RETE算法介紹
一、 rete概述
Rete算法是一種前向規則快速匹配算法，其匹配速度與規則數目無關。Rete是拉丁文，對應英文是net，也就是網絡。Rete算法通過形成一個rete網絡進行模式匹配，利用基於規則的系統的兩個特徵，即時間冗餘性（Temporal redundancy）和結構相似性（structural similarity），提高系統模式匹配效率。
二、 相關概念
2.1 事實（fact）：
事實：對象之間及對象屬性之間的多元關係。爲簡單起見，事實用一個三元組來表示：（identifier ^attribute value），例如如下事實：
w1:(B1 ^ on B2) w6:(B2 ^color blue)
w2:(B1 ^ on B3) w7:(B3 ^left-of B4)
w3:(B1 ^ color red) w8:(B3 ^on table)
w4:(B2 ^on table) w9:(B3 ^color red)
w5:(B2 ^left-of B3)
2.2 規則（rule）:
由條件和結論構成的推理語句，當存在事實滿足條件時，相應結論被激活。一條規則的一般形式如下：
(name-of-this-production
LHS /*one or more conditions*/
-->
RHS /*one or more actions*/
)
其中LHS爲條件部分，RHS爲結論部分。
下面爲一條規則的例子：
(find-stack-of-two-blocks-to-the-left-of-a-red-block
(^on)
(^left-of)
(^color red)
-->
...RHS...
)
2.3 模式（patten）：
模式：規則的IF部分，已知事實的泛化形式，未實例化的多元關係。
(^on)
(^left-of)
(^color red)
三、 模式匹配的一般算法
規則主要由兩部分組成：條件和結論，條件部分也稱爲左端（記爲LHS, left-hand side），結論部分也稱爲右端（記爲RHS, right-hand side）。爲分析方便，假設系統中有N條規則，每個規則的條件部分平均有P個模式，工作內存中有M個事實，事實可以理解爲需要處理的數據對象。
規則匹配，就是對每一個規則r, 判斷當前的事實o是否使LHS(r)=True，如果是，就把規則r的實例r(o)加到衝突集當中。所謂規則r的實例就是用數據對象o的值代替規則r的相應參數，即綁定了數據對象o的規則r。
規則匹配的一般算法：
1) 從N條規則中取出一條r；
2) 從M個事實中取出P個事實的一個組合c；
3) 用c測試LHS(r)，如果LHS(r（c）)=True，將RHS(r（c）)加入衝突集中；
4) 取出下一個組合c，goto 3；
5) 取出下一條規則r，goto 2；
四、 RETE算法
Rete算法的編譯結果是規則集對應的Rete網絡,如下圖。Rete網絡是一個事實可以在其中流動的圖。Rete網絡的節點可以分爲四類：根節點（root）、類型節點（typenode）、alpha節點、beta節點。其中，根結點是一個虛擬節點，是構建rete網絡的入口。類型節點中存儲事實的各種類型，各個事實從對應的類型節點進入rete網絡。
4.1 建立rete網絡
Rete網絡的編譯算法如下：
1) 創建根；
2) 加入規則1(Alpha節點從1開始，Beta節點從2開始)；
a. 取出模式1，檢查模式中的參數類型，如果是新類型，則加入一個類型節點；
b. 檢查模式1對應的Alpha節點是否已存在，如果存在則記錄下節點位置，如果沒有則將模式1作爲一個Alpha節點加入到網絡中，同時根據Alpha節點的模式建立Alpha內存表；
c. 重複b直到所有的模式處理完畢；
d. 組合Beta節點，按照如下方式：
Beta(2)左輸入節點爲Alpha(1)，右輸入節點爲Alpha(2)
Beta(i)左輸入節點爲Beta(i-1)，右輸入節點爲Alpha(i) i>2
並將兩個父節點的內存表內聯成爲自己的內存表；
e. 重複d直到所有的Beta節點處理完畢；
f. 將動作（Then部分）封裝成葉節點（Action節點）作爲Beta(n)的輸出節點；
3) 重複2)直到所有規則處理完畢；
可以把rete算法類比到關係型數據庫操作。
把事實集合看作一個關係，每條規則看作一個查詢，將每個事實綁定到每個模式上的操作看作一個Select操作，記一條規則爲P，規則中的模式爲c1,c2,…,ci, Select操作的結果記爲r(ci),則規則P的匹配即爲r(c1)◇r(c2)◇…◇(rci)。其中◇表示關係的連接（Join）操作。
使用一個rete的過程：
1) 對於每個事實，通過select 操作進行過濾，使事實沿着rete網達到合適的alpha節點。
2) 對於收到的每一個事實的alpha節點，用Project(投影操作)將那些適當的變量綁定分離出來。使各個新的變量綁定集沿rete網到達適當的bete節點。
3) 對於收到新的變量綁定的beta節點，使用Project操作產生新的綁定集，使這些新的變量綁定沿rete網絡至下一個beta節點以至最後的Project。
4) 對於每條規則，用project操作將結論實例化所需的綁定分離出來。
4.2 使用rete網絡進行匹配
下面爲的圖示顯示了連接（Join）操作和投影（Project）的執行過程。
Rete算法有兩個特點使其優於傳統的模式匹配算法。
1、狀態保存
事實集合中的每次變化，其匹配後的狀態都被保存再alpha和beta節點中。在下一次事實集合發生變化時，絕大多數的結果都不需要變化，rete算法通過保存操作過程中的狀態，避免了大量的重複計算。Rete算法主要是爲那些事實集合變化不大的系統設計的，當每次事實集合的變化非常劇烈時，rete的狀態保存算法效果並不理想。
2、節點共享
另一個特點就是不同規則之間含有相同的模式，從而可以共享同一個節點。Rete網絡的各個部分包含各種不同的節點共享。
