Особенности функционального программирования

Особенности функционального программирования

Выполнила:

студентка группы МДИ-117

Уварова О.В

Функциональное программирование — раздел дискретной математики и парадигма программирования, в которой процесс вычисления трактуется как вычисление значений функций в математическом понимании последних (в отличие от функций как подпрограмм в процедурном программировании)

Определение понятия

Из истории

Традиционное программирование родилось в 40-х годах 20 века, когда велась разработка первых электронно-вычислительных машин (ЭВМ).

Его основой послужила концепция фон Неймана о хранимой программе автоматических вычислений по заданному алгоритму.

Из истории

В конце 50-х годов 20 века появились первые языки программирования высокого уровня, в них уже произошел существенный отход от принципов фон Неймана.

Во-первых, программа раз и навсегда была отделена от данных.

Во-вторых, во время исполнения программы ее текст оставался неизменным, а организация циклического повторения команд в ходе исполнения программы была возложена на систему 5 программирования, которая уже и должна была перевести (транслировать) текст программы в систему команд компьютера так, чтобы ее исполнение происходило в соответствии с написанным текстом.

Из истории

Почти одновременно с первым "традиционным" языком программирования – Фортраном появился еще один совершенно непохожий на него язык программирования – Лисп, для которого последовательность выполнения отдельных частей написанной программы была несущественной. Ветвь программирования, начатая созданием Лиспа, понемногу развивалась с начала 60-х годов 20 века и привела к появлению целой плеяды очень своеобразных языков программирования, которые удовлетворяли всем требованиям, необходимым для исполнения программ несколькими параллельными процессорами.

1. Алгоритмы, записанные с помощью этих языков, допускают сравнительно простой анализ и формальные преобразования программ.

2. Отдельные части программ могут исполняться независимо друг от друга. Языки, обладающие такими замечательными свойствами – это и есть языки функционального программирования.

Особенности функционального программирования

Основной особенностью функционального программирования, определяющей как преимущества, так и недостатки данной парадигмы, является то, что в ней реализуется  модель вычислений без состояний .

• 1. Вызов функций является единственной разновидностью действий, выполняемых в функциональной программе
• 2. В алгоритмических языках программа является последовательностью операторов, вызовов процедур в соответствии с алгоритмом. В функциональном программировании программа состоит из вызовов функций (рис. 1) и описывает то, что нужно делать и что собой представляет результат решения, а не как нужно действовать для получения результата.

Особенности функционального программирования

Особенности функционального программирования

• 3. Основными методами программирования являются суперпозиция функций и рекурсия .
• 4. Функциональное программирование - есть программирование, управляемое данными. В строго функциональном языке однажды созданные (введенные) данные не могут быть изменены!
• 5. В алгоритмических языках с именем переменной связана некоторая область памяти, соответствие строго сохраняется в течение всего времени выполнения программы. В функциональном программировании переменная обозначает только имя некоторой структуры, имена символов, переменных, списков, функций и других объектов не закреплены предварительно за какими-либо типами данных. В ФП одна и та же переменная в различные моменты времени может представлять различные объекты.

Особенности функционального программирования

• 6. В языках функционального программирования программа и обрабатываемые ею данные имеют единую списочную форму представления .
• 7. Функциональное программирование предполагает наличие функционалов – функций, аргументы и результаты которых могут быть функциями.
• Всякий язык функционального программирования предполагает наличие ядра, называемого строго функциональным языком.

Сильные стороны

• Повышение надёжности кода
• Удобство организации модульного тестирования
• Возможности оптимизации при компиляции
• Возможности параллелизма

Недостатки

Вытекают из его особенностей.

Отсутствие присваиваний и замена их на порождение новых данных приводят к необходимости постоянного выделения и автоматического освобождения памяти, поэтому в системе исполнения функциональной программы обязательным компонентом становится высокоэффективный сборщик мусора.

Нестрогая модель вычислений приводит к непредсказуемому порядку вызова функций, что создает проблемы при вводе-выводе, где порядок выполнения операций важен.