PROGRAMACIÓ FUNCIONAL: CARACTERÍSTIQUES, EXEMPLES, AVANTATGES, DESAVANTATGES - TECNOLOGIA - 2026

La programació funcional correspon a el patró de programació que es fonamenta en el concepte d'enunciar el procedir d'un programa com un model funcional matemàtic més que com a seqüències explícites d'instruccions a un processador, que és el concepte principal en la programació imperativa.

El llenguatge funcional li dóna èmfasi a les sentències i termes en lloc d'executar instruccions. En aquesta programació, el resultat només dependrà dels paràmetres que es passen a una funció, a diferència d'altres tipus que obeeixen a un estat local o global.

Diagrama de com opera la funció de mapeig en el llenguatge de programació funcional Haskell. Font: By Pluke - Own work, CC0 commons.wikimedia.org.

El seu nom prové de les funcions matemàtiques, que són l'assignació d'un conjunt d'entrades a un conjunt de sortides. Una funció matemàtica realment no realitza cap tasca, sinó que descriu el model d'un procés, explicant per mitjà d'una fórmula el que un conjunt d'entrades produeix en una funció.

idees bàsiques

El fonament en què es va basar la programació funcional va ser el càlcul lambda, que va ser desenvolupat durant la tercera dècada de segle XX per definir i aplicar funcions. LISP va ser el primer llenguatge de programació d'aquest tipus, dissenyat el 1960.

Encara que la majoria dels llenguatges de programació consisteixen en entrades, sortides i variables externes que es poden configurar o utilitzar des de les funcions, la programació funcional ho evita. La idea és que cada vegada que es cridi a una funció amb els mateixos paràmetres, haurà de tornar el mateix valor.

Característiques

Els llenguatges de programació funcional s'anomenen aplicatius, pel fet que les funcions s'apliquen als seus paràmetres, a més de declaratius i no processals, ja que les definicions especifiquen què es vol calcular i no com es calcula.

funcions pures

Una funció és pura quan no té efectes secundaris observables, com alteració de les variables externes, canvis en el sistema d'arxius, etc.

Aquestes funcions es consideren convincents, ja que no canviaran expressament cap variable de la qual poguessin dependre altres parts de el codi en algun moment. Sembla incòmode codificar amb aquestes restriccions, però s'ha de considerar que aquestes funcions són deterministes, predictibles i componibles.

Funcions de primera classe

Les funcions es consideren com a valors que es poden assignar a variables, per la qual cosa se les pot passar cap i retornar des d'altres funcions. És a dir, una funció es pot fer servir com si fos un paràmetre o com un valor que s'està retornant.

Això implica que es pugui transmetre la funció com a tal, en lloc d'únicament el resultat de la funció. Per exemple, considerem la funció double (x), la qual retorna el doble de el valor del seu paràmetre d'entrada. Així, double (2) retornaria 4.

Com és una funció de primera classe, el codi (double (double (2)), seria el mateix que el codi double (4). Això permet niar una funció com a paràmetre d'una altra i així successivament.

transparència referencial

Es refereix al fet que en aquest patró de programació no existeixen les sentències d'assignació. És a dir, s'hauran de definir noves variables si es desitja emmagatzemar valors addicionals. Per tant, l'estat d'una variable és constant en tot moment.

Això elimina la més mínima possibilitat d'efectes indesitjats, perquè qualsevol variable pot ser reemplaçada pel seu valor real durant qualsevol punt d'execució de el programa.

recursivitat

En la programació funcional no existeixen els bucles "for" i "while". En el seu lloc, per a la iteració es depèn de la recursivitat. La recursió s'implementa utilitzant funcions recursives, que es diuen a si mateixes de forma repetitiva fins a arribar al cas base.

immutabilitat

Les variables són immutables, és a dir, no és possible modificar una variable una vegada que s'ha inicialitzat. Tot i que es pot crear una nova variable, no es permeten modificar les variables existents.

exemples

Enfocaments imperatius i declaratius

Amb un exemple es pot analitzar la diferència entre aquests enfocaments, realitzant la mateixa operació en dues disposicions, que és filtrar els números imparells d'una llista mentre se substitueixen per 5 els números parells menors de 5.

És el mateix càlcul, amb el mateix resultat. No obstant això, com es pot veure, el codi imperatiu és detallat i no està clar immediatament. D'altra banda, l'enfocament declaratiu és llegible i explícit, perquè se centra en el que es vol obtenir.

funcions pures

Es pot aclarir el que es defineix com a funcions pures i impures amb alguns exemples bàsics:

Funcions com a objectes de primera classe

Vol dir fer servir les funcions de la mateixa manera que es fan servir les dades. Per tant, es poden passar com a paràmetres a una altra funció. En el següent exemple es pot passar la funció int com a paràmetre a la funció map:

>>> list (map (int,))

Es poden assignar a variables i retornar-. Per exemple, en el següent codi es pot assignar la funció hello_world, executant després la variable com una funció.

avantatges

- Enfocar en el que es vol aconseguir (declaratiu) i no en com aconseguir-(imperatiu).

- No contenen sentències d'assignació, de manera que després que se'ls dóna un valor a les variables, ja no canviaran. Per tant, els programes funcionals no contenen efectes secundaris.

- El flux lògic és clar, ja que l'estat està menys dispers i no es modifica implícitament.

- Admet el concepte d'avaluació diferida, el que significa que el valor només s'avalua i emmagatzema quan sigui necessari.

- Com les funcions pures no canvien cap estat i depenen completament de l'entrada, són fàcils d'entendre. El valor de retorn donat per aquestes funcions és el mateix que el resultat produït per elles.

- A causa de la naturalesa de les funcions pures d'evitar que canviïn les variables o qualsevol dada extern, es fa eficaç la implementació de la concurrència.

- Les funcions es tracten com a valors, passant-se a altres funcions com a paràmetres. Això millora la comprensió i llegibilitat de el codi.

- Les funcions pures prenen els paràmetres una vegada, produint una sortida immutable. A l'utilitzar valors inalterables, es facilita la depuració i les proves.

Més curts i fàcils d'entendre

Són més curts i fàcils d'entendre que els imperatius. Estudis han demostrat que la productivitat mitjana de l'programador en termes de línies de codi és més o menys la mateixa per a qualsevol llenguatge de programació, traduint-se en una major productivitat.

Sense flux de control

A l'cridar a una funció no es pot tenir un efecte diferent al d'el càlcul del seu resultat. Això descarta una font important d'errors, fent també que l'ordre d'execució sigui irrellevant, ja que cap efecte secundari podrà canviar el valor d'una expressió, podent avaluar-se en qualsevol moment.

A el programador se li apaivaga la càrrega d'establir un flux de control. Com les expressions es poden avaluar en qualsevol moment, les variables es podran reemplaçar pels seus valors.

Aquesta autonomia afavoreix que els programes funcionals siguin més manejables matemàticament que els programes convencionals.

desavantatges

- El paradigma de la programació funcional no és senzill, pel que es fa difícil d'entendre per a un principiant.

- És difícil de mantenir, ja que durant la codificació evolucionen molts objectes.

- En alguns casos, a l'escriure funcions pures es provoca una reducció en la llegibilitat de el codi.

- Els valors immutables en combinació amb la recursivitat poden comportar a una dràstica reducció en el rendiment de el sistema.

- La reutilització és molt complicada i necessita una constant refactorització.

- Escriure programes amb un estil recursiu en lloc d'usar llaços o bucles pogués ser una tasca molt descoratjadora.

- Els objectes pot ser que no representin el problema correctament.

- Encara escriure funcions pures resulta ser senzill, combinar-les amb la resta de l'aplicació i amb les operacions d'entrada / sortida és bastant difícil

aplicacions

La programació d'intel·ligència artificial es realitza en llenguatges de programació funcional i les tècniques d'intel·ligència artificial migren a aplicacions de el món real.

Sobresurt també en la implementació de models matemàtics complexos. Per aquesta raó, un dels principals usos dels llenguatges funcionals ha estat tradicionalment acadèmic. És útil per a desenvolupar especificacions executables i implementacions de prototips.

Molts llenguatges funcionals també es destaquen per implementar el processament paral·lel. Això es deu a la seva capacitat d'aprofitar les funcions pures, que sempre retornen el mateix valor independentment de l'ordre en què s'executen.

metodologia funcional

WhatsApp utilitza el llenguatge de programació Erlang, que segueix el model de programació funcional, permetent així que més d'un centenar dels seus empleats manegen les dades pertanyents a unes 1.600 milions de persones.

Un altre portador important de l'estil de programació funcional és Haskell. És utilitzat per Facebook en el seu sistema antispam. Fins i tot JavaScript, un dels llenguatges de programació més utilitzats, presumeix de les propietats d'un llenguatge funcional de tipus dinàmic.

Llenguatges que suporten programació funcional

D

Va ser dissenyat després de C ++, obtenint tots els seus beneficis a la vegada que elimina les debilitats observades per haver de ser compatible amb C.

Erlang

És altament escalable i concurrent, fent-lo ideal per a les telecomunicacions i altres aplicacions que reben quantitats massives de dades en un ordre impredictible.

Haskell

Aquest és un llenguatge pur de programació funcional, que utilitza per a això el càlcul Lambda.

ML

S'utilitza en aplicacions matemàtiques, científiques, financeres, analítiques i d'altres tipus. Una de les seves fortaleses és fer programari per gestionar altres programes.

Objective Caml

És un llenguatge de codi obert que es basa en Caml. Tendeix a crear programes molt lleugers, ajudant a que aquests es puguin carregar i executar més ràpidament que els creats per altres llenguatges.

scheme

Està basat en la sintaxi de LISP i l'estructura d'ALGOL. Gràcies a la seva simplicitat, s'utilitza en molts cursos d'informàtica com a introducció a el disseny de programes per mostrar alguns dels fonaments de la programació informàtica.

referències

1. Who Is Hosting This (2019). Learn Functional Programming: This Style of Coding Will Blow Your Mind. Pres de: whoishostingthis.com.
2. Andrea Bertoli (2019). An adequate Introduction to Functional Programming. Pres de: dev.to.
3. Hacker Earth (2020). Functional Programming. Pres de: hackerearth.com.
4. Clojure (2020). Functional Programming. Pres de: clojure.org.
5. Akhil Bhadwal (2020). Functional Programming: Concepts, Advantages, Disadvantages, and Applications. Hackr. Pres de: hackr.io.
6. Guru99 (2020). Què és el Functional Programming? Tutorial with Example. Pres de: guru99.com.