В числе разработчиков математических основ функционального программирования можно назвать Моисея Шейнфинкеля и Хаскелла Карри, разработавших комбинаторную логику, и Алонзо Чёрча, создателя λ-исчисления. Третьим фактором, который следует учитывать, является опыт разработчика. Если у разработчика уже есть опыт работы с определенным языком программирования, то использование этого языка может быть предпочтительным, так как разработчик будет более знаком с его синтаксисом и особенностями. Haskell был создан в конце 1980-х годов в попытке соединить множество идей, полученных в ходе исследования функционального программирования[3].
Он широко используется в различных областях, включая веб-разработку, научные исследования, анализ данных и искусственный интеллект. Python также имеет обширную библиотеку, которая делает его очень гибким и мощным инструментом. Также важно учитывать экосистему и поддержку языка программирования. Некоторые языки имеют большое сообщество разработчиков, обширную документацию, множество библиотек и инструментов разработки, что может значительно упростить процесс разработки и поддержки проекта.
Haskell — нестрогий язык, так же как, например, Gofer и Miranda. Помимо упрощения анализа программ есть ещё одно — параллелизм. Раз все функции для вычислений используют только свои параметры, мы можем вычислять независимые функции в произвольном порядке или параллельно, на результат вычислений это не повлияет. Причём параллелизм этот может быть организован не только на уровне компилятора языка, но и на уровне архитектуры.
О ненужных объектах позаботится встроенный в язык сборщик мусора. Благодаря этому в чистых функциональных языках все функции свободны от побочных эффектов. Однако это не мешает этим языкам имитировать некоторые полезные императивные свойства, такие как исключения и изменяемые массивы. В некоторых языках, например в Аде, строгая типизация вынуждает программиста явно описывать тип всех значений и функций.
Чистые Функции[править Править Код]
C# – это язык программирования, разработанный компанией Microsoft, который используется для создания приложений для платформы .NET. Он поддерживает объектно-ориентированное программирование и имеет широкий спектр применений, включая разработку веб-приложений, настольных приложений, игр и мобильных приложений для платформы Windows. Java – это объектно-ориентированный язык программирования, который широко используется для создания приложений, веб-сервисов и мобильных приложений. Он известен своей платформенной независимостью, что означает, что программы, написанные на Java, могут работать на разных операционных системах без изменений. Java также имеет обширную экосистему, включая множество библиотек и фреймворков.
Единственным эффектом от вычисления функции является возвращаемый ей результат, и единственный фактор, оказывающий влияние на результат — это значения аргументов. Лямбда-исчисление стало теоретической базой для описания и вычисления функций. Являясь математической абстракцией, а не языком программирования, оно составило базис почти всех языков функционального программирования на сегодняшний день. Сходное теоретическое понятие, комбинаторная логика, является более абстрактным, нежели λ-исчисления и было создано раньше.
Декларативные Языки Программирования
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. Особенно перспективно применение функциональной парадигмы в облачных вычислениях и микросервисной архитектуре. Главные преимущества функционального подхода – это надежность, простота тестирования и распараллеливания кода, а также возможность применения мощных оптимизаций. Выбрасывать исключения в Elixir — правильно, в то время как обрабатывать исключения обычно не рекомендуется. Вместо этого супервизор процесса автоматически перезапустит неудачный процесс, чтобы программа продолжила работать.
Можно сказать, что парадигмы функционального программирования не ориентированы на использование для решений, которые на протяжении многих лет базировались на императивных принципах. Но в отношении функционального программирования отличие от императивного заключается в самом подходе к написанию приложений. 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.
Функциональное программирование предполагает обходиться вычислением результатов функций от исходных данных и результатов других функций, и не предполагает явного хранения состояния программы. Вместо этого используются неизменяемые данные и чистые функции, которые преобразуют эти данные в новые данные. Функциональные языки программирования — это языки, в которых процессы представлены как функции в математическом понимании этого слова. То есть функция в них определяется не как подпрограмма, а как соответствие между множествами. Функции всегда возвращают одно и то же значение, если на вход поступают одни и те же данные.
Язык также поддерживает ряд макросов, которые упрощают использование в нем существующих Java API. Структуры данных Clojure реализуют все стандартные интерфейсы Java, что делает легким запуск из Java программного кода, написанного на Clojure. Ещё не полностью функциональные изначальные версии и Лиспа, и APL внесли особый вклад в создание и развитие функционального программирования. Более поздние версии Lisp, такие как Scheme, а также различные варианты APL поддерживали все свойства и концепции функционального языка[3]. Вместо этого используются неизменяемые данные, которые передаются между чистыми функциями. Это позволяет добиться высокой надежности и простоты тестирования кода.
Программирование на машинном языке было сложным и трудоемким процессом, требующим знания аппаратуры компьютера. Благодаря мемоизации, если в дальнейшем функция вызывается с этими же аргументами, её результат может быть взят прямо из таблицы значений не вычисляясь (иногда это называется принципом прозрачности ссылок). Мемоизация, ценой небольшого расхода памяти, позволяет существенно увеличить производительность и уменьшить порядок роста некоторых рекурсивных алгоритмов.
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 или расширения старых. Следствием того же является отказ от циклов в пользу рекурсии. В языке Си++ имеется такое понятие, как шаблон, которое позволяет программисту определять полиморфные функции, подобные quickSort. В стандартную библиотеку Си++ — STL — входит такая функция и множество других полиморфных функций.
В-третьих, вместо циклов в функциональных языках используется рекурсия. Функциональное программирование набирает популярность как новый тренд в разработке ПО. Давайте разберемся, что представляют собой функциональные языки, их особенности и преимущества. К функциональным языкам относятся Haskell, F#, OCaml, ELM, серия языков Lisp, а также Erlang и его потомок Elixir.
- И наконец, нестрогий подход к вычислениям позволяет оптимизировать выполнение программы за счет отсроченного вычисления аргументов функций.
- В отличие от императивного стиля, описывающего шаги, ведущие к достижению цели, функциональный стиль описывает математические отношения между данными и целью.
- Можно сказать, что парадигмы функционального программирования не ориентированы на использование для решений, которые на протяжении многих лет базировались на императивных принципах.
- Elixir строится на основе Erlang, который известен своими большими возможностями распараллеливания, и использует совершенно другой подход к параллелизму, называемый моделью актора.
JavaScript не является строго функциональным языком программирования, поскольку допускает объектно-ориентированный подход, однако у него есть компонент, который связывает его с ФП. Кроме того, новые версии стандарта ECMAScript предоставляют исправления для проблемы изменчивости. Термин «функциональное программирование» уходит корнями к способу программирования, который базируется на создании чистых функций. Основой всех языков ФП является лямбда-исчисление (Lambda Calculus, также обозначается как λ-исчисление), которое описывается как «самый маленький универсальный язык программирования в мире». Соответственно, ФП состоит из математических функций, которым для проведения вычислений требуются условные выражения и рекурсия.
Но помните, что многие решения сначала могут показаться вам неочевидными — к особым принципам нужно привыкнуть. Тем не менее, функциональное программирование – мощный и интересный инструмент, и изучить его вполне реально даже новичку. Некоторые важные действия по определению сложно или невозможно реализовать через чистые функции. Поэтому программистам приходится прибегать к дополнительным ухищрениям и усложнять код, чтобы избежать этого минуса.
Вместо того, чтобы указывать, как выполнить определенную задачу, программист описывает свойства и ограничения решения, и компьютер самостоятельно находит способ достичь желаемого результата. В 1970-х годах были разработаны языки программирования, поддерживающие структурное программирование, такие как Pascal и C. Структурное программирование предложило новые концепции, такие как последовательность, ветвление и циклы, которые позволили более логично и структурированно организовывать программы. Для упрощения программирования на машинном языке были разработаны ассемблеры. Ассемблеры позволяли использовать мнемонические обозначения для инструкций и регистров, что делало программы более понятными для программистов.
Подпрограммы высшего порядка допускают принятие в качестве аргумента других функций. Яркими примерами подобных подпрограмм можно назвать map и filter. В данном случае мы также имеем дело с командами, но администратор функциональное программирование js выполняет их не в конкретной очередности, а на свое усмотрение, исходя из необходимости. Таким образом, задача этого сотрудника состоит в выполнении своих функций, исходя из прописанных правил.
Так как ФП становится все более популярным, то и подобные примеры будут появляться более массово. Сейчас очень интересное время для тех, кто занимается разработкой программных продуктов. Облачные вычисления, а, следовательно, и неограниченные объемы компьютерных мощностей теперь стали доступны всем. Но, вместе с тем, появились и более высокие требования в отношении масштабируемости, производительности и параллелизма. Используя функциональную модель программирования, нельзя менять переменную после инициализации.
«Я думаю, что Clojure занимает уникальную нишу в качестве функционального Lisp для JVM с сильной поддержкой параллелизма», — добавил Хикки. Scala работает на JVM и сочетает в себе функциональное и объектно-ориентированное программирование. Haskell – это чисто функциональный язык со строгой типизацией. Например, в последних версиях OCaml добавлена поддержка опциональных значений и объектно-ориентированного программирования.
«Такие вещи, как Linq, язык запросов в C#, на самом деле произошли от Haskell. Рабочие процессы F# и изменяемые состояния взяты непосредственно из его монадической структуры», — сказал главный исследователь Microsoft и ключевой контрибутор Haskell Саймон Пейтон Джонс. Сейчас Haskell Platform — это рекомендованный базовый дистрибутив для разработчиков.
Использование таких средств позволяет решить некоторые практические проблемы, но означает отход от идей (и преимуществ) функционального программирования и написание императивных программ на функциональных языках. В чистых функциональных языках эти проблемы решаются другими средствами, например, в языке Haskell ввод-вывод реализован при помощи монад — концепции, позаимствованной из теории категорий. Эта https://deveducation.com/ особенность функционального программирования — плюс и минус одновременно. Минус в том, что для некоторых важных задач порядок действий важен по определению. Если данные будут вводиться или выводиться хаотично, в непредсказуемом порядке, это ухудшит работу программы. Поэтому часто функциональное программирование комбинируют с императивным — для большей гибкости и производительности кода в целом.