Informatika2-2012/Kukaba12

A lap 2012. április 30., 17:03-kori változata

Funkcionális programozás python-ban

Programozási paradigmák

Egy probléma megoldásához többféleképp közelíthetünk. Az, hogy a problémát hogyan bontjuk részekre, meghatározza a használható/andó programnyelvi elemeket. Ennek megfelelően a programnyelvi elemeknek négy fő típusát szokás megkülönböztetni:

• Parancsközpontú (imperative), vagy vele majdnem azonos értelemben használt eljárásközpontú (procedurális, procedural)
  • algoritmikus gondolkodás, receptszerű programozás, ,,tedd ezt, majd ezt,..."
  • A Neumann-elvű számítógép ötletére épül
  • Számítási lépések időben egymás utáni elvégzése (parancsok végrehajtása)
  • Tipikus parancsok: értékadás, eljárás meghívása,
  • Az eljárások megváltoztatják a program kontrollstruktúráinak állapotát
• Objektumközpontú (objektumorientált, object-oriented)
  • Az emberek közti interakciókat és a való világ jelenségeit modellezi
  • A fogalmakat osztályok, a jelenségeket objektumok valósítják meg
• Függvényközpontú (funkcionális, functional)
  • A függvények matematikai elméletére épül,
  • A függvények értéket adnak vissza, de nincs mellékhatásuk, nincsenek változók
  • A program függvényhívásokból áll
  • A parancsközpontúnál egyszerűbb struktúra, könnyebben bizonyítható a program helyessége, könnyebben tesztelhető, debug-olható
• Logikai, vagy a nála általánosabb értelemben használt deklaratív (logic, declarative)
  • A program végrehajtása az axiómáknak és a következtetési szabályoknak (deklarációknak) megfelelő lehetőség(ek) megkeresésből áll
  • Matematikai logikai alapú
  • Szűkebb alkalmazási lehetőségek

Függvényközpontú programozás

A függvényközpontú programoz klasszikus elemei a korai Pythonban

A lambda kifejezések névtelen függvények, alakjuk:

lambda paraméterek: kifejezés

ahol a paraméterek egy esetleg üres lista, a kifejezés pedig egy elágazást, ciklust, return vagy yield utasítást nem tartalmazó kifejezés lehet.

lambda x: x ** 2
lambda x: "pozitív" if x > 0 else "nem pozitív"
lambda x, y: x + y

A ciklusok elkerülésére három egyszerű mód szolgál:

• megfeleltetés -- egy függvény egy bejárható (iterable) objektum minden elemére hat: map()

list(map(lambda x: x ** 2, [1, 2, 3, 4]))  # [1, 4, 9, 16]

• szűrés -- egy bejárható objektumnak csak azokat az elemeit tartjuk meg, amelyre egy függvény True értéket ad: filter()

list(filter(lambda x: x > 0, [-1, 2, -3, 4]))  # [2, 4]

• elhagyás: reduce() (3.0-tól a standard könyvtárból törölve: functools.reduce())

reduce(lambda x, y: x + y, [1, 2, 3, 4]))  # 10

Listaértelmezések (list comprehensions)

A fenti három függvény helyettesítésére szolgál a lista elemeinek a matematikában szokásos halmazmegadási módjára emlékeztető leírása, amelyben ciklus-szerű és feltétel-szerű nyelvi elem is szerepelhet. Alakjuk azonnal érthető:

[kifejezés for elem in bejárható_objektum]
[kifejezés for elem in bejárható_objektum if feltétel]

Megadjuk a fenti első két példa e szintaktika szerinti változatát:

[x ** 2 for x in [1, 2, 3, 4]]  # [1, 4, 9, 16]
[x for x in [-1, 2, -3, 4] if x > 0]

A harmadik esetre Guido van Rossum azt mondja, hogy tipikusan csak asszociatív függvényekre használjuk, mint + vagy *.

sum([1, 2, 3, 4])   # 10

A Google is azt javasolja, hogy map, filter, reduce helyett használjunk listaértelmezéseket vagy for ciklust, jobban olvasható.

Egy példa: a nyolc királynő