相信很多朋友對於邏輯式程式語言，都有一種最熟悉的陌生人的感覺。一方面，平時在書籍、在資訊網站，偶爾能看到一些吹噓邏輯式程式設計的話語。但另一方面，也沒見過周圍有人真正用到它（除了SQL）。 遙記當時看《The Reasoned Schemer》（一本講邏輯式程式語言的小人書），被最後兩頁的直譯器實現驚豔到了。看似如此複雜的計算邏輯，其實現竟然這麼簡潔。不過礙於當時水平有限，也就囫圇吞棗般看了過去。後來有一天，不知何故腦子靈光一閃，把圖遍歷和流計算模式聯絡在一起，瞬間明白了《The Reasoned Schemer》中的做法。動手寫了寫程式碼，果然如此，短短[兩百來行程式碼](https://github.com/sKabYY/palestra/blob/master/reasoned/mk.ss)，就完成了直譯器的實現，才發現原來如此簡單。很多時候，並非問題本身有多難，只是沒有想到正確的方法。 本系列將盡可能簡潔地說明邏輯式程式設計語音的原理，並實現一門簡單的邏輯式程式語言。考慮到C#的使用者較多，因此選擇用C#來實現。實現的這門語言就叫NMiniKanren。文章總體內容如下： * NMiniKanren語言介紹 * 語言基礎 * 一道有趣的邏輯題：誰是凶手 * NMiniKanren執行原理 * 構造條件關係圖，遍歷分支 * 代入消元法解未知量 * 實現NMiniKanren * 流計算模式簡介 * 代入消元法的實現 * 遍歷分支的實現 故事從兩個正在吃午餐的程式設計師說起。 老明和小皮是就職於同一家傳統企業的程式設計師。這天，兩人吃著午餐。老明邊吃邊刷著抖音，鼻孔時不時噴出幾條米粉。 小皮是一臉麻木地刷著求職網和資訊網，忽然幾個大字映入眼底：《新型邏輯式程式語言重磅出世，即將顛覆IT界！》小皮一陣好奇，往下一翻，結果接著的是一些難懂的話，什麼“一階邏輯”，什麼“合一演算法”，以及鬼畫符似的公式之類。 小皮看得索然無味，但被勾引起來的對邏輯式程式設計的興趣彷彿~~澳洲~~森林大火一樣難以平息。於是伸手拍下老明高舉手機的左手，問道：“嘿！邏輯式程式設計有了解過麼？是個啥玩意兒？” “邏輯式程式設計啊……嘿嘿，前段時間剛好稍微瞭解了一下。”老明鼻孔朝天吸了兩口氣，“我說的稍微瞭解，是指實現了一門邏輯式程式語言。” “不愧是資深老IT，瞭解也比別人深入一坨坨……” “也就比你早來一年好不好……我是一邊看一本奇書一邊做的。Dan老師（Dan Friedman）寫的《The Reasoned Schemer》。這本書挺值得一看的，書中使用一門教學用的邏輯式程式語言，講解這門語言的特性、用法、以及原理。最後還給出了這門語言的實現。核心程式碼只用了兩頁紙。  “所謂邏輯式程式設計，從使用上看是把宣告式程式設計發揮到極致的一種程式設計正規化。普通的程式語言，大部分還是基於指令式程式設計，需要你告訴機器每一步執行什麼指令。而邏輯式程式設計的理念是，我們只需要告訴機器我們需要的目標，機器會根據這個目標自動探索執行過程。 “**邏輯式程式設計的特點是可以反向執行。你可以像做數學題一樣，宣告未知量，列出方程，然後程式會為你求解未知量。**”  “挺神奇的。聽起來有點像AI程式設計。不過這麼高階的東西怎麼沒有流行起來？感覺可以節省不少人力。”小皮忽然有種飯碗即將不保的感覺。 “嘿嘿……想得美。其實邏輯式程式設計，既不智慧，也不好用。你回憶一下你中學的時候是怎麼解方程組的？” “嗯……先盯一會方程組，看看它長得像不像有快捷解法的樣子。看不出來的話就用代入法慢慢算。這和邏輯式程式設計有什麼關係？” “**邏輯式程式設計並不智慧，它只是把某種類似代入法的通用演算法內建到直譯器裡**。邏輯式程式語言寫的程式執行時，不過是根據通用演算法進行求解而已。它不像人一樣會去尋找更快捷的方法，同時也不能解決超綱問題。  “**而且邏輯式程式語言的學習成本也不低**。如果你要用好這門語言，你得把它使用的通用演算法搞清楚。雖然你寫的宣告式的程式碼，但內心要時刻清楚程式的執行過程。**如果你拿它當個黑盒來用，那很可能你寫出來的程式的執行效率會非常低，甚至跑出一些莫名其妙的結果**。” “哦哦，要學會用它，還得先懂得怎麼實現它。這學習成本還挺高的。”小皮跟著吐槽，不過他知道老明表明上看似嫌棄邏輯式程式設計的實用性，私底下肯定玩得不亦樂乎，並且也喜歡跟別人分享。於是小皮接著道：“雖然應該是用不著，但感覺挺有意思的，再仔細講講唄。天天寫CRUD，腦子都淡出個鳥了。” 果然老明坐直起來：“《The Reasoned Schemer》用的這門邏輯式程式語言叫miniKanren，用Scheme/Lisp實現的。去年給你安利過Scheme了，現在掌握得怎麼樣？” “一竅不通……”小皮大窘。去年到現在，小皮一直很忙，並沒有自學什麼東西。如果沒有外力驅動的話，他還將一直忙下去。 “果然如此。所以我順手也實現了個C#魔改版本的miniKanren。就叫NMiniKanren。我把NMiniKanren實現為C#的一個DSL。這樣的好處是方便熟悉C#或者Java的人快速上手；壞處是DSL會受限於C#語言的能力，程式碼看起來沒有Scheme版那麼優雅。”老明用左手做了個打引號的動作，“先從簡單的例子開始吧。比如說，有個未知量`q`，我們的目標是讓`q`等於5或者等於6。那麼滿足條件的`q`值有哪些？” “不就是5和6麼……這也太簡單了吧。” “Bingo！”老明打了個響指，“我們先用簡單的例子看看程式碼結構。”只見老明兩指輕輕夾住一隻筷子，勾出幾條米粉，快速在桌上擺出如下程式碼： ```CSharp // k提供NMiniKanren的方法，q是待求解的未知變數。 var res = KRunner.Run(null /* null表示輸出所有可能的結果 */, (k, q) => { // q == 5 或者 q == 6 return k.Any( k.Eq(q, 5), k.Eq(q, 6)); }); KRunner.PrintResult(res); // 輸出結果：[5, 6] ``` “程式碼中，`KRunner.Run`用於執行一段NMiniKanren程式碼，它的宣告如下。”老明繼續撥動米粉： ```CSharp public class KRunner { public static IList