另类解法zz:
有五个房子,每个房子的颜色不同,里面分别住着不同国家的人,每个人都有自己
养的不同的宠物,喜欢和不同的饮料,抽不同牌子的烟。现在已知以下的一些信息
:
英国人(englishman)住在红色(red)的房子里。
西班牙人(spaniard)养了一条狗(dog)。
挪威人(norwegian)住在左边的第一个房子里。
黄房子(yellow)里的人喜欢抽kools牌的香烟。
抽chesterfields牌香烟的人与养狐狸(fox)的人是邻居。
挪威人(norwegian)住在蓝色(blue)的房子旁边。
抽winston牌香烟的人养了一只蜗牛(Snails)。
抽Lucky Strike牌香烟的人喜欢喝桔子汁(orange juice)。
乌克兰人(ukrainian)喜欢喝茶(tea)。
日本人(japanese)抽parliaments牌的烟。
抽kools牌的香烟的人与养马(horse)的人是邻居。
喜欢喝咖啡(coffee)的人住在绿(green)房子里。
绿(green)房子在象牙白(ivory)房子的右边(图中的右边)。
中间那个房子里的人喜欢喝牛奶(milk)。
根据以上条件,你能告诉我哪个房子里的人养斑马(zebra),哪个房子里的人喜
欢喝水(water)吗?或者你能把所有的东西都对号入座吗?
这是个典型的条件约束的问题,根据每个条件,我们都可以排除一些情况,直到最
后找到答案。不过由于这个问题的条件太多,如果人工来解答,是很要花上一点时
间的。还不如我们用这个时间来编一个程序,让计算机来解答。真的,编程花的时
间一定要比人工计算还要少!
使用Prolog来解决这类的问题,一般使用的是“选择再校验”的方法。即用某种方
法提出一系列的可能的解,再由校验部分来判断此解是否合乎题意。直到找到答案
为止。
我们先来分析一下到底有多少种可能的解。
每个房子有不同的颜色,所以就颜色来说就有5!种情况,而一共有五个特征:颜
色、国籍、宠物、香烟和饮料。所以一共就有5!*5种情况,即600种。不是很多,
完全可以使用程序穷举出来。
下面介绍如何使用Prolog来编写解答的程序。
在此程序中使用结构h(C,N,P,Y,D)来储存房间的信息。C,N,P,Y,D分别对应颜色、
国籍、宠物、香烟和饮料。由于有五个房间,所以使用列表来储存所有房间的信息
。此列表为:
[h(C1,N1,P1,Y1,D1),h(C2,N2,P2,Y2,D2),h(C3,N3,P3,Y3,D3),h(C4,N4,P4,Y4,
D4),h(C5,N5,P5,Y5,D5)]
一开始所有房间的情况都是未知的,所以就使用变量来代表每个房间的情况。
在后面的条件中经常要读取房间的某个信息,所以下面就先编写五个谓词来完成这
项工作。
color(h(C,N,P,Y,D),C).
nation(h(C,N,P,Y,D),N).
pet(h(C,N,P,Y,D),P).
yan(h(C,N,P,Y,D),Y).
drink(h(C,N,P,Y,D),D).
这几个谓词很容易理解,所以就不多作解释了。
在条件中还用到了房间之间的相对位置的信息,下面的谓词就是完成这个任务的。
next(A,B,[A,B,C,D,E]).
next(B,C,[A,B,C,D,E]).
next(C,D,[A,B,C,D,E]).
next(D,E,[A,B,C,D,E]).
next(B,A,[A,B,C,D,E]).
next(C,B,[A,B,C,D,E]).
next(D,C,[A,B,C,D,E]).
next(E,D,[A,B,C,D,E]).
middle(X,[_,_,X,_,_]).
first(A,[A|X]).
上面,next/3用来判断列表中两个元素是否相邻;middle/2用来读取列表的中间的
元素;first/2读取列表的第一个元素。当然,next/3不但可以判断相邻,它还能
找出相邻的元素来。例如:
?- next(4,X,[1,2,3,4,5]).
X = 5 ;
X = 3 ;
no
很明显,next找出了列表[1,2,3,4,5]中与4相邻的元素。这里列表的元素是简单的
数字,如果是上面说所的表示房间信息的结构h(C,N,P,Y,D),它的功能也是相同的
。
前面说过,我们将使用“选择再校验”的方法找出答案,那么我们靠什么来选择呢
?这里将使用以前介绍过的member/2谓词。还记得member/2的定义么?
member(A,[A|X]).
member(A,[B|X]) :- member(A,X).
它的第二个参数是一个列表,它可以判断第一个参数是否在这个列表中。我们是使
用递归的方法编写member/2的,如果不太清楚,请阅读列表这一章。
?- member(2,[1,2,3]).
yes
我们曾经说过Prolog的谓词有多种使用方法,所以member/2还可以用来遍历列表的
所有元素。
?-member(X,[1,2,3,4,5]).
X = 1 ;
X = 2 ;
X = 3 ;
X = 4 ;
X = 5 ;
no
这正是我们需要的功能,使用它就可以选择出所有的情况了。
有了以上的准备工作,我们就可以开始正式编写解答部分了。我们先把程序列出来
,然后再来讲解。解题的谓词为solve/3,第一个参数X返回所以东西对号入座后的
房间列表,第二参数TT返回养斑马的人住的房间,第三个参数TTT返回喜欢喝水的
人的房间。
solve(X,TT,TTT):-
%首先把X绑定为房间列表,注意此时的房间的属性还不能确定,所以都使用变量
代表。
X=[h(C1,N1,P1,Y1,D1),h(C2,N2,P2,Y2,D2),h(C3,N3,P3,Y3,D3),h(C4,N4,P4,
Y4,D4),h(C5,N5,P5,Y5,D5)],
%英国人(englishman)住在红色(red)的房子里。
member(Z1,X), %首先从X列表中选择一个房间Z1,
color(Z1,red), %Z1的颜色是red。
nation(Z1,englishman), %Z1里住的人是englishman。 下同。
%西班牙人(spaniard)养了一条狗(dog)。
member(Z2,X),
pet(Z2,dog),
nation(Z2,spaniard),
%挪威人(norwegian)住在左边的第一个房子里。
first(Z3,X),
nation(Z3,norwegian),
%黄房子(yellow)里的人喜欢抽kools牌的香烟。
member(Z4,X),
yan(Z4,kools),
color(Z4,yellow),
%抽chesterfields牌香烟的人与养狐狸(fox)的人是邻居。
member(Z5,X),
pet(Z5,fox),
next(Z6,Z5,X), %用next(Z5,Z6,X)也一样。
yan(Z6,chesterfields),
%挪威人(norwegian)住在蓝色(blue)的房子旁边。
member(Z7,X),
color(Z7,blue),
next(Z8,Z7,X),
nation(Z8,norwegian),
%抽winston牌香烟的人养了一只蜗牛(Snails)。
member(Z9,X),
yan(Z9,winston),
pet(Z9,snails),
%抽Lucky Strike牌香烟的人喜欢喝桔子汁(orange juice)。
member(Z10,X),
drink(Z10,'orange juice'),
yan(Z10,'Lucky Strike'),
%乌克兰人(ukrainian)喜欢喝茶(tea)。
member(Z11,X),
nation(Z11,ukrainian),
drink(Z11,tea),
%日本人(japanese)抽parliaments牌的烟。
member(Z12,X),
nation(Z12,japanese),
yan(Z12,parliaments),
%抽kools牌的香烟的人与养马(horse)的人是邻居。
member(Z13,X),
pet(Z13,horse),
next(Z14,Z13,X),
yan(Z14,kools),
%喜欢喝咖啡(coffee)的人住在绿(green)房子里。
member(Z15,X),
color(Z15,green),
drink(Z15,coffee),
%绿(green)房子在象牙白(ivory)房子的右边(图中的右边)。
member(Z16,X),
color(Z16,ivory),
next(Z17,Z16,X), %这里我们没有使用右边的条件,而是假设它们是邻居,所
以最后的答案有两个。
color(Z17,green), %这一点请读者自己修改,当然还需要编写一个判断右边的
谓词。
%中间那个房子里的人喜欢喝牛奶(milk)。
middle(Z18,X),
drink(Z18,milk),
%以上是所有的条件,下面开始回答我们的问题。
%找出宠物为zebra的房间。
member(TT,X),
pet(TT,zebra),
%找出喝水的房间。
member(TTT,X),
drink(TTT,water).
你阅读这个程序应该没有什么问题吧。它简直就是把我们的条件直接翻译成
Prolog语言。例如:
%抽chesterfields牌香烟的人与养狐狸(fox)的人是邻居。
member(Z5,X),
pet(Z5,fox),
next(Z6,Z5,X), %用next(Z5,Z6,X)也一样。
yan(Z6,chesterfields),
用语言来描述就是:首先Z5是个房子,对应于member(Z5,X);然后它的宠物是fox
,对应于pet(Z5,fox);它的邻居是Z6,对应于next(Z6,Z5,X);最后Z6的人抽
chesterfields,对应于yan(Z6,chesterfields)。你看只要把原始的条件稍加分解
,就变成了我们的Prolog程序。
哈哈,这样的程序谁都可以编出来,你看到Prolog的优势了吧。Prolog是描述型的
语言,你只要使用Prolog的语言把问题描述一遍就行了,剩下的问题就让计算机代
劳吧:)。如果使用其它的语言,例如C、Basic等,你就不得不自己考虑程序的流程
,所以这些语言都叫作过程型的语言。比起Prolog可是低级多了。
好了,最后让我们来运行一下程序。
?- solve(X,TT,TTT).
X = [h(yellow,norwegian,fox,kools,water),h(blue,ukrainian,horse,
chesterfields,tea),
h(red,englishman,snails,winston,milk),h(iory,spaniard,dog,'Lucky
Strike','orange juice'),
h(green,japanese,zebra,parliaments,coffee)]
TT = h(green,japanese,zebra,parliaments,coffee)
TTT = h(yellow,norwegian,fox,kools,water) ;
X = [h(yellow,norwegian,fox,kools,water),h(blue,ukrainian,horse,
chesterfields,tea),
h(red,englishman,snails,winston,milk),h(green,japanese,zebra,
parliaments,coffee),
h(ivory,spaniard,dog,'Lucky Strike','orange juice')]
TT = h(green,japanese,zebra,parliaments,coffee)
TTT = h(yellow,norwegian,fox,kools,water)
no
由于第13个条件中我们没有使用题目中的右边的限制,所以答案就有两个,你可以
看到这两个答案的最后两个房间正好倒了过来。 |