List Prolog中的列表长度

我是Prolog编程的初学者。 我写这个程序是为了计算列表的长度。为什么下面的程序是错误的

length(0, []).
length(L+l, H|T) :- length(L, T).

我写了下面的程序，它工作正常

length([], 0).
length([H|T], N) :- length(T, N1), N is N1+1.

当我改变顺序时，我犯了一个错误。为什么?

length([], 0).
length([H|T], N) :- N is N1+1, length(T, N1).

此代码

length_1(0,[]).
length_1(L+1, [H|T]) :- length_1(L,T).

有效（请注意添加的方括号），但方式出乎意料。 它将构建一个表达式树，可在以后进行计算：

?- length_1(X, [1,2,3]), L is X.
X = 0+1+1+1,
L = 3.

---

在重写的代码（第二个版本）中，会出现一个错误，因为在调用is/2时N1尚未实例化。

正如Carlo的回答所暗示的，

L+1

是一个带有两个参数的Prolog术语，

L

和

1

，其函子是

+

。Prolog不是函数式语言，因此您不能键入

L+1

，并期望它的计算结果为总和。尝试遵循Carlo的建议，并使用

is/2

谓词强制进行算术计算。例如，调用目标

X is 3+4

将计算右操作数并尝试将结果与左操作数统一。如果左操作数

X

是一个变量，它将与

7

统一。还要注意，在Prolog中，变量是单赋值的（但是，如果赋值项包含变量，则可以进一步实例化）。也就是说，您只能为变量指定一个术语一次。当您回溯完成作业的目标时，此作业将撤消。

您需要使用累加器。虽然你可以这样做：

list_length([]     , 0 ).
list_length([_|Xs] , L ) :- list_length(Xs,N) , L is N+1 .

list_length(Xs,L) :- list_length(Xs,0,L) .

list_length( []     , L , L ) .
list_length( [_|Xs] , T , L ) :-
  T1 is T+1 ,
  list_length(Xs,T1,L)
  .

它将一直递归到列表的末尾，然后在每次调用返回时，在长度中添加一个，直到返回到顶层并得到正确的结果

这种方法的问题是，每个递归都会在堆栈上推送一个新的堆栈帧。这意味着您将[最终]在给定足够长的列表时耗尽堆栈空间

相反，使用尾部递归中介，如下所示：

list_length([]     , 0 ).
list_length([_|Xs] , L ) :- list_length(Xs,N) , L is N+1 .

list_length(Xs,L) :- list_length(Xs,0,L) .

list_length( []     , L , L ) .
list_length( [_|Xs] , T , L ) :-
  T1 is T+1 ,
  list_length(Xs,T1,L)
  .

这段代码为一个带有累加器的worker谓词播种，该累加器的种子为0。在每次递归中，它创建一个新的累加器，其值为当前值+1。当到达列表末尾时，累加器的值与所需的结果统一

---

prolog引擎足够聪明（TRO/Tail递归优化），可以在每次调用时重用堆栈框架（因为递归调用后没有使用任何局部变量），从而将递归巧妙地转换为迭代。

其他答案指出了相关问题，但我认为问题只是一个未实例化的变量。在最后一个例子中

len([], LenResult):-
    LenResult is 0.

len([X|Y], LenResult):-
    len(Y, L),
    LenResult is L + 1.

length([], 0).
length([H|T], N) :- N is N1+1, length(T, N1).

虽然我们可以在

is

的右侧有变量，但它们必须被实例化为整数，这样Prolog才能执行算术运算。在上面的示例中，

N1

尚未实例化，Prolog无法应用

is

函子。问题中未提及错误类型，但它应该是

实例化\u错误

或“参数未充分实例化”（如果在SWI Prolog中）

当你颠倒第二条规则中的目标时

length([], 0).
length([H|T], N) :- length(T, N1), N is N1+1.

调用

is

时，

N1

已被实例化为整数，并且程序在没有错误的情况下完成

---

另请参见。

尽管此代码可能会回答此问题，但提供有关其为什么和/或如何回答此问题的其他上下文将显著提高其长期价值。请在您的回答中添加一些解释。