Башни Ханоя, используя Пролог Lists
Я знаю, что уже есть примеры программ, которые охватывают это, но мне нужно сделать башни Ханоя с 6 дисками определенным способом для назначения, и у меня возникли проблемы. Код у меня в настоящее время есть ниже:
s([],[],[]).
initial(s([1,2,3,4,5,6], [], [])).
goal(s([],[],[1,2,3,4,5,6])).
У меня также есть 26 строк кода для проверки допустимых состояний, однако я протестировал этот код сам по себе, и он работает, проблема в том, что я создаю код для перемещения дисков из стека в стек. Пример того, что я пытаюсь сделать вместе с примером запроса, приведен ниже:
changeState((s([A | B],[],[])), s([C], [D], [])) :- C is B, D is A.
?- changeState((s([1,2,3,4,5,6],[],[])), s([2,3,4,5,6], [1], [])).
Так что это будет самое начало, где все 6 тарелок находятся на первом стеке, и я хочу переместить верхнюю тарелку на второй стек. По сути, я хочу иметь возможность удалить первый элемент из списка и добавить его в другой список, независимо от того, пуст он или нет.
Редактирование:
Получил то, что мне нужно, прежде чем работать, теперь мне просто нужна помощь в исправлении предиката траверсы. Весь код ниже:
%Post A, Post B, Post C
s([],[],[]).
initial(s([1,2,3,4,5,6], [], [])).
goal(s([],[],[1,2,3,4,5,6])).
valid([], _).
valid([H|_], X) :-
X < H.
changeState((s([A|T1], T2, T3)), s(T1, [A|T2], T3)) :-
valid(T2, A).
changeState((s([A|T1], T2, T3)), s(T1, T2, [A|T3])) :-
valid(T3, A).
changeState(s(T1, [A|T2], [B|T3]), s(T1, T2, [A,B|T3])) :-
valid(A,B).
changeState(s([A|T1], T2, [B|T3]), s([B,A|T1], T2, T3)) :-
valid(B, A).
changeState(s(T1, [A|T2], [B|T3]), s(T1, [B,A|T2], T3)) :-
valid(B, A).
changeState(s([A|T1], [B|T2], T3), s(T1, [A,B|T2], T3)) :-
valid(A,B).
changeState(s([A|T1], [B|T2], T3), s([B,A|T1], T2, T3)) :-
valid(B,A).
changeState(s([A|T1], T2, [B|T3]), s(T1, T2, [A,B|T3])) :-
valid(A,B).
changeState(s(T1, [A|T2], T3), s(T1, T2, [A|T3])) :-
valid(T3, A).
changeState(s(T1, [A|T2], T3), s([A|T1], T2, T3)) :-
valid(T1, A).
changeState(s(T1, T2, [A|T3]), s(T1, [A|T2], T3)) :-
valid(T2, A).
changeState(s(T1, T2, [A|T3]), s([A|T1], T2, T3)) :-
valid(T1, A).
traverse(StartNode,Sol,_) :- goal(StartNode), Sol = [StartNode].
traverse(StartNode,Sol,Visit) :- changeState(StartNode, NextNode),
not(member(NextNode, Visit)),
traverse(NextNode, PartialSol, [NextNode|Visit]),
Sol = [StartNode | PartialSol].
Когда я запускаю этот запрос:
?- traverse((s([1,2,3,4,5,6], [], [])), Sol, s([1,2,3,4,5,6], [], [])).
Я получаю этот вывод:
Я оставил его включенным после того, как получил эти ответы в течение приблизительно 10 минут, и он все еще не производит новые, так что он просто продолжает повторяться снова и снова. Как упоминалось выше, целью программы является решение проблемы Towers of Hanoi с 6 дисками с использованием списков. Для тех, кто не знаком с Towers of Hanoi, вам необходимо переместить все диски из первого стека в последний 3-й стек. Вы можете перемещать только 1 диск за раз, и вы не можете поместить диск большего размера поверх диска меньшего размера. Итак, вы начинаете с (s([1,2,3,4,5,6], [], [])) с каждым списком, представляющим стек A, стек B, стек C соответственно, и цель состоит в том, чтобы закончить (s([], [], [1,2,3,4,5,6])). Я вручную прошел через все решение (63 хода) через предикаты changeState, и все переходы были приняты, поэтому проблема заключается в поперечном предикате. Поперечный предикат предназначен для показа всех шагов, которые ведут к решению, и всех возможных решений. Он также предназначен для остановки циклов, чтобы не просто менять одни и те же 2 диска снова и снова. Не могу понять, что не так с моими предикатами, из-за которых я получаю этот вывод, я все еще довольно новичок в прологе, поэтому я был бы признателен за любую помощь!
1 ответ
Вы можете использовать объединение здесь вместо is/2
(который обычно используется для оценки выражений).
Например, мы можем определить движение от первой башни ко второй, учитывая, что вторая башня пуста:
changeState((s([A|T1],[], T3)), s(T1, [A], T3)).
или мы можем переместить элемент во вторую башню, который не является пустым, учитывая, что вершина стека является элементом, который больше:
changeState(s([A|T1], [B|T2], T3), s(T1, [A,B|T2], T3)) :-
A < B.
Выше приведено в общей сложности 12 правил: 3 источника, 2 раза, 2 пункта назначения, 2 варианта (пустой пункт назначения или непустой пункт назначения). Это не очень элегантно. Мы можем создать вспомогательный предикат, который проверяет, является ли стек назначения допустимым, с помощью:
valid_stack([], _).
valid_stack([H|_], X) :-
X < H.
так что тогда мы можем сжать два правила выше в:
changeState((s([A|T1], T2, T3)), s(T1, [A|T2], T3)) :-
valid_stack(T2, A).
Таким образом, это приведет к шести правилам: три источника и два пункта назначения.
Таким образом, нам больше не нужно проверять ходы, так как если changeState
успешно, тогда предложенный ход возможен, если исходное состояние было действительным.
Однако это не полное решение (остальное я оставляю как упражнение). Вам понадобится механизм, который перечисляет возможные ходы и гарантирует, что вы не попадете в петли (например, постоянно перемещаете диск между двумя башнями).
После использования traverse/3
Предикат, получаем список ходов к цели:
?- traverse(s([1,2,3,4,5,6], [], []), S, [s([1,2,3,4,5,6], [], [])]).
S = [s([1, 2, 3, 4, 5, 6], [], []), s([2, 3, 4, 5, 6], [1], []), s([3, 4, 5, 6], [1], [2]), s([1, 3, 4, 5|...], [], [2]), s([3, 4, 5|...], [], [1, 2]), s([4, 5|...], [3], [1, 2]), s([1|...], [3], [2]), s([...|...], [...|...], [...]), s(..., ..., ...)|...] [write]
S = [s([1, 2, 3, 4, 5, 6], [], []), s([2, 3, 4, 5, 6], [1], []), s([3, 4, 5, 6], [1], [2]), s([1, 3, 4, 5, 6], [], [2]), s([3, 4, 5, 6], [], [1, 2]), s([4, 5, 6], [3], [1, 2]), s([1, 4, 5, 6], [3], [2]), s([4, 5, 6], [1, 3], [2]), s([2, 4, 5, 6], [1, 3], []), s([1, 2, 4, 5, 6], [3], []), s([2, 4, 5, 6], [3], [1]), s([4, 5, 6], [2, 3], [1]), s([1, 4, 5, 6], [2, 3], []), s([4, 5, 6], [1, 2, 3], []), s([5, 6], [1, 2, 3], [4]), s([1, 5, 6], [2, 3], [4]), s([5, 6], [2, 3], [1, 4]), s([2, 5, 6], [3], [1, 4]), s([1, 2, 5, 6], [3], [4]), s([2, 5, 6], [1, 3], [4]), s([5, 6], [1, 3], [2, 4]), s([1, 5, 6], [3], [2, 4]), s([5, 6], [3], [1, 2, 4]), s([3, 5, 6], [], [1, 2, 4]), s([1, 3, 5, 6], [], [2, 4]), s([3, 5, 6], [1], [2, 4]), s([2, 3, 5, 6], [1], [4]), s([1, 2, 3, 5, 6], [], [4]), s([2, 3, 5, 6], [], [1, 4]), s([3, 5, 6], [2], [1, 4]), s([1, 3, 5, 6], [2], [4]), s([3, 5, 6], [1, 2], [4]), s([5, 6], [1, 2], [3, 4]), s([1, 5, 6], [2], [3, 4]), s([5, 6], [2], [1, 3, 4]), s([2, 5, 6], [], [1, 3, 4]), s([1, 2, 5, 6], [], [3, 4]), s([2, 5, 6], [1], [3, 4]), s([5, 6], [1], [2, 3, 4]), s([1, 5, 6], [], [2, 3, 4]), s([5, 6], [], [1, 2, 3, 4]), s([6], [5], [1, 2, 3, 4]), s([1, 6], [5], [2, 3, 4]), s([6], [1, 5], [2, 3, 4]), s([2, 6], [1, 5], [3, 4]), s([1, 2, 6], [5], [3, 4]), s([2, 6], [5], [1, 3, 4]), s([6], [2, 5], [1, 3, 4]), s([1, 6], [2, 5], [3, 4]), s([6], [1, 2, 5], [3, 4]), s([3, 6], [1, 2, 5], [4]), s([1, 3, 6], [2, 5], [4]), s([3, 6], [2, 5], [1, 4]), s([2, 3, 6], [5], [1, 4]), s([1, 2, 3, 6], [5], [4]), s([2, 3, 6], [1, 5], [4]), s([3, 6], [1, 5], [2, 4]), s([1, 3, 6], [5], [2, 4]), s([3, 6], [5], [1, 2, 4]), s([6], [3, 5], [1, 2, 4]), s([1, 6], [3, 5], [2, 4]), s([6], [1, 3, 5], [2, 4]), s([2, 6], [1, 3, 5], [4]), s([1, 2, 6], [3, 5], [4]), s([2, 6], [3, 5], [1, 4]), s([6], [2, 3, 5], [1, 4]), s([1, 6], [2, 3, 5], [4]), s([6], [1, 2, 3, 5], [4]), s([4, 6], [1, 2, 3, 5], []), s([1, 4, 6], [2, 3, 5], []), s([4, 6], [2, 3, 5], [1]), s([2, 4, 6], [3, 5], [1]), s([1, 2, 4, 6], [3, 5], []), s([2, 4, 6], [1, 3, 5], []), s([4, 6], [1, 3, 5], [2]), s([1, 4, 6], [3, 5], [2]), s([4, 6], [3, 5], [1, 2]), s([3, 4, 6], [5], [1, 2]), s([1, 3, 4, 6], [5], [2]), s([3, 4, 6], [1, 5], [2]), s([2, 3, 4, 6], [1, 5], []), s([1, 2, 3, 4, 6], [5], []), s([2, 3, 4, 6], [5], [1]), s([3, 4, 6], [2, 5], [1]), s([1, 3, 4, 6], [2, 5], []), s([3, 4, 6], [1, 2, 5], []), s([4, 6], [1, 2, 5], [3]), s([1, 4, 6], [2, 5], [3]), s([4, 6], [2, 5], [1, 3]), s([2, 4, 6], [5], [1, 3]), s([1, 2, 4, 6], [5], [3]), s([2, 4, 6], [1, 5], [3]), s([4, 6], [1, 5], [2, 3]), s([1, 4, 6], [5], [2, 3]), s([4, 6], [5], [1, 2, 3]), s([6], [4, 5], [1, 2, 3]), s([1, 6], [4, 5], [2, 3]), s([6], [1, 4, 5], [2, 3]), s([2, 6], [1, 4, 5], [3]), s([1, 2, 6], [4, 5], [3]), s([2, 6], [4, 5], [1, 3]), s([6], [2, 4, 5], [1, 3]), s([1, 6], [2, 4, 5], [3]), s([6], [1, 2, 4, 5], [3]), s([3, 6], [1, 2, 4, 5], []), s([1, 3, 6], [2, 4, 5], []), s([3, 6], [2, 4, 5], [1]), s([2, 3, 6], [4, 5], [1]), s([1, 2, 3, 6], [4, 5], []), s([2, 3, 6], [1, 4, 5], []), s([3, 6], [1, 4, 5], [2]), s([1, 3, 6], [4, 5], [2]), s([3, 6], [4, 5], [1, 2]), s([6], [3, 4, 5], [1, 2]), s([1, 6], [3, 4, 5], [2]), s([6], [1, 3, 4, 5], [2]), s([2, 6], [1, 3, 4, 5], []), s([1, 2, 6], [3, 4, 5], []), s([2, 6], [3, 4, 5], [1]), s([6], [2, 3, 4, 5], [1]), s([1, 6], [2, 3, 4, 5], []), s([6], [1, 2, 3, 4, 5], []), s([], [1, 2, 3, 4, 5], [6]), s([1], [2, 3, 4, 5], [6]), s([], [2, 3, 4, 5], [1, 6]), s([2], [3, 4, 5], [1, 6]), s([1, 2], [3, 4, 5], [6]), s([2], [1, 3, 4, 5], [6]), s([], [1, 3, 4, 5], [2, 6]), s([1], [3, 4, 5], [2, 6]), s([], [3, 4, 5], [1, 2, 6]), s([3], [4, 5], [1, 2, 6]), s([1, 3], [4, 5], [2, 6]), s([3], [1, 4, 5], [2, 6]), s([2, 3], [1, 4, 5], [6]), s([1, 2, 3], [4, 5], [6]), s([2, 3], [4, 5], [1, 6]), s([3], [2, 4, 5], [1, 6]), s([1, 3], [2, 4, 5], [6]), s([3], [1, 2, 4, 5], [6]), s([], [1, 2, 4, 5], [3, 6]), s([1], [2, 4, 5], [3, 6]), s([], [2, 4, 5], [1, 3, 6]), s([2], [4, 5], [1, 3, 6]), s([1, 2], [4, 5], [3, 6]), s([2], [1, 4, 5], [3, 6]), s([], [1, 4, 5], [2, 3, 6]), s([1], [4, 5], [2, 3, 6]), s([], [4, 5], [1, 2, 3, 6]), s([4], [5], [1, 2, 3, 6]), s([1, 4], [5], [2, 3, 6]), s([4], [1, 5], [2, 3, 6]), s([2, 4], [1, 5], [3, 6]), s([1, 2, 4], [5], [3, 6]), s([2, 4], [5], [1, 3, 6]), s([4], [2, 5], [1, 3, 6]), s([1, 4], [2, 5], [3, 6]), s([4], [1, 2, 5], [3, 6]), s([3, 4], [1, 2, 5], [6]), s([1, 3, 4], [2, 5], [6]), s([3, 4], [2, 5], [1, 6]), s([2, 3, 4], [5], [1, 6]), s([1, 2, 3, 4], [5], [6]), s([2, 3, 4], [1, 5], [6]), s([3, 4], [1, 5], [2, 6]), s([1, 3, 4], [5], [2, 6]), s([3, 4], [5], [1, 2, 6]), s([4], [3, 5], [1, 2, 6]), s([1, 4], [3, 5], [2, 6]), s([4], [1, 3, 5], [2, 6]), s([2, 4], [1, 3, 5], [6]), s([1, 2, 4], [3, 5], [6]), s([2, 4], [3, 5], [1, 6]), s([4], [2, 3, 5], [1, 6]), s([1, 4], [2, 3, 5], [6]), s([4], [1, 2, 3, 5], [6]), s([], [1, 2, 3, 5], [4, 6]), s([1], [2, 3, 5], [4, 6]), s([], [2, 3, 5], [1, 4, 6]), s([2], [3, 5], [1, 4, 6]), s([1, 2], [3, 5], [4, 6]), s([2], [1, 3, 5], [4, 6]), s([], [1, 3, 5], [2, 4, 6]), s([1], [3, 5], [2, 4, 6]), s([], [3, 5], [1, 2, 4, 6]), s([3], [5], [1, 2, 4, 6]), s([1, 3], [5], [2, 4, 6]), s([3], [1, 5], [2, 4, 6]), s([2, 3], [1, 5], [4, 6]), s([1, 2, 3], [5], [4, 6]), s([2, 3], [5], [1, 4, 6]), s([3], [2, 5], [1, 4, 6]), s([1, 3], [2, 5], [4, 6]), s([3], [1, 2, 5], [4, 6]), s([], [1, 2, 5], [3, 4, 6]), s([1], [2, 5], [3, 4, 6]), s([], [2, 5], [1, 3, 4, 6]), s([2], [5], [1, 3, 4, 6]), s([1, 2], [5], [3, 4, 6]), s([2], [1, 5], [3, 4, 6]), s([], [1, 5], [2, 3, 4, 6]), s([1], [5], [2, 3, 4, 6]), s([], [5], [1, 2, 3, 4, 6]), s([5], [], [1, 2, 3, 4, 6]), s([1, 5], [], [2, 3, 4, 6]), s([5], [1], [2, 3, 4, 6]), s([2, 5], [1], [3, 4, 6]), s([1, 2, 5], [], [3, 4, 6]), s([2, 5], [], [1, 3, 4, 6]), s([5], [2], [1, 3, 4, 6]), s([1, 5], [2], [3, 4, 6]), s([5], [1, 2], [3, 4, 6]), s([3, 5], [1, 2], [4, 6]), s([1, 3, 5], [2], [4, 6]), s([3, 5], [2], [1, 4, 6]), s([2, 3, 5], [], [1, 4, 6]), s([1, 2, 3, 5], [], [4, 6]), s([2, 3, 5], [1], [4, 6]), s([3, 5], [1], [2, 4, 6]), s([1, 3, 5], [], [2, 4, 6]), s([3, 5], [], [1, 2, 4, 6]), s([5], [3], [1, 2, 4, 6]), s([1, 5], [3], [2, 4, 6]), s([5], [1, 3], [2, 4, 6]), s([2, 5], [1, 3], [4, 6]), s([1, 2, 5], [3], [4, 6]), s([2, 5], [3], [1, 4, 6]), s([5], [2, 3], [1, 4, 6]), s([1, 5], [2, 3], [4, 6]), s([5], [1, 2, 3], [4, 6]), s([4, 5], [1, 2, 3], [6]), s([1, 4, 5], [2, 3], [6]), s([4, 5], [2, 3], [1, 6]), s([2, 4, 5], [3], [1, 6]), s([1, 2, 4, 5], [3], [6]), s([2, 4, 5], [1, 3], [6]), s([4, 5], [1, 3], [2, 6]), s([1, 4, 5], [3], [2, 6]), s([4, 5], [3], [1, 2, 6]), s([3, 4, 5], [], [1, 2, 6]), s([1, 3, 4, 5], [], [2, 6]), s([3, 4, 5], [1], [2, 6]), s([2, 3, 4, 5], [1], [6]), s([1, 2, 3, 4, 5], [], [6]), s([2, 3, 4, 5], [], [1, 6]), s([3, 4, 5], [2], [1, 6]), s([1, 3, 4, 5], [2], [6]), s([3, 4, 5], [1, 2], [6]), s([4, 5], [1, 2], [3, 6]), s([1, 4, 5], [2], [3, 6]), s([4, 5], [2], [1, 3, 6]), s([2, 4, 5], [], [1, 3, 6]), s([1, 2, 4, 5], [], [3, 6]), s([2, 4, 5], [1], [3, 6]), s([4, 5], [1], [2, 3, 6]), s([1, 4, 5], [], [2, 3, 6]), s([4, 5], [], [1, 2, 3, 6]), s([5], [4], [1, 2, 3, 6]), s([1, 5], [4], [2, 3, 6]), s([5], [1, 4], [2, 3, 6]), s([2, 5], [1, 4], [3, 6]), s([1, 2, 5], [4], [3, 6]), s([2, 5], [4], [1, 3, 6]), s([5], [2, 4], [1, 3, 6]), s([1, 5], [2, 4], [3, 6]), s([5], [1, 2, 4], [3, 6]), s([3, 5], [1, 2, 4], [6]), s([1, 3, 5], [2, 4], [6]), s([3, 5], [2, 4], [1, 6]), s([2, 3, 5], [4], [1, 6]), s([1, 2, 3, 5], [4], [6]), s([2, 3, 5], [1, 4], [6]), s([3, 5], [1, 4], [2, 6]), s([1, 3, 5], [4], [2, 6]), s([3, 5], [4], [1, 2, 6]), s([5], [3, 4], [1, 2, 6]), s([1, 5], [3, 4], [2, 6]), s([5], [1, 3, 4], [2, 6]), s([2, 5], [1, 3, 4], [6]), s([1, 2, 5], [3, 4], [6]), s([2, 5], [3, 4], [1, 6]), s([5], [2, 3, 4], [1, 6]), s([1, 5], [2, 3, 4], [6]), s([5], [1, 2, 3, 4], [6]), s([], [1, 2, 3, 4], [5, 6]), s([1], [2, 3, 4], [5, 6]), s([], [2, 3, 4], [1, 5, 6]), s([2], [3, 4], [1, 5, 6]), s([1, 2], [3, 4], [5, 6]), s([2], [1, 3, 4], [5, 6]), s([], [1, 3, 4], [2, 5, 6]), s([1], [3, 4], [2, 5, 6]), s([], [3, 4], [1, 2, 5, 6]), s([3], [4], [1, 2, 5, 6]), s([1, 3], [4], [2, 5, 6]), s([3], [1, 4], [2, 5, 6]), s([2, 3], [1, 4], [5, 6]), s([1, 2, 3], [4], [5, 6]), s([2, 3], [4], [1, 5, 6]), s([3], [2, 4], [1, 5, 6]), s([1, 3], [2, 4], [5, 6]), s([3], [1, 2, 4], [5, 6]), s([], [1, 2, 4], [3, 5, 6]), s([1], [2, 4], [3, 5, 6]), s([], [2, 4], [1, 3, 5, 6]), s([2], [4], [1, 3, 5, 6]), s([1, 2], [4], [3, 5, 6]), s([2], [1, 4], [3, 5, 6]), s([], [1, 4], [2, 3, 5, 6]), s([1], [4], [2, 3, 5, 6]), s([], [4], [1, 2, 3, 5, 6]), s([4], [], [1, 2, 3, 5, 6]), s([1, 4], [], [2, 3, 5, 6]), s([4], [1], [2, 3, 5, 6]), s([2, 4], [1], [3, 5, 6]), s([1, 2, 4], [], [3, 5, 6]), s([2, 4], [], [1, 3, 5, 6]), s([4], [2], [1, 3, 5, 6]), s([1, 4], [2], [3, 5, 6]), s([4], [1, 2], [3, 5, 6]), s([3, 4], [1, 2], [5, 6]), s([1, 3, 4], [2], [5, 6]), s([3, 4], [2], [1, 5, 6]), s([2, 3, 4], [], [1, 5, 6]), s([1, 2, 3, 4], [], [5, 6]), s([2, 3, 4], [1], [5, 6]), s([3, 4], [1], [2, 5, 6]), s([1, 3, 4], [], [2, 5, 6]), s([3, 4], [], [1, 2, 5, 6]), s([4], [3], [1, 2, 5, 6]), s([1, 4], [3], [2, 5, 6]), s([4], [1, 3], [2, 5, 6]), s([2, 4], [1, 3], [5, 6]), s([1, 2, 4], [3], [5, 6]), s([2, 4], [3], [1, 5, 6]), s([4], [2, 3], [1, 5, 6]), s([1, 4], [2, 3], [5, 6]), s([4], [1, 2, 3], [5, 6]), s([], [1, 2, 3], [4, 5, 6]), s([1], [2, 3], [4, 5, 6]), s([], [2, 3], [1, 4, 5, 6]), s([2], [3], [1, 4, 5, 6]), s([1, 2], [3], [4, 5, 6]), s([2], [1, 3], [4, 5, 6]), s([], [1, 3], [2, 4, 5, 6]), s([1], [3], [2, 4, 5, 6]), s([], [3], [1, 2, 4, 5, 6]), s([3], [], [1, 2, 4, 5, 6]), s([1, 3], [], [2, 4, 5, 6]), s([3], [1], [2, 4, 5, 6]), s([2, 3], [1], [4, 5, 6]), s([1, 2, 3], [], [4, 5, 6]), s([2, 3], [], [1, 4, 5, 6]), s([3], [2], [1, 4, 5, 6]), s([1, 3], [2], [4, 5, 6]), s([3], [1, 2], [4, 5, 6]), s([], [1, 2], [3, 4, 5, 6]), s([1], [2], [3, 4, 5, 6]), s([], [2], [1, 3, 4, 5, 6]), s([2], [], [1, 3, 4, 5, 6]), s([1, 2], [], [3, 4, 5, 6]), s([2], [1], [3, 4, 5, 6]), s([], [1], [2, 3, 4, 5, 6]), s([1], [], [2, 3, 4, 5, 6]), s([], [], [1, 2, 3, 4, 5, 6])]
В SWI-Prolog нужно нажать W и попросить интерактивную оболочку напечатать полный список.