Функциональное программирование

Материал из Поле цифровой дидактики
(разн.) ← Предыдущая | Текущая версия (разн.) | Следующая → (разн.)


Описание Функциона́льное программи́рование — парадигма программирования, в которой процесс вычисления трактуется как вычисление значений функций в математическом понимании последних (в отличие от функций как подпрограмм в процедурном программировании).
Область знаний Информатика
Авторы
Поясняющее видео
Близкие понятия Лямбда-исчисление, Рекурсия, Хвостовая рекурсия
Среды и средства для освоения понятия Lisp, APL, Scheme, Snap!, Wolfram

В функциональных языках цикл обычно реализуется в виде рекурсии. Строго говоря, в функциональной парадигме программирования нет такого понятия, как цикл. Рекурсивные функции вызывают сами себя, позволяя операции выполняться снова и снова. Для использования рекурсии может потребоваться большой стек, но этого можно избежать в случае хвостовой рекурсии. Хвостовая рекурсия может быть распознана и оптимизирована компилятором в код, получаемый после компиляции аналогичной итерации в императивном языке программирования.

Стандарты языка Scheme требуют распознавать и оптимизировать хвостовую рекурсию. Оптимизировать хвостовую рекурсию можно путём преобразования программы в стиле использования продолжений при её компиляции, как один из способов.

Языки функционального программирования

 Description
Boxer
ChurchChurch относится к семейству LISP-подобных вероятностных языков программирования для определения произвольных вероятностных программ, так и к ряду алгоритмов для выполнения вероятностного вывода в порождающих моделях, которые определяют эти программы.
ClojureClojure является функциональным языком программирования с поддержкой функций в качестве объектов первого класса (first class objects) и неизменяемыми (за исключением специальных случаев) данными, включая поддержку "ленивых" коллекций данных. Современный диалект Лиспа, язык программирования общего назначения с поддержкой разработки в интерактивном режиме, поощряющий функциональное программирование и упрощающий поддержку многопоточности. Clojure работает на платформах JVM и CLR. Clojure отличает философия «код как данные» (гомоиконность) и развитая система лисп-макросов.
CreatiCodeСреда для создания 3х мерных игр средствами блочного программирования
FennelFennel is a programming language that brings together the speed, simplicity, and reach of Lua with the flexibility of a lisp syntax and macro system.
GPБлочный язык общего назначения, который может использоваться не только в образовательных целях
JJ — функциональный векторный язык программирования, диалект APL, не требующий в отличие от прототипа специальной раскладки клавиатуры для ввода математических символов.
JavaScriptJavaScript обычно используется как встраиваемый язык для программного доступа к объектам приложений. Наиболее широкое применение находит в браузерах как язык сценариев для придания интерактивности веб-страницам. Основные архитектурные черты: динамическая типизация, слабая типизация, автоматическое управление памятью, прототипное программирование, функции как объекты первого класса.
LispLISP (от англ. LISt Processing language — «язык обработки списков», современное написание: Lisp) — семейство языков программирования, программы и данные в которых представляются в виде списков.
LogoBlocksГрафический блочный язык для программирования кирпичиков Programmable Brick
NetLogoЯзык программирования и среда для построения многоагентных моделей. В качестве агентов в системе действуют пятна, черепашки и связи. Ко всем агентам можно обратится. При этом пятна нельзя уничтожить, а связи исчезают, если погибают черепашки, которых они связывают. NetLogo чаще других используется при создании многоагентных моделей, поскольку программы не этом языке понятны специалистам различных предметных областей. Библиотека NetLogo содержит множество готовых моделей по биологии, математике, химии, социология. С этими моделями могут ознакомиться и поиграть ученики.
RR — язык программирования для статистической обработки данных и работы с графикой, а также свободная программная среда вычислений с открытым исходным кодом в рамках проекта GNU. Используется для обработки, анализа и визуализации данных
SchemeScheme — функциональный язык программирования, один из трёх наиболее популярных диалектов Лиспа. Обладает минималистичным дизайном, содержит минимум примитивных конструкций и позволяет выразить всё необходимое путём надстройки над ними. Например, использует всего два механизма организации циклов — хвостовую рекурсию и итеративный подход (в котором используются временные переменные для сохранения промежуточного результата).
ScratchСреда программирования, которая позволяет детям создавать собственные анимированные и интерактивные истории, игры и другие произведения. Этими произведениями можно обмениваться внутри международной среды, которая постепенно формируется в сети Интернет. Scratch — это учебный блочный язык программирования, позволяющий ученикам создавать игры, цифровые истории. Среда разработки дает возможность детям редактировать аудиофайлы и монтировать небольшие, но полноценные видеоролики. В новые версии языка создатели обещают добавить функционал для создания собственных мобильных приложений.
ScratchJRScratch Junior – это визуальная среда программирования для детей от 5 до 7 лет. С ее помощью малыши могут создавать мультики, расставляя блоки действий в последовательном порядке.
Snap!Блочный язык программирования для преподавания алгоритмов и структур данных. Snap! - потомок языка Scratch. В отличие от Scratch Snap! поддерживает лямбда-исчисление, объекты первого класса, процедуры, рекурсия и множество других возможностей. С версии 4.0 Snap! получил современное название и был переписан на JavaScript.
StarLogo Nova120px-Slnova.png
  • StarLogo Nova – среда совместного агентного моделирования в трехмерной среде. Во многом это среда продолжает и развивает традиции языка Scratch. При этом здесь можно ставить серьезные эксперименты и получать воспроизводимые результаты. Центральной метафорой среды является мир (World), в котором можно создавать агенты различных пород.
SwiftЯзык программирования Swift используют, чтобы писать приложения и программы для устройств Apple: айфонов, айпадов, умных часов, телевизоров, макбуков и стационарных компьютеров с macOS. В iOS-разработке этот язык считается стандартом.
ЛогоЛого - первый язык созданный для обучения детей математике при помощи компьютера. Язык Лого получил очень широкое распространение и популярность благодаря работам Пейперта и его книге "Переворот в сознании: дети, компьютеры и плодотворные идеи". В восьмидесятые годы Logo и LogoWriter были установлены в США на каждом четвертом школьном компьютере. Черепашка Лого, способная принимать облик различных видов растений и животных, активно использовалась для образовательных и исследовательских проектов. Многочисленные языки с роботами исполнителями являются потомками Лого.
РЕФАЛРЕФАЛ (Рекурсивных функций алгоритмический) — один из старейших функциональных языков программирования, ориентированный на символьные вычисления: обработку символьных строк (например, алгебраические выкладки); перевод с одного языка (искусственного или естественного) на другой; решение проблем, связанных с искусственным интеллектом. Соединяет в себе математическую простоту с практической направленностью на написание больших и сложных программ.