O que é programação funcional?



Baixar 75.76 Kb.
Encontro31.07.2016
Tamanho75.76 Kb.

Bruno R. Triani

Trabalho de Características das Linguagens

Professor: João Araújo





O que é programação funcional?
C, Java, Pascal, Ada, e assim por diante, são linguagens imperativas. São "imperativas" no sentido em que consistem em uma seqüencia de comandos, que são executados estritamente um após o outro. Haskell é uma linguagem funcional. Uma linguagem funcional é uma única expressão, que é executada avaliando essa expressão. Qualquer um que já usou uma planilha eletrônica, tem experiência em programação funcional. Em uma planilha, especificamos o valor de cada célula, em função dos valores de outras células. O foco está em "o quê" deve ser computado, e não "como" deve ser computado. Por exemplo:

-nós não especificamos a ordem em que as planilhas devem ser computadas, ao invés disso, nós temos garantia que a planilha será calculada em uma ordem que respeite suas dependências.

-nós não dizemos à planilha como alocar sua memória - melhor, esperamos apresentar-nos com um plano aparentemente infinito de células, e alocar na memória somente as células que estão realmente em uso.

-na maioria das vezes, avaliamos o valor das células por uma "expressão" (cujas partes podem ser avaliadas em qualquer ordem), melhor que por uma "seqüência de comandos" que compute seu valor.

O cálculo lambda  é uma coleção de diversos sistemas formais baseados em uma notação para funções inventada por Alonzo Church em 1936  com o intuito de capturar os aspectos mais básicos da maneira pela qual operadores ou funções podem ser combinados para formar outros operadores.
O cálculo lambda serve como uma ponte entre linguagens funcionais de alto nível e suas implementáveis de baixo nível. Raízes para a apresentação do cálculo lambda como uma linguagem intermediária: uma linguagem extremamente simples, consistindo de somente algumas poucas construções sintáticas e de uma semântica simples

.

Uma implementação do cálculo lambda necessita somente suportar algumas construções simples.

A sua semântica simples nos permite analisar facilmente a correção de sua implementação.

Trata-se de uma linguagem expressiva, a qual é suficientemente poderosa para expressar todos os programas funcionais e, por conseguinte, todas as funções computáveis. Isto significa que, se uma boa implementação do cálculo lambda é disponível, pode-se implementar qualquer linguagem funcional através da implementação de um compilador desta para o cálculo lambda.



História do Haskell
A primeira reunião do comitê - janeiro de 1988, metas da linguagem:

-fácil ensino, completamente descrita através de uma sintaxe e semântica formal disponível livremente.
Primeira versão 1 de abril de 1990;

Versão 1.1 agosto de 1991;

1.2 em março de 1992;

1.3 maio de 1996;

1.4 em abril de 1997.

Haskell 98, janeiro de 1999 - versão mínima, estável e portável da linguagem e o biblioteca para ensino. Esse padrão sofreu uma revisão em janeiro de 2003.
A partir de 2006 começou o processo de definição de um sucessor do padrão 98, conhecido informalmente por Haskell′

("Haskell Prime").

Expressões simples
Você pode digitar a maioria das expressões matemáticas diretamente no ghci. Prelude> é o prompt padrão do GHCi.

Prelude> 3 * 5

15

Prelude> 4 ^ 2 - 1

15

Prelude> (1 - 5)^(3 * 2 - 4)

16
Strings estão em aspas duplas. Você pode concatená-las usando ++.
Prelude> "Hello"

"Hello"

Prelude> "Hello" ++ ", Haskell"

"Hello, Haskell"
As chamadas das funções são feitas colocando se os argumentos diretamente depois da da função. Não existem parênteses para a chamada:
Prelude> succ 5

6

Prelude> truncate 6.59

6

Prelude> round 6.59

7

Prelude> sqrt 2

1.4142135623730951

Prelude> not (5 < 3)

True

Prelude> gcd 21 14

7
O Console
Ações de I/O podem ser usadas para ler e escrever a partir do próprio console. Algumas são descritas abaixo.

Prelude> putStrLn "Hello, Haskell"

Hello, Haskell

Prelude> putStr "No newline"

No newlinePrelude> print (5 + 4)

9

Prelude> print (1 < 2)

True
As funções putStr e putStrLn tem strings como saída para o terminal. A função print gere saída seja qual for o tipo. (Se você usar print para uma string, ela terá aspas duplas.) Se você precisar de múltiplas ações de I/O numa única expressão, você pode usar o bloco do. As ações são separadas por ponto e vírgula.
Prelude> do { putStr "2 + 2 = " ; print (2 + 2) }

2 + 2 = 4

Prelude> do { putStrLn "ABCDE" ; putStrLn "12345" }

ABCDE

12345
A leitura pode ser feita com o getLine (no qual retorna uma String) ou readLn (no qual retorna qualquer tipo de valor que você deseje). O símbolo <- é usado para atribuir um nome ao resultado da ação I/O.

Prelude> do { n <- readLn ; print (n^2) }

4

16

(O 4 era a entrada. O 16 foi o resultado)
Existe também uma outra maneira de escrever blocos. Se você não colocar chaves e ponto e virgula, a identação se torna relevante. Isto não funciona tão bem no ghci, por isso é recomendado que ponha o código num arquivo (ex.: teste.hs) e compile.

main = do putStrLn "What is 2 + 2?"

x <- readLn

if x == 4

then putStrLn "You're right!"

else putStrLn "You're wrong!"
Tipos Simples
Até agora, nenhuma declaração de variável foi mencionada. Isto é porque Haskell faz dedução de tipos. Você geralmente não tem que declarar tipos a não ser que você queira. Se quiser declarar ponha :: para tal. Veja abaixo:

Prelude> 5 :: Int

5

Prelude> 5 :: Double

5.0
Tipos (e “classes tipo”, veremos mais adiante) sempre iniciam com letras maiúsculas em Haskell. Variáveis sempre iniciam com letras minúsculas Isto é uma regra, não uma convenção da linguagem.
Você pode também perguntar ao ghci que tipo foi escolhido para alguma coisa. Isto é útil porque geralmente você não precisa declarar seus tipos.

Prelude> :t True

True :: Bool

Prelude> :t 'X'

'X' :: Char

Prelude> :t "Hello, Haskell"

"Hello, Haskell" :: [Char]
(Como é notado neste caso, [Char] é outra maneira de dizer String.)
Um pouco mais interessante, agora com número.

Prelude> :t 42

42 :: (Num t) => t

Prelude> :t 42.0

42.0 :: (Fractional t) => t

Prelude> :t gcd 15 20

gcd 15 20 :: (Integral t) => t

Estes tipos usam “classes tipo”. Quer dizer:

42 pode ser usado como um tipo numérico qualquer. (Este é o porque de anteriormente eu ter declarado 5 como Int ou Double).

42.0 pode ser qualquer tipo fracionário, mas não um tipo inteiro.

gcd 15 20 (no qual é uma chamada de função) pode ser qualquer tipo inteiro, mas não um tipo decimal.

Existem cinco tipos numéricos no Haskell “prelude” (a parte da biblioteca que existe sem ter que importar nada):
Int é um inteiro com no máximo 30 bits de precisão.

Integer é um inteiro sem limitação de precisão.

Float precisão simples de ponto flutuante.

Double precisão mais aprimorada de ponto flutuante.

Rational tipo fracionário, sem nenhum erro de arredondamento.
Todos os cinco são instancias da classe tipo Num. Os dois primeiros são instancias do Integral, e os outros três são instancias do Fractional.
Dados estruturados
Tipos básicos de dados podem ser combinados em duas maneiras: listas, na qual colocamos [entre colchetes], e tuplas que ficam (entre parênteses).

Listas são usadas para agrupar multiplos valores do mesmo tipo.

Prelude> [1, 2, 3]

[1,2,3]

Prelude> [1 .. 5]



[1,2,3,4,5]

Prelude> [1, 3 .. 10]

[1,3,5,7,9]

Prelude> [True, False, True]

[True,False,True]
Strings são apenas listas de caracteres.
Prelude> ['H', 'e', 'l', 'l', 'o']

"Hello"
O operador : (dois pontos), coloca um item no início da lista.


Prelude> 'C' : ['H', 'e', 'l', 'l', 'o']

"Chello"
Tuplas mantem um numero fixo de valores, no qual pode haver diferentes tipos.
Prelude> (1, True)

(1,True)

Prelude> zip [1 .. 5] ['a' .. 'e']

[(1,'a'),(2,'b'),(3,'c'),(4,'d'),(5,'e')]

O ultimo exemplo, é usado zip, uma função da biblioteca que transforma duas listas em uma tupla.
Os tipos que provavelmente esperamos.

Prelude> :t ['a' .. 'c']

['a' .. 'c'] :: [Char]

Prelude> :t [('x', True), ('y', False)]

[('x', True), ('y', False)] :: [(Char, Bool)]
As listas são muitos usadas em Haskell. Abaixo algumas funções úteis.
Prelude> [1 .. 5]

[1,2,3,4,5]

Prelude> map (+ 2) [1 .. 5]

[3,4,5,6,7]

Prelude> filter (> 2) [1 .. 5]

[3,4,5]
Prelude> fst (1, 2)

1

Prelude> snd (1, 2)

2

Prelude> map fst [(1, 2), (3, 4), (5, 6)]

[1,3,5]
Definições de funções
Como já demonstrado anteriormente, uma ação I/O, chamada main:

main = do putStrLn "What is 2 + 2?"

x <- readLn

if x == 4

then putStrLn "You're right!"

else putStrLn "You're wrong!"

Agora, temos uma função chamando outra função:

 

factorial n = if n == 0 then 1 else n * factorial (n - 1)



 

main = do putStrLn "What is 5! ?"

x <- readLn

if x == factorial 5

then putStrLn "You're right!"

else putStrLn "You're wrong!"


Compilando de novo com ghc-make Teste.hs. E,

$ ./Test


What is 5! ?

120


You're right!

Temos um função, podendo ser chamada como fatorial 5 sem precisar usar parênteses Agora perguntamos ao ghci o tipo.
$ ghci Test.hs

<< GHCi banner >>

Ok, modules loaded: Main.

Prelude Main> :t factorial

factorial :: (Num a) => a -> a


Tipos de funções são escritas com um tipo de argumento, depois ->, depois o tipo do resultado. A função fatorial também pode ser simplificada sendo escrita com analise de caso.

factorial 0 = 1

factorial n = n * factorial (n - 1)
Sintaxes convenientes

Algumas outras sintaxes que podem ser úteis.

secsToWeeks secs = let perMinute = 60

perHour = 60 * perMinute

perDay = 24 * perHour

perWeek = 7 * perDay

in secs / perWeek


A expressão let define nomes temporários.
classify age = case age of 0 -> "newborn"

1 -> "infant"

2 -> "toddler"

_ -> "senior citizen"



Quicksort in C

// To sort array a[] of size n: qsort(a,0,n-1)
void qsort(int a[], int lo, int hi) {

{

int h, l, p, t;

if (lo < hi) {

l = lo;

h = hi;

p = a[hi];

do {

while ((l < h) && (a[l] <= p))

l = l+1;

while ((h > l) && (a[h] >= p))

h = h-1;

if (l < h) {

t = a[l];

a[l] = a[h];

a[h] = t;

}

} while (l < h);

a[hi] = a[l];

a[l] = p;
qsort( a, lo, l-1 );

qsort( a, l+1, hi );

}

}
Quicksort in Haskell
qsort [] = []

qsort (x:xs) = qsort (filter (< x) xs) ++ [x] ++ qsort (filter (>= x) xs)
A primeira linha lê-se: "Quando você classifica uma lista vazia ( [] ), o resultado é uma outra lista vazia".
A segunda linha diz: "Para ordenar uma lista cujo primeiro elemento é chamado x e o resto do que é chamado xs , classificar os elementos de xs , que são menos de x , classificar os elementos de xs , que são iguais ou superiores a x , e concatenar ( + + ) os resultados, com x colada no meio.
Evolução
Características do Haskell incluem o suporte a funções recursivas e tipos de dados, casamento de padrões, list comprehensions, guard statements e avaliação preguiçosa, esta, um elo em comum entre os diversos grupos de desenvolvimento da linguagem. A combinação destas características pode fazer com que a construção de funções que seriam complexas em uma linguagem procedimental de programação tornem-se uma tarefa quase trivial em Haskell.
Segundo dados de 2002, é a linguagem funcional sobre a qual mais pesquisa está sendo realizada. Muitas variantes tem sido desenvolvidas: versões paralelizáveis do MIT e Glasgow, ambas chamadas Parallel Haskell, outras versões paralelas e distribuidas chamadas Distributed Haskell (anteriormente Goffin) e Eden, uma versão chamada Eager Haskell e várias versões orientadas a objetos: Haskell++, O'Haskell e Mondrian.

Uma versão educacional do Haskell chamada Gofer foi desenvolvida por Mark Jones. Ela é oferecida pelo HUGS. Existe também uma versão do Haskell que permite orientação a aspectos (POA), chamada AspectH.


Haskell tem um amplo uso comercial, de aeronaves e defesa, finanças, complementos web, empresas de design de hardware, etc.
ABN AMRO Amsterdã, Holanda

ABN AMRO é um banco internacional sediado em Amsterdã. É usado para medir os riscos de investimentos dos portifólios.


AT&T

Haskell é usado na divisão de segurança para automatizar processos de reclamações sobre abusos na internet.




99 Bottles of Beer
bottles 0 = "no more bottles"

bottles 1 = "1 bottle"

bottles n = show n ++ " bottles"
verse 0 = "No more bottles of beer on the wall, no more bottles of beer.\n"

++ "Go to the store and buy some more, 99 bottles of beer on the wall."
verse n = bottles n ++ " of beer on the wall, " ++ bottles n ++ " of beer.\n"

++ "Take one down and pass it around, " ++ bottles (n-1)

++ " of beer on the wall.\n"
main = mapM (putStrLn . verse) [99,98..0]


©principo.org 2016
enviar mensagem

    Página principal