如何用Prolog生成包含元素前后项的三元组嵌套列表？

需求是从输入列表生成由三元组子列表组成的列表：每个三元组包含当前元素的前一个元素、当前元素、后一个元素。边界情况处理：第一个元素的前一个元素为null，最后一个元素的后一个元素为null。例如输入[1,2,3,4]，期望输出：

[[null,1,2],[1,2,3],[2,3,4],[3,4,null]]

现有两个Prolog谓词均存在问题：

• 第一个谓词缺失开头的[null,1,2]；
• 第二个谓词结尾结果错误，返回[...,6,null]而非[5,6,null]。

原谓词代码 #

第一个谓词

take_with_neighbors([X|Xs], Result) :-
    take_with_neighbors(Xs, X, Result).
take_with_neighbors([X|Xs], Prev, [[Prev,X,Next]|Result]) :-
    take_with_neighbors(Xs, X, Result),
    ( Xs = [Next|_] ; Next = null ).
take_with_neighbors([], _, []).

第二个谓词

get_adjacent_elements_helper([Primero|T], Result) :-
    get_adjacent_elements_helper(null, Primero, T, Result).

get_adjacent_elements_helper(_, Primero, [], [Primero, null]) :- !.
get_adjacent_elements_helper(Prev, Primero, [Next|T], Result) :-
    Result = [[Prev, Primero, Next] | Rest],
    get_adjacent_elements_helper(Primero, Next, T, Rest).

问题分析与修正 #

第一个谓词修正

问题根源：初始调用未处理第一个元素的前导null，直接从第二个元素开始生成三元组，漏掉了第一个边界三元组。

修正后的代码：

take_with_neighbors([X|Xs], Result) :-
    % 先生成第一个边界三元组：null + 当前元素 + 下一个元素（无则为null）
    (Xs = [Next|_] ; Next = null),
    Result = [[null, X, Next] | Rest],
    take_with_neighbors(Xs, X, Rest).
take_with_neighbors([X|Xs], Prev, [[Prev,X,Next]|Result]) :-
    (Xs = [Next|_] ; Next = null),
    take_with_neighbors(Xs, X, Result).
take_with_neighbors([], _, []).

第二个谓词修正

问题根源：递归终止子句错误返回二元组[Primero, null]，而不是符合要求的三元组[Prev, Primero, null]。

修正后的代码：

get_adjacent_elements_helper([Primero|T], Result) :-
    get_adjacent_elements_helper(null, Primero, T, Result).

% 终止时生成最后一个边界三元组：前元素 + 当前元素 + null
get_adjacent_elements_helper(Prev, Primero, [], [[Prev, Primero, null]]) :- !.
get_adjacent_elements_helper(Prev, Primero, [Next|T], Result) :-
    Result = [[Prev, Primero, Next] | Rest],
    get_adjacent_elements_helper(Primero, Next, T, Rest).

测试验证 #

调用修正后的谓词，输入[1,2,3,4]，均会返回期望的输出：

[[null,1,2],[1,2,3],[2,3,4],[3,4,null]]

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Lucas Rus Gallego