Universidade Estadual De Santa Cruz (UESC)

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1 Universidade Estadual De Santa Cruz (UESC) CET087 - Conceitos de Linguagem de Programação Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas (DCET) mohonda.uesc(at)google(.)com

2 Programação Funcional Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 2

3 Programação Funcional Dois modelos computacionais abstratos: Máquina de Turing: Proposta por Alan Turing; Modelo de fundamento para arquitetura de computadores proposta por John von Neumann; Paradigma de Programação Imperativa; (Lambda) λ-cálculo: Proposta por Alonzo Church; Conceito de avaliação de funções matemáticas; Programação funcional; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 3

4 Programação Funcional Programa Puramente Funcional: Expressão que caracteriza uma função matemática, juntamente com um elemento do domínio daquela função; A Execução de um Programa Funcional: É um processo computacional que permite determinar qual o elemento da imagem da função que corresponde ao elemento do domínio fornecido como parte do programa; Processo ocorre por meio de transformações sucessivas do programa, que devem convergir para o resultado desejado; Reduções; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 4

5 Programação Funcional Reduções: Redução de uma expressão funcional não significa tornar essa expressão mais curta ; Exemplo: Sem notação específica para programas funcionais; Dada a função f(x) = X X Se X = 4; A expressão inicial 4 4 é reduzida para o valor 256; 4 4 tendo dois dígitos; 256 três dígitos; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 5

6 Programação Funcional Dialetos das Linguagens de Programação Funcional: Incorpora recursos extras: Facilitar e agilizar a construção de programas; Pode, dificultar a análise dos programas; Não fazem parte da Programação Puramente Funcional: Recursos de Entrada/Saída de dados; Compartilhamento de variáveis; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 6

7 Programação Funcional (Lambda) λ-cálculo: Um programa funcional é composto por uma única expressão; Essa expressão deve descrever detalhadamente uma função e um elemento do domínio daquela função; A redução de um programa consiste em substituir uma parte da expressão original, obedecendo a certas regras de reescrita; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 7

8 Programação Funcional (Lambda) λ-cálculo: Propriedades essenciais de qualquer conjunto de regras de reescrita: Correção: Propriedade semântica; Deve preservar o significado das expressões; Confluência: Propriedade sintática; Se mais de uma regra for aplicável a uma expressão, a ordem de aplicação deve ser indiferente; Terminação: Propriedade sintática; O conjunto de regras não deve permitir que uma sequencia de reduções produza uma expressão idêntica a original; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 8

9 Programação Funcional (Lambda) λ-cálculo: Operações básicas: Substituição: Troca textual de todas as ocorrências de uma variável; Aplicação: Avaliação de uma função para um dado elemento de seu domínio; Abstração: Recurso básico para codificar funções; Indica quais símbolos em uma expressão são variáveis; No sentido matemático; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 9

10 Programação Funcional (Lambda) λ-cálculo: Operações básicas: Exemplo: seja F a expressão X + 5, sendo X uma variável; Essa expressão é indeterminada, no sentido que a variável X está livre para assumir qualquer valor arbitrário; Substituição: [ X 4 ] resulta na expressão 4 + 5; Abstração: A abstração λx.f, ou seja, λx.(x + 5), denota a função matemática que, para cada valor de X, associa o valor X + 5; Nessa expressão, a variável X não está mais livre para assumir um valor arbitrário; Aplicação: Um sistema de reduções deve permitir que se produza a sequencia de expressões λx.(x + 5) 4 => => 9; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 10

11 Programação Funcional Estratégias para Reduções: As propriedades de confluência e terminação garantem que qualquer sequencia de reduções deve levar ao mesmo resultado final; Diferentes estratégias para organizar essas sequencias, entretanto, podem levara sequencias menores para λ- termos específicos; Duas estratégias fundamentais: De dentro para fora (a priori); Do inglês Eager (gananciosa); De fora para dentro (sob demanda); Do inglês Lazy (sossegada); Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 11

12 Programação Funcional De dentro para fora (a priori); Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 12

13 Programação Funcional De fora para dentro (sob demanda); Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 13

14 Programação Funcional Características: De dentro para fora (a priori): Implementação mais simples; Pode ocorrer de tentativas infinitas de reduções; Interpretadores e compiladores mais compactos; De fora para dentro (sob demanda): Resultados intermediários; Função, durante a redução, computacionalmente difícil ou demorada; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 14

15 Programação Funcional Linguagens de Programação Funcional: LISP: Necessidade de processamento de listas para aplicações de inteligencia artificial; Uso generalizado na área; Dados e programas com a mesma forma; Fazer um programa que construa outro programa; Scheme: Dialeto simples da LISP; Variáveis de escopo estático; Alguns recursos das Linguagens Imperativas; Common LISP: Incluir dialetos da linguagem LISP (grande); Variáveis de escopo estático e dinâmico; Recursos das Linguagens Imperativas; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 15

16 Programação Funcional Linguagens de Programação Funcional: ML: Variáveis de escopo estático; Fortemente tipificada; Sistema de inferência de tipos; Manipulação de exceções; Tipos de dados abstratos; Haskell: Puramente funcional; Método sob demanda; Listas infinitas; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 16

17 Programação Funcional Exemplo de lista; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 17

18 Programação Funcional Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 18

19 CLISP Download: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 19

20 CLISP Instalação: tar -xvjf clisp-2.48.tar.bz2 cd clisp /configure --prefix=/opt/clisp cd src make su make install cd /opt ln -s clisp-2.48 clisp exit export path=$path:/opt/clisp/bin Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 20

21 CLISP Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 21

22 CLISP Saindo; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 22

23 CLISP Interpretador de comandos: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 23

24 CLISP Números: Valor inteiro; Valor inteiro negativo; Fração; Científico; Número complexo; a+bi Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 24

25 CLISP Caracteres; #\ Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 25

26 CLISP String; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 26

27 CLISP Constantes especiais; T: Verdadeiro; NIL: Falso; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 27

28 CLISP Funções: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 28

29 CLISP Funções: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 29

30 CLISP Funções: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 30

31 CLISP Funções: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 31

32 CLISP Variáveis: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 32

33 CLISP Condições: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 33

34 CLISP Condições: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 34

35 CLISP Declarações: (let ( declaration1 declaration2... ) expr1 expr2... ) Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 35

36 CLISP Declarações: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 36

37 CLISP Funções: Sem parâmetros; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 37

38 CLISP Funções: Com parâmetro(s); Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 38

39 CLISP Funções: Com parâmetro(s); Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 39

40 CLISP Funções: Com parâmetro(s); Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda

41 CLISP Funções: Passando variáveis locais; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 41

42 CLISP Recursividade; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 42

43 CLIST Listas: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 43

44 CLIST Listas: NIL, também significa lista vazia; Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 44

45 CLIST Listas: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 45

46 CLIST Compilando funções: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 46

47 CLIST Carregando de arquivos: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 47

48 CLIST Carregando de arquivos compilados: Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 48

49 Exercícios 1) Construir a lista abaixo: (Bacharel em (Ciência da (Computação)) da ((Universidade Estadual) de Santa Cruz)) 2) Recuperar os elementos da lista, sem o letra _: _da _Computação _Universidade _Santa _Ciência da Computação Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 49

50 Bibliografia Lisp Quickstart ( acessado em ; Robert W Sebesta; Conceitos de Linguagens de Programação. ISBN: , 2000; Ana Fernanda Gomes Ascencio e Edilene Aparecida Veneruchi de Campos; Fundamentos da programação de computadores - Algoritmos, P ascal, C/C++ e Java. Pearson-Prentice Hall, ISBN- 10: e ISBN-13: , 2007; Flávio Miguel Varejão; Linguagens de Programação - Conceitos e Técnicas. Campus, ISBN: , Ana Cristina Vieira De Melo e Flávio Soares Correa Da Silva; Princípios de Linguagens de Programação. Edgard Blucher, ISBN: , Prof. Dr. Marcelo Ossamu Honda 50