Prolog单变量查询返回一个错误。为什么？

我创建了一个简单的Prolog程序（使用GNU Prolog v1.4.4），其中有一个事实：

sunny.

当我运行以下查询时：

sunny.

我得到：

yes

uncaught exception: error(instantiation_error,top_level/0)

如我所料。运行此查询时：

X.

我得到：

yes

uncaught exception: error(instantiation_error,top_level/0)

当我期望得到：

X = sunny

---

有人知道为什么吗？

Prolog基于一阶逻辑，但

X

是二阶逻辑查询（变量代表规则头/事实，而不仅仅是一个术语）：您可以询问“哪些谓词可以派生？”或者换句话说“哪些公式是真的？”。二阶逻辑的表现力如此之强，以至于我们失去了一阶逻辑（*）的许多优良特性。这就是为什么必须充分实例化二阶变量，以便在调用它时知道要尝试哪个规则（这就是错误消息的含义）。例如查询

?- X=member(A,[1,2,3]), X.

及

仍然允许Prolog尝试定义

成员

谓词（实际上这两个定义是等效的），但是

将引发异常，因为在应该派生

X

时，我们不知道它应该成为谓词

成员（A[1,2,3]）

不过，您的情况要简单得多：您可以将

sunny

作为一个术语包装到谓词中，这样Prolog就知道应该尝试哪些规则。事实

weather(sunny).
weather(rainy).

定义谓词

weather

，这样现在我们的查询中只有一个一阶变量作为参数：

?- weather(X).
X = sunny ;
X = rainy.

现在我们讨论的是术语级别，一切都按照您的预期进行

---

（*）尽管在这两种情况下，确定公式是否有效的问题都是不可判定的，但在一阶逻辑中，至少可以最终导出所有真公式，但如果公式为假，搜索可能不会终止（即一阶逻辑是半可判定的）。对于二阶逻辑，有些公式既不能证明也不能反驳。更糟糕的是，我们甚至无法判断二阶公式是否属于这一类

明白了。我读过的所有解析算法描述都简单地说（基本上）“浏览目标列表，以递归方式将其与程序中每个规则的头部统一起来。然后组成MGU”。“目标”被定义为一个术语，由于术语被定义为“一个原子、变量或复合术语（函子）”…你们可以看到我是如何得到这里的。X将与sunny统一，因此我假设答案是X=sunny。所以，我想他们应该说“解决问题的目标必须是一个不可变的术语”？或者在定义中还有其他一些微妙之处暗示了这一点？Prolog模糊了术语和公式层之间的界限，特别是当涉及到元逻辑谓词（当然不是初学者的材料：）时。在一阶逻辑中，语言不允许使用

X

或

X（1,2,3）

形式的子句，尤其是初学者文本，假装

X

根本不是合法的序言查询。然后，目标与规则头的统一总是以

goal（Something）

和

head（SomethingElse）

的形式出现，并且统一总是导致术语的替代。如果您允许更高阶的统一，那么仅仅决定哪些规则可能被应用只是半决定性的。像

X（f（a））=f（X（a））

这样的统一问题有无限多个最通用的统一因子（一阶逻辑的另一个很好的特性，在对公式/函数进行量化时丢失）。通常，所有可能派生的树都是有限分支的，但可能有无限深的路径。使用高阶统一子时，搜索树也突然（可能）无限分支。