Кратко и по существу.
1) Как Prolog решает задачи поиска и унификации
- Унификация: Prolog использует алгоритм унификации первого порядка (вариант Робинсона / Мартелли–Монтанари). Унификация двух термов $t_1$ и $t_2$ находит наиболее общую подстановку (MGU) $\theta$, такую что $t_1\theta =t_2\theta$. Пример: унификация $f(X,a)$ и $f(b,Y)$ даёт $\theta =\{X\mapsto b,Y\mapsto a\}$.
- Технические детали: общая сложность близка к линейной по размеру термов, обычно обозначают $\mathcal{O}(n)$ (с определёнными реализациями и оптимизациями). В стандартном Prolog обычно опускается occurs‑check из соображений эффективности, что допускает «некорректные» подстановки и может привести к циклам.
- Поиск (SLD‑резолюция и откат): выполнение запроса — это рекурсивный процесс разрешения целей (SLD): выбирается очередная цель, ищется правило/факт, которое унифицируется с этой целью; при успехе подстановка применяется и продолжается с новыми целями. По умолчанию стратегия поиска — глубинный поиск в порядке слева направо с механизмом обратного отсечения (backtracking) для получения альтернативных решений. Операторы управления (например, cut $!$) и негование через неудачу (negation as failure) дают дополнительные управляющие эффекты.
- Последствия: лёгкость выражения реляционных/поисковых задач («запиши факты и правила — Prolog найдёт решения»), но унаследованы проблемы глубинного поиска: возможна бесконечная ветвь, неудачный порядок предикатов может привести к неэффективности или зацикливанию.
2) Как это делается в функциональных языках (Haskell, OCaml)
- Совпадение/паттерн‑матчинг: статическое сопоставление с шаблонами (pattern matching) — направленное, детерминированное, неравносильно универсальной унификации: оно проверяет, что выражение соответствует образцу и извлекает компоненты, но не «решает» переменные в обе стороны. Пример: в Haskell/OCaml можно распарсить $fxa$ и получить $x$, но нельзя напрямую «подставить» значения в шаблон слева‑направо как в Prolog.
- Явный/ленивый генеративный поиск: поиск реализуют явно — списки результатов, ленивые потоки (Haskell) или монады (List, Logic, MonadPlus, LogicT). Пример в Haskell: список решений через list‑comprehension или через библиотеку logic‑monad; в OCaml — через генераторы, CPS/continuation или библиотеки миниKanren/ОCanren.
- Унификация: в чистом функциональном языке надо реализовать или использовать библиотеку для унификации (существуют реализации унификации первого порядка, сопоставления с переменными, и встраиваемые miniKanren/µKanren). Такие реализации обычно явные и требуют типов/контекста.
- Контроль стратегий поиска: в функциональных подходах легко менять стратегию (ширинный/перекрёстный/интерливинг) за счёт абстракций; в Prolog стратегия по умолчанию жёсткая (хотя можно имитировать другие стратегии, но не так прозрачно).
3) Плюсы и минусы (сравнение)
- Преимущества Prolog:
- Натуральная реляционная модель: коротко выражаются задачи поиска, дедуктивные правила и генеративные спецификации.
- Неявная унификация и поиск: программист задаёт отношения, система сама ищет решения.
- Быстрое прототипирование задач на логике/БД/парсинге/правилах.
- Недостатки Prolog:
- Управление поиском неявно; глубинный поиск может зацикливаться; порядок правил критичен.
- Отклонение occurs‑check (в большинстве реализаций) — потенциальная негарантированная корректность.
- Слабая статическая типизация (в классическом Prolog) — ошибки обнаруживаются в рантайме.
- Отладка/профилирование и модульность хуже, побочные эффекты и cut усложняют семантику.
- Преимущества функциональных языков:
- Сильная статическая типизация (особенно Haskell/OCaml) — безопасность, оптимизации.
- Явный контроль над поиском; возможность выбирать стратегию и применять абстракции (монады, ленивость).
- Лучшая предсказуемость производительности и удобство для доказуемости и тестирования.
- Можно встраивать логическую функциональность (miniKanren, LogicT) при необходимости, сохраняя типы и модульность.
- Недостатки функциональных языков:
- Паттерн‑матчинг не заменяет универсальную унификацию — реляционное программирование требует дополнительного уровня абстракции/библиотек.
- Больше «шаблонного» кода и явного управления поиском для тех же задач, которые в Prolog выражаются компактно.
- Встраивание логики может иметь накладные расходы или сложную реализацию (монадические трансформаторы, CPS).
4) Практические советы при выборе
- Если задача естественно реляционная/правиловая и важна простота спецификации — Prolog/miniKanren удобен.
- Если важны типы, масштабируемость, контроль над стратегией поиска и предсказуемость — лучше Haskell/OCaml с библиотеками для поиска/унификации.
- Часто комбинируют: критичные по производительности/типам части — функционально, поисковые/правила — в логической подсистеме (встроенной библиотеке или отдельном движке).
Если нужно, могу показать короткие примеры: унификация в Prolog и аналог в Haskell (list‑monad или miniKanren).