5.11.1 Цикл repeat-fail
Цикл с возвратом используется в тех случаях, когда нужно перебрать альтернативные варианты ( решения ) некоторых предикатов. Но существуют предикаты, не имеющие альтернатив. Т.е. можно заставить Пролог возвращаться к точкам выбора, используя предикат fail, но такие точки не всегда имеются.
Например:
передает управление на альт. т. выбора
Выполняется ввод_строки(S), обработка(S), fail.
предикаты не имеющие альтернатив
Предикат, создающий т. выбора
Соответствует _ repeat
Дадим определение предиката, имеющего бесконечное число решений и бесконечное число раз завершающегося успешно.
repeat
:- ?- repeat
succeed;
repeat.
succeed repeat
succeed repeat
... ...
Бесконечный цикл :- repeat, тело_цикла, fail.
Конечный_цикл :- repeat, ввод_строки(S),
(последняя_строка(S), !;
обработка_строки(S), fail).
Цикл For - цикл с заранее известным количеством повторений (цикл со счетчиком).
repeat(1) :- !.
repeat(N) :- succeed; M is N-1, repeat(M).
?- repeat(3)
/ \
succeed M is 3-1,repeat(M)
¦ M:=2
repeat(2)
/ \
succeed M is 2-1,repeat(M)
¦ M:=1
repeat(1)
¦
успех
Цикл_со_счетчиком:- repeat(4),тело_цикла, fail.
5.11.2 Сопоставление цикла с возвратом и рекурсии
В тех случаях, когда мы ищем альтернативные решения цикл с возвратом - естественный способ приближения. Во многих случаях задачу можно сформулировать и рекурсивно. Например предикат "общие_элементы" (см. предыдущий параграф). Эту же задачу мы опишем рекурсивно.
ПРИМЕР 1:
общие_элементы([],_).
% Такая запись говорит о том, что каждый объект имеет общим элементом пустой список [].
общие_элементы([A|L1],L2) :-
вывести_на_экран(A,L2), % Если A входит в L2
общие_элементы(L1,L2).
вывести_на_экран(A,L2) :-
элемент(A,L2),вывод(A);
succeed.
ПРИМЕР 2:
цикл :- ввод_строки(S),
(последняя_строка(S), !;
обработка_строки(S), цикл).
Здесь под последней строкой понимается признак конца текста, например "END".
Цикл с возвратом имеет ограниченное применение и используется в тех случаях, когда в определении цикла применяют некоторое побочное действие (например, вывод на экран).
ПРИМЕР 3:
% Вывод промежуточных результатов на экран
%
цикл :- repeat, ввод_строки(S),
(последняя_строка(S), !;
обработка_строки(S), fail).
Особенность такой организации цикла заключается в том, что между двумя последовательными выполнениями ядра цикла нельзя передавать промежуточные результаты (они теряются, т.к. при возвратах теряются конкретизации переменных). Однако, такой же эффект возможен и в цикле с рекурсией. Т.е. необходимы "нелогические" средства.
Построим дерево выполнения для обоих случаев:
цикл :- repeat, ввод_стр(S), цикл :- ввод_строки(S),
(последняя_строка(S), !; ( последняя_строка(S), !;
обработка_строки(S), fail). обработка_строки(S), цикл).
?- цикл ?-цикл
repeat, ввод_стр(S), ввод_строки(S),
(последняя_строка(S), !; ( последняя_строка(S), !;
обработка_строки(S), fail). обработка_строки(S), цикл).
succeed repeat,... посл_стр(S),! обр_стр(S),цикл
ввод_стр(S), S:= ...
(посл_стр(S), fail
!;обр_стр(S), -- ввод_стр(S),
fail). (посл_стр(S),
!;обр_стр(S),
succeed repeat... цикл).
S:= ...
... N .
fail раз .
S:=... .
fail
Это дерево растёт в ширину Это дерево растет в глу-
одна ветка выросла- её "спи- бину. Одна ветка наращивает-
лили",выросла другая и т.д. ся до огромных размеров.
Достоинства - экономное Достоинство - может переда-
расходование памяти, НО в вать значения от итерации к
памяти хранятся только пере- итерации ; все переменные
менные. хранятся в памяти, НО неэко-
номично используется память.
Очевидно, что Пролог-система может работать с путями дерева не длиннее лишь определенного предела (зависящего от памяти ЭВМ). Это означает, что применение цикла repeat-fail обычно предпочтительнее рекурсии.