Funktionale Programmiersprache

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Stichpunkte

Allgemein
	die nacheinander abgearbeitet werden. Die mathematische Grundlage der funktionalen Programmierung ist der Î»-KalkÃ¼l (Aussprache: Lambda-KalkÃ¼l)
	In einer funktionalen Programmiersprache werden Berechnungen als Auswertung mathematischer Funktionen verstanden. Im Unterschied dazu werden in prozeduralen (oder imperativen) Programmiersprachen Berechnungen als Befehlssequenzen dargestellt
	wohingegen ein imperatives Programm eine Arbeitsanweisung fÃ¼r eine Maschine ist. (Pepper) In einem funktionalen Programm wird die Reihenfolge der Berechnungsschritte in der Regel nicht festgelegt
	die den imperativen Programmierstil gewohnt sind. Inhaltsverzeichnis showTocToggle("Anzeigen"
	Operatoren auf Funktionen zu definieren. Dies macht funktionale Programme oft kÃ¼rzer und abstrakter
	Funktionen (wie Daten) als Argumente und RÃ¼ckgabewerte anderer Funktionen zu behandeln. Dadurch ist es einfach
	erfordert jedoch oft eine UmgewÃ¶hnungszeit fÃ¼r Programmierer
	Anders ausgedrÃ¼ckt: Ein funktionales Programm ist eine Abbildung von Eingabedaten auf Ausgabedaten
	wÃ¤hrend ein imperatives Programm ohne die Reihenfolge der Abarbeitungsschritte gar nicht verstanden werden kann. Funktionale Programmiersprachen erlauben es
	"Verbergen") 1 Konzepte 1.1 Reine funktionale Programmiersprachen 1.2 Funktionen hÃ¶herer Ordnung 1.3 Bedarfsauswertung und strenge Auswertung 1.4 Typisierung 1.5 NebenlÃ¤ufigkeit und Verteilung 1.6 Algorithmen und Datenstrukturen 1.6.1 Referenzen 2 Ein Beispiel in SML 3 Das Beispiel in Joy 4 Funktionale Programmiersprachen 5 Siehe auch [Bearbeiten]
Konzepte
	[Bearbeiten]
Reine funktionale Programmiersprachen
	die wÃ¤hrend einer Berechnung geÃ¤ndert werden
	Reine (engl. pure) funktionale Programme kÃ¶nnen als mathematische Funktion aufgefasst werden: Ein Ausdruck hat dort wÃ¤hrend der ProgrammausfÃ¼hrung immer den gleichen Wert. Es gibt keine Zustandsvariablen
	sind meist besondere Vorkehrungen notwendig. Die meisten funktionalen Programmiersprachen erlauben allerdings Wirkungen und sind daher keine reinen funktionalen Programmiersprachen (Ausnahme: Haskell
	Eingabe/Ausgabe-Operationen) beschreiben zu kÃ¶nnen
	Man bezeichnet diese Eigenschaft als Werttreue (engl. referential transparency). Sie vereinfacht Korrektheitsbeweise von Algorithmen wesentlich. Um erwÃ¼nschte Wirkungen (Benutzerinteraktion
	Clean). [Bearbeiten]
Funktionen hÃ¶herer Ordnung
	Man unterscheidet Funktionen erster Ordnung und Funktionen hÃ¶herer Ordnung
	Bei Funktionen hÃ¶herer Ordnung sind Funktionen selbst Werte
	Funktionen als Ergebnisse oder Parameter anderer Funktionen zu verwenden
	Dies erlaubt es insbesondere
	Ã¼bergebene Funktion f auf jedes Element einer Liste anzuwenden
	Ausgabe ist die Ableitung dieser Funktion. Ein Beispiel aus der Informatik ist map
	um eine beliebige
	Ein typisches Beispiel ist der Ableitungsoperator: Eingabe ist eine differenzierbare Funktion
	Definition in Haskell: map f [] = [] map f (x:xs) = f x : map f xs In der ersten Zeile wird das Ergebnis fÃ¼r eine leere Liste [] zurÃ¼ckgegeben; die zweite Zeile wendet die Funktion f auf das erste Listenelement x an und fÃ¼hrt dann einen Rekursionsschritt fÃ¼r die restliche Liste xs durch. [Bearbeiten]
Bedarfsauswertung und strenge Auswertung
	Funktionale Sprachen kann man auch nach ihrer Auswertungsstrategie unterscheiden: Bei strenger Auswertung (engl. eager bzw. strict evaluation) werden AusdrÃ¼cke sofort ausgewertet
	bei der AusdrÃ¼cke erst ausgewertet werden
	Dem gegenÃ¼ber steht die Bedarfsauswertung (engl. lazy evaluation)
	wenn deren Wert in einer Berechnung benÃ¶tigt wird
	andere mit Bedarfsauswertung effizienter ausfÃ¼hren. [Bearbeiten]
	etc.) definieren und bestimmte Algorithmen vereinfachen sich. Manche Berechnungen lassen sich mit strenger Auswertung
	die Liste aller Primzahlen
	Dadurch lassen sich z.B. unendlich groÃŸe Datenstrukturen (die Liste aller natÃ¼rlicher Zahlen
Typisierung
	Weiterhin kann man funktionale Sprachen nach ihrer Typisierung einteilen in dynamisch und statisch typisierte Sprachen
	dass die TypprÃ¼fung wÃ¤hrend der Laufzeit bzw. wÃ¤hrend der Ãœbersetzungszeit stattfinden kann. Programmiersprachen wie Haskell und SML sind statisch typisiert und unterstÃ¼tzen Typeninferenz (d.h. der Compiler erkennt die Datentypen automatisch). Programmiersprachen aus der Lisp-Familie sind dynamisch typisiert. [Bearbeiten]
	die sich dadurch ergeben
NebenlÃ¤ufigkeit und Verteilung
	ob die Sprache fÃ¼r sequentielle oder nebenlÃ¤ufige AusfÃ¼hrung entworfen wurde und ob es UnterstÃ¼tzung fÃ¼r die Verteilung auf verschiedene Rechnerknoten gibt
	Eine weitere Einteilung kann danach vorgenommen werden
	Ein Beispiel fÃ¼r eine nebenlÃ¤ufige
	verteilte funktionale Sprache ist Erlang. [Bearbeiten]
Algorithmen und Datenstrukturen
	Algorithmen geben vorteilhafte Verfahren fÃ¼r die LÃ¶sung wichtiger Probleme an (z.B
	so dass ein Entwickler auf bewÃ¤hrte
	Sortieren) und sind in der Regel gut analysiert
	einschÃ¤tzbare LÃ¶sungen zurÃ¼ckgreifen kann
	Gleiches leisten Datenstrukturen fÃ¼r die Organisation von Daten
	solange sie imperativ ist
	Sammlungen von guten Algorithmen und Datenstrukturen haben somit eine groÃŸe praktische Bedeutung. Chris Okasaki schreibt: Auch wenn die meisten dieser BÃ¼cher [Ã¼ber Datenstrukturen] behaupten
	dass sie unabhÃ¤ngig von einer bestimmten Programmiersprache sind
	so sind sie leider nur sprachunabhÃ¤ngig im Sinne Henry Fords: Programmierer kÃ¶nnen jede Programmiersprache benutzen
	Der Verzicht auf zerstÃ¶rerische Zuweisungen fÃ¼hrt dazu
	die regen Gebrauch von dieser MÃ¶glichkeit machen
	die meist nur eine Version ihrer Daten verwalten (ephemerale Datenstrukturen)
	wohingegen funktionale Datenstrukturen mehrere Versionen verwalten (persistente Datenstrukturen). [Bearbeiten]
	so nicht fÃ¼r funktionale Sprachen verwendet werden kÃ¶nnen und man nach neuen LÃ¶sungen suchen muss. Gerade rein funktionale Datenstrukturen sind von ihrer Natur her anders als die gewohnten Datenstrukturen
	dass etliche klassische Algorithmen und Datenstrukturen
Referenzen
	ISBN 0521663504 [Bearbeiten]
	Fethi Rabhi und Guy Lapalme: Algorithms - A Functional Programming Approach
	Cambridge University Press 1999
	ISBN 0201596040 Chris Okasaki: Purely Functional Data Structures
	Addison Wesley 1999
Ein Beispiel in SML
	local val pi = 3.14; val sq = fn x => x*x; in val ringarea = fn (R
	r) => pi*(sq R - sq r); end; Dieses Programm definiert eine Funktion ringarea
	die die FlÃ¤che berechnet
	die zwischen den beiden konzentrischen Kreisen mit den Radien R und r liegt
	Dazu werden die Konstante pi und die Hilfsfunktion sq definiert
	Diese werden von ringarea dann fÃ¼r die Berechnung benutzt. [Bearbeiten]
Das Beispiel in Joy
	DEFINE pi == 3.14; sq == dup ; ringarea == sq swap sq swap - pi . Man beachte
	daÃŸ keine Variablennamen verwendet werden (auch pi ist eine Funktion!) [Bearbeiten]
Funktionale Programmiersprachen
	LISP Scheme ML (Meta Language) Standard ML (SML) Ocaml Gofer Miranda Haskell Erlang Tcl XSLT OPAL (Opal Project (http://uebb.cs.tu-berlin.de/opal/)) Joy [Bearbeiten]
Siehe auch
	ICFP Contest en:Functional programming fr:Programmation fonctionnelle ja:é–¢æ•°åž‹è¨€èªž nl:Functionele programmeertaal pl:Programowanie funkcyjne pt:ProgramaÃ§Ã£o funcional ru:Ð¤ÑƒÐ½ÐºÑ†Ð¸Ð¾Ð½Ð°Ð»ÑŒÐ½Ð¾Ðµ Ð¿Ñ€Ð¾Ð³Ñ€Ð°Ð¼Ð¼Ð¸Ñ€Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ðµ

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Reine funktionale Programmiersprachen

Funktionen hÃ¶herer Ordnung

Bedarfsauswertung und strenge Auswertung

Typisierung

NebenlÃ¤ufigkeit und Verteilung

Algorithmen und Datenstrukturen

Referenzen

Ein Beispiel in SML

Das Beispiel in Joy

Funktionale Programmiersprachen

Siehe auch