prolog - 如何避免在Prolog中使用assert和retractall来实现全局(或状态)变量

Question

我经常在 Prolog 中编写代码，其中涉及一些算术计算(或整个程序中重要的状态信息)，首先获取存储在谓词中的值，然后重新计算该值，最后使用 retractall 存储该值。和 assert因为在 Prolog 中我们不能使用 is 为变量赋值两次(从而使几乎所有需要修改的变量都成为全局变量)。我开始知道这在 Prolog 中不是一个好的做法。对此，我想问:

为什么在 Prolog 中这是一个不好的做法(尽管我自己不喜欢通过上述步骤只是为了拥有一种灵活的(可修改的)变量)？

避免这种做法的一般方法有哪些？小例子将不胜感激。

附言我刚开始学习 Prolog。我确实有像 C 这样的语言的编程经验。

编辑以进一步澄清

下面给出了我想说的一个不好的例子(在 win-prolog 中):

:- dynamic(value/1).
:- assert(value(0)).

adds :- 
   value(X),
   NewX is X + 4,
   retractall(value(_)),
   assert(value(NewX)).

mults :-
   value(Y),
   NewY is Y * 2,
   retractall(value(_)),
   assert(value(NewY)).

start :-
   retractall(value(_)),
   assert(value(3)),
   adds,
   mults,
   value(Q),
   write(Q).

然后我们可以这样查询:

?- start.

在这里，很琐碎，但是在实际程序和应用中，上面展示的全局变量的方法就不可避免了。有时上面给出的列表如 assert(value(0)) ...随着用于定义更多变量的更多断言谓词变得很长。这样做是为了使不同函数之间的值通信成为可能，并在程序运行时存储变量的状态。

最后，我还想知道一件事:
尽管您提出了各种解决方案来避免上述做法，但何时无法避免？

Answer 1

避免这种情况的一般方法是考虑计算状态之间的关系:您使用一个参数来保存计算前与程序相关的状态，第二个参数描述一些计算后的状态。例如，要描述对值 V0 的一系列算术运算， 您可以使用:

state0_state(V0, V) :-
    operation1_result(V0, V1),
    operation2_result(V1, V2),
    operation3_result(V2, V).

请注意状态(在您的情况下:算术值)如何通过谓词进行线程化。命名约定 V0 -> V1 -> ... -> V可轻松扩展到任意数量的操作，并有助于牢记 V0是初始值， V是应用各种操作后的值。每个需要访问或修改状态的谓词都有一个参数，允许您将状态传递给它。

像这样线程化状态的一个巨大优势是，您可以轻松地独立推理每个操作:您可以对其进行测试、调试、使用其他工具进行分析等，而无需设置任何隐式全局状态。另一个巨大的好处是，您可以在更多方向上使用您的程序，前提是您使用了足够通用的谓词。例如，您可以问:哪些初始值会导致给定的结果？

?- state0_state(V0, given_outcome).

当使用命令式风格时，这当然是不可能的。因此，您应该使用约束而不是 is/2 , 因为 is/2只在一个方向上起作用。约束更容易使用，并且是低级算术的更通用的现代替代方案。

动态数据库也比线程状态通过变量慢，因为它在每个 assertz/1 上执行索引等。 .