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![Vantagens da Programação Funcional
qsort [] = []
qsort (x:xs) =
qsort elts_lt_x ++ [x] ++ qsort elts_greq_x
where
elts_lt_x = [y | y <- xs, y < x]
elts_greq_x = [y | y <- xs, y >= x]
qsort( a, lo, hi ) int a[], hi, lo;
{
int h, l, p, t;
if (lo < hi) {
l = lo;
h = hi;
p = a[hi];
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t = a[l];
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a[hi] = t;
qsort( a, lo, l-1 );
qsort( a, l+1, hi );
}
}](https://image.slidesharecdn.com/03-haskell-introduo-161019121153/85/Haskell-Introducao-20-320.jpg)
Carregado porFabio Moura Pereira
Haskell - Introdução
Este documento apresenta um roteiro sobre programação funcional. Ele discute linguagens de programação, funções matemáticas, programação funcional, vantagens e desvantagens, implementações e comandos básicos da linguagem Haskell.
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- 1. UNIVERSIDADE ESTADUAL DOSUDOESTE DA BAHIA CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO PROGRAMAÇÃO DECLARATIVA – 2016.2 Fábio M. Pereira (fabio.mpereira@uesb.edu.br)
- 2. Roteiro • Linguagens deProgramação • Funções Matemáticas e Programação • O Que é Programação Funcional? • Vantagens da Programação Funcional • Desvantagens • Programando por Funções • Implementações • Comandos Básicos no GHCi
- 4. Linguagens de Programação •Um programa é uma sequência lógica de tarefas, destinada à computadores • Uma linguagem de programação é usada para escrever programas: – Diretamente em código de máquina – Em uma linguagem de baixo nível – Em uma linguagem de alto nível • O compilador converte um programa em linguagem de alto nível para linguagem de máquina
- 5. Linguagens de Programação •Código de máquina: • Baixo nível: • Alto Nível: 00101011 – 2B 01101111 – 6F ORG $400 MOVE.B Value1,D0 MOVE.B Value2,D1 ADD.B D0,D1 MOVE.B D1,Result STOP #$2700 program Teste; var Nome: String; begin write('Nome: '); readln(nome); writeln('Nome lido do teclado: ',nome); readln; end.
- 7. Funções Matemáticas • Defineum mapeamento de um domínio de valores para uma “faixa” de valores • Conjunto de pares ordenados que relaciona cada elemento de um domínio com um elemento correspondente em uma “faixa” (contradomínio) • O valor de uma função não depende de conceitos como ordem de execução • Variáveis não mudam de valor
- 8.
- 9. Definição de Função •Dados dois conjuntos A e B não vazios, uma função de A em B é uma relação que associa a cada elemento x A, um único elemento y B • Assim, uma função liga um elemento do domínio (conjunto A de valores de entrada) com um segundo conjunto, o contradomínio (conjunto B de valores de saída) de tal forma que a cada elemento do domínio está associado exatamente a um, e somente um, elemento do contradomínio • O conjunto dos elementos do contradomínio que são relacionados pela f a algum x do domínio é o conjunto imagem, denotado por Im(f)
- 10. Qual a Função? f(x)= x2 Dom (f) = {-3, -2, -1, 0} CD (f) = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9} Im (f) = {0, 1, 4, 9}
- 11. Quais Diagramas RepresentamUma Função de A em B? (a) (b) (c) (d)
- 12. Funções Matemáticas eProgramação • Simplificando, uma função é uma regra para mapeamento (ou associação) de membros de um conjunto (o conjunto domínio) para outro (contradomínio) • Exemplo: a função “quadrado” deve mapear elementos do conjunto de números inteiros para o conjunto de números naturais • A definição de uma função é composta de duas partes – Assinatura: especifica o domínio e o contradomínio – Regra de mapeamento: especifica o valor do contradomínio associado com cada valor do domínio
- 13. Funções Matemáticas eProgramação • Exemplo square : integer natural (assinatura) square(n) n x n (regra de mapeamento) (é definida por) n (parâmetro) square(2) resulta no valor 4, onde “2” é o argumento “n” é uma variável matemática, que é diferente de uma variável de programação o seu valor não muda
- 14. Funções Matemáticas eProgramação • Novas funções podem ser criadas pela combinação de funções – Composição de funções: F G o H • A aplicação de F é equivalente a aplicação de H e a aplicação de G ao resultado • Em Linguagens Imperativas a função é definida de forma procedural • Em Funções Matemáticas a função é definida de forma aplicativa ou declarativa – A regra de mapeamento é definida em termos de combinações e aplicações de outras funções
- 15. Funções Matemáticas eProgramação • Muitas Funções Matemáticas são definidas recursivamente – A definição da função contém uma aplicação dela mesma • Fatorial de um número n! if n=0 then 1 else n*(n-1)! • Função de naturais para booleanos que determina se um número é primo primo(n) if n=2 then true else p(n, n div 2) p(n,i) if (n mod i) = 0 then false else if i=1 then true else p (n, i-1) • Qual a função de naturais para booleanos que determina se um número é par?
- 16. Resumindo, O QueÉ Programação Funcional? • C, Java, Pascal, Ada, ..., são linguagens imperativas – Consiste de uma sequência de comandos que são executados estritamente um após o outro • Haskell é uma linguagem funcional – Um programa funcional é uma única expressão, que é executada pela avaliação da expressão • Planilha eletrônica: o valor de cada célula é calculado em função dos valores de outras células • Foco em o que deverá ser computado, e não em como deverá ser computado.
- 17. O Que? XComo? • Em uma planilha eletrônica: – Não especificamos a ordem na qual as células devem ser calculadas: a planilha irá automaticamente computar as células em uma ordem que respeite as suas dependências – Não dizemos a planilha como alocar memória: ela nos apresenta um plano aparentemente infinito de células – Na maioria das vezes, especificamos o valor de uma célula através de uma expressão em vez de usarmos uma sequência de comandos
- 19. Vantagens da ProgramaçãoFuncional • Programas muito mais concisos que os seus equivalentes em linguagem imperativa (2-10 vezes) • Fácil entendimento: você é capaz de entender o programa sem qualquer conhecimento prévio da linguagem • É uma linguagem fortemente tipada, evitando erros de programação • Sistema de tipos menos restritivo (polimorfismo): reuso de código • Funções de alta-ordem: abstração poderosa • Gerenciamento interno de memória
- 20. Vantagens da ProgramaçãoFuncional qsort [] = [] qsort (x:xs) = qsort elts_lt_x ++ [x] ++ qsort elts_greq_x where elts_lt_x = [y | y <- xs, y < x] elts_greq_x = [y | y <- xs, y >= x] qsort( a, lo, hi ) int a[], hi, lo; { 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); t = a[l]; a[l] = a[hi]; a[hi] = t; qsort( a, lo, l-1 ); qsort( a, l+1, hi ); } }
- 21. Desvantagens • Programas escritosem linguagens imperativas, como C por exemplo, são geralmente mais rápidos e usam menos memória que programas em Haskell – Em aplicações onde a performance é fundamental, uma linguagem imperativa seria uma melhor escolha que Haskell – C oferece maior controle sobre o modo exato como a computação é realizada
- 23. Programando por Funções areaCirculor = pi*r^2 quadrado x = x * x maior x y | x >= y = x | otherwise = y
- 24. Programando por Funções fatorial1 = 1 fatorial n = n * fatorial (n-1) f x = 2 * x + 4
- 26. Implementações • Hugs – Exclusivamenteum interpretador, implementa quase todo o padrão Haskell 98 e algumas extensões – Escrito em C, funciona em quase todas as plataformas – Possui uma biblioteca gráfica – Último release: maio/2006 (sem manutenção) – https://www.haskell.org/hugs/
- 27. Implementações • GHC – Étanto um interpretador como um compilador – O ambiente interativo é mais lento que Hugs, mas permite definição de funções no ambiente (em Hugs deve-se colocar em um arquivo) – Implementa o Haskell 2010 – Bom suporte a interface com outras linguagens – Possui interface gráfica – Último release: dezembro/2014 – https://www.haskell.org/downloads
- 28. Implementações • NHC – Éapenas um compilador – Produz executável menor e mais rápido que GHC98 – Dá suporte ao Haskell 98 e algumas extensões – Sem manutenção • UHC – Implementação da Utrecht University – Dá suporte ao Haskell 98 e algumas extensões • JHC – Compilador experimental com o objetivo de testar novos métodos de otimização
- 29. Haskell GUIs • Haskellpossui pelo menos quatro kits de ferramentas para programação de interface gráfica: – wxHaskell – fornece uma interface Haskell para o kit de ferramentas multi-plataformas wxWidgets com suporte a Windows, OS X, e Gtk+ no GNU/Linux, dentre outros – Gtk2Hs – fornece uma interface Haskell para a biblioteca GTK+ – hoc – fornece uma ponte Haskell para Objective-C que permite a usuários acessarem a biblioteca Cocoa no MacOS X – qtHaskell – fornece um conjunto de pontes Haskell para a Qt Widget Library da Nokia
- 31. Comandos Básicos noGHCi • Ao executar o GHCi, uma sessão é iniciada • O sistema carrega funções pré-definidas (Prelude.hs) e passa a esperar comandos:
- 32. Comandos Básicos noGHCi • Exemplo de Interação, digitando expressões:
- 33. Alguns Comandos Importantes •:? imprime a lista de todos os comandos • :q abandona o interpretador • :load carrega definições a partir de um arquivo • :e chama o editor • :e exemplo1.hs editar o arquivo exemplo1.hs • :l exemplo1.hs carregar o arquivo exemplo1.hs • :a exemplo2.hs carregar o arquivo exemplo2.hs • :r recarrega um arquivo modificado • :m + nomeModulo carrega módulo (biblioteca) para a memória • :m – nomeModulo remove módulo da memória • :! comando executar um comando do sistema operacional; • :set visualiza configurações do GHCi (:s +t)
- 34. Operações Aritméticas • Soma(+), subtração (-), multiplicação (*), divisão (/), exponenciação (^) e raiz quadrada (sqrt) • Agora tente calcular 2^5000 (irá funcionar?)
- 35.
- 36. UNIVERSIDADE ESTADUAL DOSUDOESTE DA BAHIA CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO PROGRAMAÇÃO DECLARATIVA – 2016.2 Fábio M. Pereira (fabio.mpereira@uesb.edu.br)