Основные концепции программирования

Глоссарий
Поделиться:

Основные концепции программирования

В быстро развивающемся мире технологий программирование играет ключевую роль в инновациях и цифровизации. Будь вы опытным разработчиком, разбирающимся в сложных кодовых базах, или новичком, только начинающим свое знакомство с миром алгоритмов и синтаксиса, владение основами программирования необходимо.

Парадигмы формируют фундамент для создания надежного, эффективного и масштабируемого программного обеспечения, позволяя разработчикам превращать идеи в рабочий код.

Каждая парадигма имеет свои правила и подходы к написанию программ, поэтому выбор той или иной модели зависит от требований и сложности задачи.

Функциональное программирование как ключевая парадигма

Что такое функциональное программирование?

В функциональном программировании (ФП) написание программ строится на использовании функций (Function) для решения задач и отсутствии изменения состояния. Концепция сосредоточена на разработке Function, которые принимают входные данные, обрабатывают их и возвращают результат, не меняя при этом состояние программы.

Примеры языков

Существуют системы, специально разработанные для парадигмы ФП. Например, Haskell. А также языки, которые могут использоваться как в объектно-ориентированном стиле, так и в функциональном. Например, JavaScript.

Примеры:

  • Haskell. Выделяется надежной защитой и автоматическим управлением памятью, высокой скоростью работы благодаря ранней компиляции в машинный код. Его статическая типизация обеспечивает доступ к математическим и полиморфным типам, что повышает эффективность разработки и улучшает читаемость кода.
  • Erlang и Elixir. Известны как лучшие языки функционального программирования в параллельных системах и часто используются для бэкенда. Например, с использованием Erlang разработаны мессенджеры WhatsApp и Discord.
  • Clojure. Диалект Lisp, ориентированный на ФП и работающий на виртуальной машине Java (JVM). Поддерживает изменяемые структуры и неизменость данных, менее строг в требованиях к Function и нравится тем, кто ценит Lisp.

Императивное vs. функциональное программирование

Императивное программирование (ИП) фокусируется на последовательном выполнении инструкций, изменяющих состояние программы. ИП уделяет внимание изменению состояния приложения через присвоение значений переменным и выполнение команд в определенном порядке. Такой подход иногда называют алгоритмическим.

Основные различия:

  • В ИП описывается последовательность действий, а в ФП акцент делается на определении Function и их взаимодействии.
  • ИП активно изменяет состояние приложений, используя переменные и присваивания, в то время как ФП стремится избегать изменения и полагается на чистые функции.
  • ИП часто использует циклы и условные конструкции для повторного использования кода, в то время как ФП предпочитает использовать Function высшего порядка и рекурсию.
  • Императивный код сложнее тестировать и отлаживать из-за наличия изменяемого состояния и побочных эффектов, в то время как код ФП обычно легче тестировать благодаря чистоте Function и отсутствию побочных эффектов.
  • ФП предлагает лучшую масштабируемость и поддержку, в отличие от ИП, благодаря использованию чистых функций и неизменяемых данных, что упрощает анализ и понимание кода.

Роль состояний и вычислений в различных парадигмах

Функциональные приложения обычно избегают использования переменных и состояния. Вместо этого они применяют Function, которые принимают аргументы и возвращают результаты. Это делает код проще для понимания и повторного использования.

В императивных языках состояния и переменные часто усложняют структуру программы и затрудняют ее тестирование и отладку.

Концепции функционального программирования

ФП фокусируется на использовании функций как основных строительных блоков кода. Примеры ключевых концепций:

  • Чистые функции всегда дают одинаковый результат, если им дают одни и те же входные данные. Это как рецепт: если использовать одни и те же ингредиенты, получите одно и то же блюдо. Пример: функция (F), которая возводит число в квадрат, будет всегда давать один и тот же результат, если ей дадут одну и ту же величину. Например, если вы дадите F число 5, она всегда будет возвращать 25.
  • Функции высшего порядка работают с другими и могут принимать их как аргументы или возвращать как результаты. Пример: представьте, что есть F, которая умножает две величины. Можно передать ее другой F, которая будет складывать результаты умножения всех чисел в списке. Таким образом, используется одна F для создания другой.
  • Рекурсия. Когда Function вызывает саму себя для решения более мелких частей задачи. Это как матрешка: одна находится внутри другой, и так до тех пор, пока задача не будет решена. Пример: допустим, нужно вычислить факториал числа — это произведение всех натуральных чисел от 1 до этой величины. Если рассчитать факториал числа 5, F вызовет сама себя 4 раза, чтобы определить факториалы от 1 до 4, а затем умножит все результаты.
  • Неизменяемые данные, которые нельзя изменить после их создания. В ФП это помогает избежать побочных эффектов. Пример: представьте, что есть переменная, которая хранит количество яблок в корзине. Если изменить переменную, меняется количество яблок в корзине. В ФП можно создать новую переменную, которая будет хранить новое количество яблок, не изменяя старую переменную.
  • Каррирование. Function с несколькими аргументами превращают в функцию, которая принимает один аргумент и возвращает другую, ожидающую остальные аргументы. Пример: допустим, есть F, которая складывает два числа. Можно превратить эту F в функцию, которая принимает одну величину и возвращает другую F, которая ожидает второе число и складывает их вместе.

Эти концепции позволяют создавать надежный, эффективный и масштабируемый код, который легко тестировать и отлаживать.

Как выбор парадигмы влияет на архитектуру программ и их производительность.

Выбор парадигмы оказывает значительное влияние на архитектуру программ и их производительность.

Концепция ФП может привести к более чистой и легко поддерживаемой структуре кода, тогда как императивные языки могут лучше соответствовать реалиям реального мира и быть более эффективными в некоторых ситуациях.

Правильный выбор парадигмы зависит от конкретной задачи и требований проекта.

Понравилась статья? Запишись в академию ifellow и узнай еще больше!

  • 3 направления
    15+ экспертов

    Школа тестирования

    • Функциональное тестирование
    • Курс нагрузочного тестирования
    • Курс автоматизированного тестирования
    Подробнее
    Иконка мини логотипа Иконка мини логотипа
  • 2 направления
    10+ экспертов

    Школа аналитики

    • Курс системного анализа Junior
    • Курс системного анализа Middle
    Подробнее
    Иконка мини логотипа Иконка мини логотипа
  • 1 направление
    2 эксперта

    Школа Java Разработки

    • Курс Java разработка
    Подробнее
    Иконка мини логотипа Иконка мини логотипа

Оставьте заявку на обучение в академии iFellow

Иконка мини логотипа

Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности персональных данных

Задний фон блока

Файлы cookie обеспечивают работу наших сервисов. Используя наш сайт, вы соглашаетесь с нашими правилами в отношении этих файлов.