9、Prolog中的回溯与剪枝机制详解

Prolog中的回溯与剪枝机制详解

1. Prolog中的回溯现象

在Prolog编程里，回溯是一个关键特性，它允许系统在搜索解决方案时尝试不同的选择。例如下面的代码定义了 member 谓词：

member(X, [X|_]).
member(X, [_|Y]) :- member(X, Y).

当我们提出查询 ?- member(a, X). 时，由于 X 未实例化，Prolog会生成一系列部分定义的列表，其中 a 依次作为列表的第一个、第二个、第三个元素等等。这是因为Prolog在回溯过程中会不断尝试不同的选择，以找到所有可能的解决方案。

再看查询 ?- member(a, [a,b,r,a,c,a,d,a,b,r,a]). ，这个查询实际上可以成功五次，因为列表中有五个 a 。但在某些应用场景中，我们可能只需要它成功一次，然后忽略其他四个选择。这时，就可以使用“剪枝（Cut）”机制来告诉Prolog丢弃这些多余的选择。

2. 剪枝机制的原理与作用

2.1 剪枝的基本概念

剪枝是Prolog程序中一种特殊的机制，用符号 ! 表示。当剪枝作为一个目标被遇到时，它会立即成功，并且不能被重新满足。同时，它还会产生副作用，改变回溯的工作方式，使得某些目标的标记点变得不可访问，从而无法重新满足这些目标。