Советы по обучению "Как мыслить функционально"?

Как новичок в функциональных языках (я начал трогать Erlang пару недель назад - первый функциональный язык, на который я мог бы справиться).

Я начал писать небольшие алгоритмы (например, left_rotate_list, bubble_sort, merge_sort и т.д.). Я часто терялся в таких решениях, как "использовать ли хелперный список для промежуточного хранилища результатов"? и "должен ли я создать вспомогательную функцию для этого?"

Через некоторое время я обнаружил, что функциональное программирование (нести меня, если я говорю, не имеет смысла вообще) поощряет "сверху вниз" дизайн: т.е. когда я делаю merge_sort, вы сначала записываете все слияние шаги сортировки и назовите их как отдельные вспомогательные функции; и затем вы реализуете эти вспомогательные функции один за другим (и если вам нужно дополнительно разделить эти вспомогательные функции, сделайте это в том же подходе).

Это, по-видимому, немного противоречит дизайну OO, в котором вы можете начать снизу, чтобы построить основную структуру данных, а затем собрать структуру данных и алгоритмы в то, что вы хотите.

Спасибо за комментарии. Да, я хочу получить совет о том, как "думать в функциональном языке" (как "мышление в Java", "мышление в С++" ).

Ответ 1

Через некоторое время я обнаружил, что функциональное программирование [...] поощряет проект "сверху вниз".

Я не уверен, что это точное утверждение. Недавно я пытался научить себя функциональному программированию, и я обнаружил, что мне очень помогает стиль "восходящего" программирования. Чтобы использовать пример сортировки слияния:

Сначала посмотрите на базовый корпус. Как вы сортируете массив из элементов 0/1?
Далее, посмотрите на базы + 1, base + 2,... cases. В конце концов, вы должны увидеть шаблон (расщепление на подзадачи, решение подзадач, объединение подмножеств), что позволяет вам написать общий рекурсивный случай, чем в конечном итоге достичь базового случая.
Расщепление на подзадачи легко, но объединение подмножеств немного сложнее. Вам нужен способ объединить два отсортированных массива в один отсортированный массив.
Теперь соберите все вместе. Поздравляем, вы только что создали слияние. :)

Я мог бы злоупотреблять термином, но для меня это похоже на восходящий дизайн. Функциональное программирование отличается от объектно-ориентированного программирования, но вам не нужно полностью отказаться от существующих методов проектирования при переключении между ними.

Ответ 2

Ответ заключается в том, что функциональное программирование - это программирование с использованием функций, поскольку они определены в математике (короче говоря, побочные эффекты, которые передают значения из домена в кодомен). Чтобы на самом деле перевести это в "как думать", это ручная часть, которая трудно описать, но я попробую некоторые из своих мыслей:

Определение более важно, чем эффективность. То есть, очевидно, правильная реализация функции, которая может понять все поведение, лучше, чем сложная оптимизированная, о чем трудно рассуждать. (И должно быть предпочтительным как можно дольше, пока не появится доказательство, что нужно сломать это приятное свойство.)
Математическая функция не имеет побочных эффектов. Полезная программа должна иметь побочные эффекты. Функциональный программист знает о побочных эффектах, как очень опасную и усложняющую вещь, и разрабатывает программу как совокупность функций, которые принимают выходные значения из одного побочного эффекта и создают входные значения для следующего побочного эффекта.

Номер один связан с неопределенным: "элегантный код". В списках понимаются очень сжатые и математические уравнения, такие как определения функций. Просто посмотрите на быструю сортировку, выполненную с помощью LC. Вот как я определяю элегантность, лаконичность и делает все поведение понятным. Не то, что perl code-golf, где вы чаще всего кратки и загадочны.

Номер два - это то, что я использую изо дня в день во всех программах. Разделите код на функции (методы, подпрограммы и т.д.) Текущего состояния, которые представляют собой побочные эффекты, дающие входные данные для следующего действия (даже для следующего действия). Когда значение возвращается, дайте ему процедуру, которая выполняет описанное действие, затем начните.

В моей голове я рисую процесс Эрланга как граф конечной машины, где каждая вершина является побочным эффектом и функцией, выход которой - это край, который нужно выбрать из вершины. Высокое отношение к побочным эффектам - это то, чему научила меня парадигма функционального программирования. Особенно в Erlang, поскольку побочные эффекты действительно имеют значение в concurrency, и Erlang делает concurrency очень доступным.

Точно так же у некоторых изолированных племен есть только одно слово для чисел выше 3, или нет слов для "моих" / "ваших". Похоже, что у популярных языков нет слов для "это вызовет побочный эффект", но это имеет функциональное программирование. Это заставляет вас всегда знать об этом, и это хорошо.

Ответ 3

Через некоторое время я обнаружил, что функциональное программирование [...] поощряет проект "сверху вниз".

Ну, это действительно не дизайн "сверху вниз" или "снизу вверх". Это о том, чтобы сосредоточиться на "чем" проблеме, а не "как". Когда я начал с функционального программирования, я обнаружил, что я продолжал вспоминать императивные конструкции, такие как вложенный цикл for в C. Затем я быстро обнаружил, что попытка перевести мое императивное мышление на функциональные конструкции была очень сложной. Я попытаюсь дать вам более конкретный пример. Я реализую эквивалентную программу в C и Haskell и пытаюсь проследить мой мыслительный процесс в обоих случаях. Обратите внимание, что я был явно подробным для объяснения.

В C:

#include <stdio.h>

int main(void)
{
  int i, inputNumber, primeFlag = 1;
  scanf("%d", &inputNumber);
  for(i = 2; i <= inputNumber / 2; i ++)
    {
      if (inputNumber % i == 0)
        {
          primeFlag = 0;
          break;
        }
    }
  if (primeFlag == 0) printf("False\n");
  else printf ("True\n");
  return 0;
}

След моего мыслительного процесса:

Подумайте о шагах. Во-первых, принять номер от пользователя. Пусть это число называется inputNumber. scanf().
Основной алгоритм: число является простым, если не доказано иное. primeFlag объявлен и установлен равным 1.
Проверьте primeNumber на каждое число от 2 до primeNumber/2. Запущен цикл for. Объявлена переменная цикла i для проверки primeNumber на.
Чтобы опровергнуть наше начальное утверждение о том, что число является простым, проверьте primeNumber на каждый i. В тот момент, когда мы найдем хотя бы один i, который делит primeNumber, установите primeFlag в 0 и break. Тело петли написано.
Пройдя через наш строгий процесс проверки в цикле for, проверьте значение primeFlag и сообщите об этом пользователю. printf().

В Haskell:

assertPrime :: (Integral a) => a -> Bool
assertPrime x = null divisors
    where divisors = takeWhile (<= div x 2) [y | y <- [2..], mod x y == 0]

След моего мыслительного процесса:

Число является простым, если у него нет делителей, кроме одного и самого. Итак, null divisors.
Как мы строим divisors? Во-первых, запишите список возможных кандидатов. Написал Техасский диапазон от 2 до числа /2.
Теперь отфильтруйте список и выберите только те элементы, которые действительно являются делителями числа. Написал фильтр mod x y == 0

Я хочу получить совет о том, как "думать в функциональном языке"

Хорошо, в первую очередь, подумайте "что", а не "как". Это может занять много практики, чтобы привыкнуть. Кроме того, если вы раньше были программистом на C/С++, как я, перестать беспокоиться о памяти! У современных языков есть сборщик мусора, и он написан для вас, поэтому не пытайтесь модифицировать переменные. Еще одна вещь, которая лично мне помогла: запишите в вашей программе английские определения, чтобы абстрагироваться от функций, выполняющих тяжелую работу.

Ответ 4

Я часто терялся в таких решениях, как "использовать ли хелперный список для промежуточного хранилища результатов"? и "должен ли я создать вспомогательную функцию для этого?"

Мой совет для этого: прочитайте The Little Schemer. Вы можете следить за ним в Эрланге. Это хорошая книга, чтобы рассказать об этом в вас.

Ответ 5

Его импорт, чтобы привыкнуть к мысли, что данные могут использоваться как код, и наоборот.

Обычно вы создаете программу (данные), используя несколько примитивных операций (свертывание, вложенность, потоки, распределение,..., а некоторые - обобщенный внутренний продукт, внешний продукт и т.д.) и используют эту программу (данные) для манипулировать другими данными.

Через некоторое время я обнаружил, что функциональные программирование [...] поощряет "верх" вниз ".

Я согласен.