论文部分内容阅读
[摘 要]基于逻辑的计算机语言的出现，为一些逻辑问题提供了更高效的解决途径。文章基于经典的逻辑推理问题，分别按照人类的正常思维过程和逻辑程序设计两种方案，分析推理得到问题的解，并比较总结逻辑程序的特点、优势和应用前景。
[关键词]逻辑问题；推理；逻辑程序设计
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0216-01
1 概述
传统的程序设计都属于过程性语言，都是围绕设计解决问题的过程来进行编写。而在逻辑程序设计中，用户只需要对问题用逻辑程序语言进行描述，编写程序的逻辑部分，其余的分析计算工作，都交给逻辑程序处理器进行，迅速返回用户结果。1972年，法国科莫劳埃小组在实现了第一个逻辑程序设计语言PROLOG[1]。目前，国际上，具有回答集语义的逻辑程序方面的研究非常活跃[2]。
文章中我們讨论的问题使用具有回答集语义的逻辑程序来解决，程序运行的平台为smodels[3]。文章首先讨论使用逻辑程序解决日常生活中一些逻辑推理问题，并分析人的推理过程，并对这两种方式进行分析和比较，来说明逻辑程序设计解决该类问题的优势。
2.常见的逻辑推理问题分析
在我们的日常生活中，逻辑问题比较常见，尤其是公安系统中，有关复杂逻辑问题的推理更是疑难案件分析的重要环节。逻辑程序的出现，为这些与逻辑思维密切相关的问题，提供了更快捷的解决方法。例如，一天晚上，在一个由一对夫妇和他们的儿子、女儿组成的四口之家中，发生了一起谋杀案。家庭中的一个成员杀害了另一个成员；其他两个成员，一个是目击者，另一个是凶手的同谋。同时，已知以下六条信息：
（1）同谋和目击者性别不同。
（2）最年长的成员和目击者性别不同。
（3）最年轻的成员和被害者性别不同。
（4）同谋的年龄比被害者大。
（5）父亲是最年长的成员。
（6）凶手不是最年轻的成员。
问题：凶手、同谋、目击者分别是谁？
按照一般的推理方式来解决这个问题，步骤如下：
首先根据（5）和（2）对（2）重新表述：目击者是女性
根据（1）和上述推断，对（1）重新表述：同谋是男性
以上6个条件变为：
（a）同谋是男性。
（b）目击者是女性。
（3）最年轻的成员和被害者性别不同。
（4）同谋的年龄比被害者大。
（5）父亲是最年长的成员。
（6）凶手不是最年轻的成员。
然后，根据（a）（b），列出所有组合（x代表未知） ：
根据（aa）得到进一步组合：
根据（cc）得到进一步组合：
根据（dd）得到进一步组合：
只有（ddd）组合没有不符合项。因此，母亲是凶手，父亲是同谋且年龄最大，儿子是被害人，女儿是目击者并年龄最小。
3 用逻辑程序语言解决逻辑推理问题
用逻辑程序方法来解决这个问题，更快捷高效。首先，用加权的约束逻辑程序来描述上面提到的问题，代码见图1：
这段程序在smodel系统（逻辑程序的一种推理机）中的运行结果见图2。
输出结果表明，该问题只有一个稳定模型，即母亲是凶手，父亲是同谋且年龄最大，儿子是被害人，女儿是目击者并年龄最小。系统提示的其它信息表示，系统运行时间极短，效率很高。文章使用加权的约束逻辑程序设计并和人的推理过程做出比较，使我们更清楚地认识到逻辑程序在解决逻辑推理问题的优势。
4 总结
文章通过经典逻辑推理问题，用人类的思维方法和逻辑程序两种途径进行求解，并分析两种方法的特点。实验证明，使用传统的编程语言来解决推理问题，效率低，且容易出错；而使用逻辑程序方法来解决逻辑问题，程序简洁，易于编写，极不容易出错，推理效率更高。
参考文献
[1] PROLOG 语言，它的应用与实现，刘椿年，曹德和著，科学出版社，1990.
[2] Lparse 1.0 User’s Manual （用户手册）
[3] 1） M.Gelfond and V. Lifschitz. The stable model semantics for logic programming. Logic programming：proc.of the Fifth int.Conf.and Symp.，pages 1070-1080，1988.
[关键词]逻辑问题；推理；逻辑程序设计
中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）41-0216-01
1 概述
传统的程序设计都属于过程性语言，都是围绕设计解决问题的过程来进行编写。而在逻辑程序设计中，用户只需要对问题用逻辑程序语言进行描述，编写程序的逻辑部分，其余的分析计算工作，都交给逻辑程序处理器进行，迅速返回用户结果。1972年，法国科莫劳埃小组在实现了第一个逻辑程序设计语言PROLOG[1]。目前，国际上，具有回答集语义的逻辑程序方面的研究非常活跃[2]。
文章中我們讨论的问题使用具有回答集语义的逻辑程序来解决，程序运行的平台为smodels[3]。文章首先讨论使用逻辑程序解决日常生活中一些逻辑推理问题，并分析人的推理过程，并对这两种方式进行分析和比较，来说明逻辑程序设计解决该类问题的优势。
2.常见的逻辑推理问题分析
在我们的日常生活中，逻辑问题比较常见，尤其是公安系统中，有关复杂逻辑问题的推理更是疑难案件分析的重要环节。逻辑程序的出现，为这些与逻辑思维密切相关的问题，提供了更快捷的解决方法。例如，一天晚上，在一个由一对夫妇和他们的儿子、女儿组成的四口之家中，发生了一起谋杀案。家庭中的一个成员杀害了另一个成员；其他两个成员，一个是目击者，另一个是凶手的同谋。同时，已知以下六条信息：
（1）同谋和目击者性别不同。
（2）最年长的成员和目击者性别不同。
（3）最年轻的成员和被害者性别不同。
（4）同谋的年龄比被害者大。
（5）父亲是最年长的成员。
（6）凶手不是最年轻的成员。
问题：凶手、同谋、目击者分别是谁？
按照一般的推理方式来解决这个问题，步骤如下：
首先根据（5）和（2）对（2）重新表述：目击者是女性
根据（1）和上述推断，对（1）重新表述：同谋是男性
以上6个条件变为：
（a）同谋是男性。
（b）目击者是女性。
（3）最年轻的成员和被害者性别不同。
（4）同谋的年龄比被害者大。
（5）父亲是最年长的成员。
（6）凶手不是最年轻的成员。
然后，根据（a）（b），列出所有组合（x代表未知） ：
根据（aa）得到进一步组合：
根据（cc）得到进一步组合：
根据（dd）得到进一步组合：
只有（ddd）组合没有不符合项。因此，母亲是凶手，父亲是同谋且年龄最大，儿子是被害人，女儿是目击者并年龄最小。
3 用逻辑程序语言解决逻辑推理问题
用逻辑程序方法来解决这个问题，更快捷高效。首先，用加权的约束逻辑程序来描述上面提到的问题，代码见图1：
这段程序在smodel系统（逻辑程序的一种推理机）中的运行结果见图2。
输出结果表明，该问题只有一个稳定模型，即母亲是凶手，父亲是同谋且年龄最大，儿子是被害人，女儿是目击者并年龄最小。系统提示的其它信息表示，系统运行时间极短，效率很高。文章使用加权的约束逻辑程序设计并和人的推理过程做出比较，使我们更清楚地认识到逻辑程序在解决逻辑推理问题的优势。
4 总结
文章通过经典逻辑推理问题，用人类的思维方法和逻辑程序两种途径进行求解，并分析两种方法的特点。实验证明，使用传统的编程语言来解决推理问题，效率低，且容易出错；而使用逻辑程序方法来解决逻辑问题，程序简洁，易于编写，极不容易出错，推理效率更高。
参考文献
[1] PROLOG 语言，它的应用与实现，刘椿年，曹德和著，科学出版社，1990.
[2] Lparse 1.0 User’s Manual （用户手册）
[3] 1） M.Gelfond and V. Lifschitz. The stable model semantics for logic programming. Logic programming：proc.of the Fifth int.Conf.and Symp.，pages 1070-1080，1988.