得不错,思路清晰明了,性能也较好。基础子句是只包含两个元素的列表对比,递归子句将其中相同的元素逐一去掉:

swapfl_recursive([H1, H2], [H2, H1]).
swapfl_recursive([H1, H | T1], [H2, H | T2]) :-
    swapfl_recursive([H1 | T1], [H2 | T2]).

练习题 6.6

这里有一个有趣的逻辑谜题:一条街上有三栋相邻并且颜色不同的房子,三种颜色是红、蓝和绿。不同国家的人住在不同的房子里,他们都拥有不同的宠物。下面是关于他们的一些事实:

  • 英国人住在红色房子里。
  • 西班牙人的宠物是豹子(jaguar)。
  • 日本人住在宠物是蛇的房子右边。
  • 宠物是蛇的主人住在蓝色房子左边。

问题:那个主人的宠物是斑马(zebra)?不要自己得出答案,而是定义一个谓词zebra/1告诉宠物主人的国籍。

(提示:思考如何使用Prolog描述房子和街道。为四个限制条件编写代码。也许member/2和sublist/2会有用。)

我的答案和解释

street(house(english, red, Pet1), house(spanish, Color1, jaguar), house(japanese, Color2, Pet2)) :-
    member(Pet1, [zebra, snake]),
    member(Color1, [blue, green]),
    member(Pet2, [zebra, snake]), Pet2 = Pet1, Pet2 = snake,
    Color2 = blue, Color1 = Color2.

zebra(X) :- street(house(X, _, zebra), _, _);
    street(_, house(X, _, zebra), _);
    street(_, _, house(X, _, zebra)).

运行结果如下:

?- zebra(X).
X = japanese

思路:个人感觉这个解决方案不是很好,主要想法是street由三个house构成,house是包含了人、宠物和房子颜色的复杂语句;其中四个事实由规则的主干描述:主要是限制每个条件的可能值,题目中最后描述的2个事实,可以稍微翻译一下,比如“日本人住在宠物是蛇的房子右边”,其理解为日本人的宠物不能是蛇,这个理解是否由Prolog自动完成,我还没有好的思路。

最后zebra/1谓词就是获取street/3中,house复杂语句中最后一项值为zebra的第一个参数值,即国籍。


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