5.3 ЗАДАЧИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ (Лебедев Иван)


Идея функционального программирования опирается на интуитивное понятие о функциях как о достаточно общем механизме представления и анализа решений сложных задач. 

Механизм функций основательно изучен математиками, и это позволяет программистам наследовать выверенные построения, обладающие предельно высокой моделирующей силой. Систематическое применение функционального программирования впервые достаточно ярко было продемонстрировано Джоном Маккарти и его учениками в методах реализации языка Лисп и программирования на этом языке. Наиболее очевидные из этих методов были успешно ассимилированы другими языками и системами программирования. Обычно про функциональное программирование вспоминают при смене технологий, когда возрастает роль аналитики и исследовательских задач. В настоящее время часто употребляют термин "функциональность" при сравнительной характеристике информационных систем, что, видимо, свидетельствует о проявлении новой метрики, заслуживающей отдельного рассмотрения.

Функциональный стиль объединяет разные подходы к определению процессов вычисления на основе достаточно строгих абстрактных понятий и методов символьной обработки данных. Связь функционального программирования с математическими основами позволяет в тексте программы наследовать доказательность построения результата, если она достигнута, причем с использованием разных методов абстрагирования решаемой задачи.

Сложность решения задач с помощью функциональных определений преодолевается чисто алгебраически: нацеленностью на формализацию основного множества объектов и определения полной семантической системы операций над ними. Это позволяет представлять классы задач и их решений строгими формулами, для наглядности упрощаемыми введением дополнительных функциональных символов. При необходимости такие символы вносятся в опpеделение алгебраической системы, что приводит к ее расширению. Вводятся новые функции, подобные леммам и другим вспомогательным построениям в математике. 

Активно используется рекурсия и символьные обозначения как данных, так и действий и любых формул, удобных при определении функций.
Формально такое расширение является консервативным (новый символ определен с помощью старых), оно гарантирует сохранение всех функциональных свойств исходной системы. Минимальный набор обозначений, к которым можно свести все правильные, т.е. вычислимые формулы системы, играет роль базиса системы, реализация которого является минимальной версией всей системы.

Следует отметить, что при формальной эквивалентности разные расширения одного и того же базиса могут поддерживать различные применения и восприниматься как совершенно разные системы. Программисты вынуждены строить расширения, которые выглядят неконсервативными, так как целью их работы является именно изменение ряда характеристик функционирования исходной системы (компьютера, системы программирования и т.п.) с частичным сохранением заданных функциональных свойств.

Большинство систем программирования разработано с ориентацией на расширение, уточнение и настройку пользователем реализованных программных средств, свойства которых определены и обеспечены в процессе разработки. Такое разделение труда естественно при ориентации на решение задач с исчерпанным или четко ограниченным исследовательским компонентом. Но исходная разработка любой системы включает фазу формирования базиса и наполнения ядра системы в терминах, которые не сводятся к ее языку. Это позволяет независимо рассматривать один еще более общий уровень — аппликативные системы, в которые можно включать любые символы с определенным смыслом. Поведение такой системы будет обусловлено набором включенных в нее символов.

Основная трудность перехода к функциональному программированию — соблазн легкого пути, т.е. стремление быстро смоделировать привычные средства и методы программирования. 
Более надежный путь — исследовать функциональное программирование как незнакомый мир. Идеи функционального программирования легче воспринять как самостоятельную теорию или интеллектуальную игру, которая новыми путями непременно приведет к знакомым и интересным задачам, но обеспечит преимущество — изящные решения и глубину понимания.

Джон Маккарти предложил проект языка Лисп (LISP - LIStProcessing) в качестве средства исследования границ применимости компьютеров, в частности, методом решения задач искусственного интеллекта. Идеи этого языка вызвали не утихающие по сей день дискуссии о приоритетах в программировании и сущности программирования. Лисп послужил эффективным инструментом экспериментальной поддержки теории программирования и развития сферы его применения. Рост интереса к Лиспу коррелирует с улучшением элементной базы, повышением эксплуатационных характеристик оборудования и появлением новых сфер применения ИТ.
Существует и активно применяется более трехсот диалектов Лиспа и родственных ему языков: Interlisp, muLisp, Clisp, Scheme, ML, Cmucl, Logo, Hope, Sisal, Haskell, Miranda и др.

Internet-ресурсы по функциональному программированию
  • http://www.haskell.org - очень насыщенный сайт, посвященный функциональному программированию в общем и языку Haskell в частности. Содержит различные туториалы, список интерпретаторов и компиляторов Haskell-а (в настоящий момент все интерпретаторы и компиляторы - freeware). Кроме того, имеется обширный список интересных ссылок на ресурсы по теории функционального программирования и другим языкам (Standard ML, Clean). Очень рекомендую.
  • http://cm.bell-labs.com/cm/cs/what/smlnj - Standard ML of New Jersey. Очень хороший компилятор. В бесплатный дистрибутив помимо компилятора входят утилиты MLYacc и MLLex и библиотека Standard ML BasisLibrary. Отдельно можно взять документацию по компилятору и библиотеке.
  • http://www.harlequin.com/products/ads/ml/ - HarlequinMLWorks, коммерческий компилятор Standard ML. Однако в некоммерческих целях можно бесплатно пользоваться версией с несколько ограниченными возможностями.
  • http://caml.inria.fr - институт INRIA. Домашний сайт команды разработчиков языков CamlLight и ObjectiveCaml. Можно бесплатно скачать дистрибутив ObjectiveCaml, содержащий интерпретатор, компиляторы байт-кода и машинного кода, Yacc и Lex для Caml, отладчик и профайлер, документацию, примеры. Качество компилированного кода у этого компилятора очень хорошее, по скорости опережает даже Standard ML ofNewJersey.
  • http://www.cs.kun.nl/~clean/ - содержит дистрибутив компилятора с языка Clean. Компилятор коммерческий, но допускается бесплатное использование в некоммерческих целях. Из того что компилятор коммерческий следует его качество (очень быстр), наличие среды разработчика, хорошей документации и стандартной библиотеки


функциональное программирование

функциональное программирование

  1. Функциональное программирование относится к?

    императивному программированию
    объектно-ориентированному программированию
    декларативному программированию

  2. Декларативный подход в программировании требует ?

    описывать последовательность действий и свойства требуемого результата
    описывать свойства требуемого результата
    описывать последовательность действий для нахождения результата

  3. К особенностям декларативных языков программирования относятся:?

    параллелизм, полиморфизм и наследование
    выразительность, параллелизм и ориентированность на присущий человеку образ мышления
    выразительность, инкапсуляция и ориентированность на присущий человеку образ мышления

  4. К языкам функционального программирования относятся?

    Lisp, Haskell, Prolog, O’Caml, F#, Clean
    Lisp, Scheme, Miranda, Haskell, O’Caml, F#, Erland
    ) Lisp, Haskell, F#, C#, C++, Object Pascal
    Lisp, Miranda, Haskell, JavaScript, Visual Prolog, O’Caml, F#, Erland

  5. К языкам логического программирования относятся?

    Prolog, Visual Prolog
    Haskell, Cofer
    Prolog, F#.

  6. Язык функционального программирования F# наследует от языков?

    O’Caml, Haskell
    Lisp, Haskell
    Lisp, O’Caml

  7. Базовый элемент синтаксиса F#?

    константа
    объект
    выражение
    класс

  8. Функции в F# объявляются конструкцией?

    let <имя функции> (<аргумент функции>) = <тело функции>
    <имя функции> (<аргумент функции>) : = <тело функции>
    let <тип функции> <имя функции> (<аргумент функции>) : {<тело функции>}

  9. Функция let plus x y = x+y;; будет иметь тип?

    int -> int
    int -> int -> int
    int*int -> int

  10. Тип выражения говорит о том?

    ) имеет ли выражение какое-нибудь значение или нет
    type -какие значения могут получиться при вычислении этого выражения
    какие значения могут получиться при вычислении этого выражения и получатся ли какие-нибудь значения вообще


    

Комментарии

Отправить комментарий

Популярные сообщения из этого блога

1.1 ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА КАК НАУЧНОГО НАПРАВЛЕНИЯ (Маячкин Александр)

История развития искусственного интеллекта за рубежом Идея создания искусственного подобия человеческого разума для решения сложных задач моделирования мыслительной способности витала в воздухе с древнейших времен. Впервые ее выразил Р.Луллий (ок.1235- ок.1315), который еще в XIV в. пытался создать машину для решения различных задач на основе всеобщей классификации понятий. В XVIII в. Г.Лейбниц (1646 - 1716) и Р.Декарт (1596- 1650) независимо друг от друга развили эту идею, предложив универсальные языки классификации всех наук. Эти идеи легли в основу теоретических разработок в области создания искусственного интеллекта. Развитие искусственного интеллекта как научного направления стало возможным только после создания ЭВМ. Это произошло в 40-х гг. XX в. В это же время И.Винер(1894- 1964) создал свои основополагающие работы по новой науке - кибернетике. Термин искусственный интеллект (artificialintelligence) предложен в 1956 г. на семинаре с аналогичным названием в Станфордско...
Далее...

3.2 ВИДЫ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ И ТИПЫ РЕШАЕМЫХ ЗАДАЧ (Ермолаева-Синицына Анна)

Экспертные системы это направление исследований в области искусственного интеллекта по созданию вычислительных систем, умеющих принимать решения, схожие с решениями экспертов в заданной предметной области. Как правило, экспертные системы создаются для решения практических задач в некоторых узкоспециализированных областях, где большую роль играют знания «бывалых» специалистов . Экспертные системы были первыми разработками, которые смогли привлечь большое внимание к результатам исследований в области искусственного интеллекта. Экспертные системы имеют одно большое отличие от других систем искусственного интеллекта: они не предназначены для решения каких-то универсальных задач, как например  нейронные сети  или  генетические алгоритмы . Экспертные системы предназначены для качественного решения задач в определенной разработчиками области, в редких случаях – областях. Экспертное знание – это сочетание теоретического понимания проблемы и практических навыков ее ...
Далее...

3.6 ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ (Богаткин Олег)

Изображение
Определение интеллектуальной информационной системы Существует большое множество интеллектуальных информационных систем (ИИС). Однако общепринятого единого определения интеллектуальной информационной системы нет. Интеллектуальной информационной системой называют автоматизированную информационную систему, основанную на знаниях, или комплекс программных, лингвистических и логико-математических средств для реализации основной задачи – осуществления поддержки деятельности человека и поиска информации в режиме продвинутого диалога на естественном языке. Кроме того, информационно-вычислительными системами с интеллектуальной поддержкой для решения сложных задач называют те системы, в которых логическая обработка информации превалирует над вычислительной. Таким образом, любая информационная система, решающая интеллектуальную задачу или использующая методы искусственного интеллекта, относится к интеллектуальным. Для интеллектуальных информационных систем характерны следующие призна...
Далее...