Что Такое Функциональное Программирование? Учебник С Примером
Функциональное программирование существует немного дольше, чем объектно-ориентированное программирование, ещё со времён машины Тьюринга. За последние пару поколений он пережил спад, но в последнее время довольно быстро вернулся в JavaScript, который не зависит от парадигм, но считается более функциональным языком, чем объектно-ориентированный. Более того, он предлагает тот же результат для заданных параметров. Лямбда-выражения в Java позволяют использовать анонимные функции и передавать их как параметры в другие функции. Это позволяет писать более компактный и выразительный код, особенно при работе с коллекциями.
Можно писать и в том, и в другом стиле на одном и том же языке, и в принципе даже совмещать. Весь вопрос в том, поощряет ли язык написание в таком стиле или наоборот. Например писать объектно-ориентированно на ANSI C можно, но очень больно.
Функциональное программирование — это парадигма декларативного программирования, в которой программы создаются путем последовательного применения функций, а не инструкций. Звучит логично, и большинство программистов привыкли именно к такому поведению кода. Получается, что в разные дни функция получает на вход one thousand ₽, но возвращает разные значения — так работает императивное программирование, когда всё зависит от других переменных. Если подпрограмме на вход подать какое-то значение, то результат будет зависеть не только от исходных данных, но и от других переменных. Например, у нас есть функция, которая возвращает размер скидки при покупке в онлайн-магазине. Мы добавляем в корзину товар стоимостью 1000 ₽, а функция должна нам вернуть размер получившейся скидки.
- Такие широко распространённые декларативные языки как SQL и Lex/Yacc содержат некоторые элементы функционального программирования, например, не используют переменных.
- Ссылочно прозрачная функция всегда дает один и тот же результат, если вы предоставляете ей одни и те же аргументы.
- Так что в принципе если это ваш вариант, то смело добавляете себе балл, это тоже возможный вариант для языков, которые это позволяют.
- Вы можете приписать ему любую структуру или методы мышления, и это все равно будет работать.
В языках Java версии eight и выше и в C# версии 3.0 и выше можно использовать λ-функции для написания программы в функциональном стиле. Основной особенностью функционального программирования, определяющей как преимущества, так и недостатки данной парадигмы, является то, что в ней реализуется модель вычислений без состояний. То, что в императивных языках делается путём присваивания значений переменным, в функциональных достигается путём передачи выражений в параметры функций. Непосредственным следствием становится то, что чисто функциональная программа не может изменять уже имеющиеся у неё данные, а может лишь порождать новые путём копирования и/или расширения старых. Следствием того же является отказ от циклов в пользу рекурсии. Непосредственным следствием становится то, что чисто функциональная программа не может изменять уже имеющиеся у неё данные, а может лишь порождать новые путём копирования или расширения старых.
В конце концов это лишняя писанина, поэтому если автор это написал, то значит как-то скорее всего это использует. А единственное разумное использование такого аргумента — вернуть дефолтное значение когда массив пустой. Напомню, что в сишарпе для этого нужно пойти в тело функции и увидеть там вызов default(T).
Некоторые императивные языки поддерживают типичные для функциональных языков конструкции, такие как функции высшего порядка и списковые включения (list comprehensions), что облегчает использование функционального стиля в этих языках. Примером может быть функциональное программирование на языке Python. Недостатки функционального программирования вытекают из тех же самых его особенностей.
Во-вторых, сигнатура математической функции должна передавать всю информацию о возможных входных значениях, которые она принимает, и о возможных результатах, которые она может дать. Можно называть эту черту честность сигнатуры метода (method signature honesty). Этот метод не является ссылочно прозрачным, потому что он возвращает разные результаты, даже если мы передаем в него один и тот же год. Причина здесь в том, что он ссылается на глобальное свойство DatetTime.Now. Haskell был создан в конце 1980-х годов в попытке соединить множество идей, полученных в ходе исследования функционального программирования[3].
Языки Функционального Программирования
Все подобные языки программирования объединяет одно очень важное преимущество. С их помощью можно писать конкурентные программные продукты, поэтому при их использовании отпадают такие проблемы, как взаимные блокировки и потокобезопасность. Когда вы работаете только с иммутабельными данными, вы заставляете себя обнаруживать скрытые побочные эффекты, указывая их в сигнатуре метода и тем самым делая его честным. Это делает код более читабельным, потому что вам не нужно останавливаться на деталях реализации методов, чтобы понять ход выполнения программы. С иммутабельными классами вы можете просто взглянуть на сигнатуру метода и сразу же получить хорошее представление о том, что происходит, без особых усилий. В 1972 году Пер Мартин-Лёф создал интуиционистскую теорию типов (также называемую конструктивной).
Встречаются также языки, которые совершенно невозможно использовать для ФП. К примеру, в объектно-ориентированном программировании разработчик должен задать объекты и описать алгоритмы их взаимодействия друг с другом, но, при этом, есть возможность для написания кода, не связанного с ними. Такой код выглядит обособленным и оказывает влияние на работу всей программы. Он направляет некоторые объекты для взаимодействия между собой, осуществляет обработку определенных результатов и т.д. Функциональное программирование на сегодняшний день является одним из приоритетных направлений развития кода.
Функции высших порядков — это такие функции, которые могут принимать в качестве аргументов и возвращать другие функции.[11]. Математики такую функцию чаще называют оператором, например, оператор взятия производной или оператор интегрирования. Как и все парадигмы программирования, функциональное программирование имеет свои преимущества и недостатки. Давайте посмотрим на них, чтобы выяснить, как лучше всего использовать функциональное программирование. Функциональное программирование подпадает под зонтик парадигмы императивного программирования, противоположной декларативному программированию, в котором находится объектно-ориентированное программирование.
Это позволит работать над приложениями следующих поколений, способными в будущем обслуживать огромное количество пользователей. Сравнивая процедурное и функциональное программирование, можно отметить совпадения только в наличии команд, которые выполняет язык. Имея честную сигнатуру метода, нам не нужно останавливаться на деталях реализации метода или обращаться к документации, чтобы узнать, есть ли что-то еще, что нам нужно учесть перед его использованием. Сама сигнатура сообщает нам, что может случиться после того, как мы вызовем такой метод. Все сводится к паре строк, в которых вы просто указываете входное значение и проверяете результат.
Языки Функционального Программирования: Полное Руководство
Оказывается, использование значений NULL делает ваш код нечестным, поскольку сигнатура методов, использующих их, не сообщает всю информацию о возможном результате соответствующей операции. Первая такая функциональное программирование js практика – максимально избегать побочных эффектов за счет использования иммутабельности по всей базе кода. Этот метод важен, потому что акт изменения состояния противоречит функциональным принципам.
Функциональный подход всего лишь развивает эту идею до логической точки — все функции должны быть чистыми, и не зависеть от какого-либо состояния. В языке программирования Java, который известен своим объектно-ориентированным подходом, было также внедрено функциональное программирование. Он предоставляет некоторые особенности, которые позволяют разработчикам писать более краткий и читаемый код. Ключевыми составляющими функциональной программы являются уже не объекты и методы, а переменные и функции. При этом следует избегать глобальных переменных, потому что изменяемые глобальные переменные усложняют понимание программы и ведут к появлению у функций побочных эффектов. Некоторые важные действия по определению сложно или невозможно реализовать через чистые функции.
Можно сказать, что задача этого человека — исполнять функции администратора, и мы описали правила, по которым эти функции исполнять. Повар должен следовать этим инструкциям ровно в той последовательности, в которой вы их написали. Возможность работы с такими функциями есть не только в функциональном программировании. Но для него такой подход https://deveducation.com/ обязателен — вместе с другими особенностями. Функциональные программисты, работающие над реальными программами, используют побочные эффекты и функции с побочными эффектами. На основании вышесказанного, можно сделать вывод, что основы функционального программирования должен знать каждый, кто занимается разработками программных продуктов.
Поэтому программистам приходится прибегать к дополнительным ухищрениям и усложнять код, чтобы избежать этого минуса. Также некоторые функции на практике оказываются не совсем чистыми — тут опять же приходится обходить ограничения и придумывать новые способы. На выходе будет ошибка, так как в третьем элементе списка присутствует деление на ноль. При нестрогом подходе значением выражения будет four, поскольку для вычисления длины списка значения его элементов, строго говоря, не важны и могут вообще не вычисляться. При строгом (аппликативном) порядке вычисления заранее подсчитываются значения всех аргументов перед вычислением самой функции.
Чтобы функция могла считаться первоклассной, должна присутствовать возможность для ее объявления в виде переменной. Благодаря такому условию можно управлять подпрограммой так же, как и обычными типами данных, а, при этом, и исполнять ее. Конечно, принципы первой группы языков применимы далеко не везде, однако в своих сферах они практически незаменимы.
О том, что такое функциональное программирование, вы узнаете из нашего материала. Тип параметра для электронной почты, а также тип параметра для «y» являются более грубыми, чем фактическая концепция, которую они представляют. Количество состояний, в которых может находиться экземпляр строкового типа, превышает количество допустимых состояний для правильно отформатированного электронного письма. Это несоответствие приводит к обману разработчика, который использует такой метод.
Ещё одним преимуществом функциональных программ является то, что они предоставляют широчайшие возможности для автоматического распараллеливания вычислений. Поскольку отсутствие побочных эффектов гарантировано, в любом вызове функции всегда допустимо параллельное вычисление двух различных параметров — порядок их вычисления не может оказать влияния на результат вызова. Единственным эффектом от вычисления функции является возвращаемый ей результат, и единственный фактор, оказывающий влияние на результат — это значения аргументов.
Использование ultimate для name и regNo делает невозможным изменение значений после построения объекта. Первая функция в этом списке использует в качестве ввода начальный аргумент, а последующие функции наследуют свои вводные аргументы из вывода предшествующих. Если мы сравним принципы функционального подхода с императивным, то единственное, что совпадёт, — и там, и там есть команды, которые язык может выполнять. Сейчас очень интересное время для тех, кто занимается разработкой программных продуктов.
Некоторые компиляторы, такие как gcc, в целях оптимизации предоставляют программисту ключевые слова для обозначения чистых функций[12]. Fortran ninety five позволяет обозначать функции как «pure» (чистые)[13]. Функциональное программирование предполагает обходиться вычислением результатов функций от исходных данных и результатов других функций, и не предполагает явного хранения состояния программы.
Классы определяют состояние и поведение объектов, а также предоставляют интерфейс для взаимодействия с ними. Оба примера используют один и тот же набор данных, но обрабатывают его по-разному. В JavaScript существует несколько методов массива, которые позволяют функциональное программирование (find, map, cut back, every, some) возможно и, следовательно, уменьшить общую сложность кода. При использовании императивного шаблона существует точная процедура, которую должна выполнить программа для получения правильного вывода. Язык кода сфокусирован на описании того, как все работает, а не на том, что он должен выполнить. Для работы требуется состояние i, и если оно каким-то образом изменено и выходит за пределы диапазона, существует высокая вероятность неправильного вывода.