Functional programming/cs

Úvod

Předmět seznamuje s funkcionálním stylem programování. Zahrnuje základní vlastnosti funkcionálního programování, jako je programování bez vedlejších efektu, funkce jako hodnota prvního řádu, funkce vyšších řádů, rekurze, přizpůsobení, technika pattern matching nebo uzávěry funkcí. Rovněž kurz představuje vybrané datové struktury jako je seznam nebo strom a funkcionální styl práce s těmito strukturami. Jako programovací jazyk bude použit Haskell. Je to čistě funkcionální, staticky typovaný a líně vyhodnocovaný jazyk.

Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi

Základním cílem předmětu bude dovednost zapsat jednoduché algoritmy pomocí funkcionálního stylu programování. Přesněji řečeno, studenti pochopí rekurzi a vybrané rekurzivní datové struktury, budou schopni využívat funkce vyššího řádu, budou schopni definovat funkce pomocí techniky pattern matching. Budou schopni používat mechanismus zapouzdření pro funkce jako jsou uzávěry či modulární rozhraní a správně rozumět proměnným a jejich lexikálnímu rozsahu platnosti v programech. Na praktické úrovni budou schopni zapsat tyto základní algoritmy v programovacím jazyce Haskell. Navíc budou schopni rozpoznat funkcionální styl programování, pochopí výhody a nevýhody tohoto stylu programování a budou schopni porovnat tento styl programování s jinými přístupy, jako je imperativní nebo objektově orientované programování.

Doporučená literatura

• Lipovaca M.:Learn You a Haskell for Great Good!: A Beginner's Guide (1st ed.). No Starch Press, San Francisco, CA, USA, 2011 - for free at: http://learnyouahaskell.com/

• O'Sullivan B., Goerzen J., Stewart D.: Real world Haskell, O'Reilly Media, Inc. 2008. ISBN:0596514980 - for free at: http://book.realworldhaskell.org/read/

• Thompson S.: The Haskell: The Craft of Functional Programming (3nd ed.). Addison-Wesley Professional, October 2, 2011, ISBN-10: 0201882957.

Způsob průběžné kontroly znalostí během semestru

Během cvičení budou studenti programovat zadané úkoly. Výsledky těchto úkolů budou důležitou součástí závěrečného hodnocení. Bude zadáno nejméně sedm hodnocených úkolů. Dále budou zadány dva menší projekty.

Software

V našich hodinách budeme používat Haskell Platform s Visual Studio Code. Pro VS Code budeme používat dvě rozšíření:

• Haskero
• Haskell GHCi Debug Adapter Phoityne

Instalační příručka Windows (jeden uživatel)

1. Stáhněte si a nainstalujte platformu Haskell z https://www.haskell.org/platform/windows.html
   • Použijte výchozí cesty. Instalační program přidá do systémové proměnné PATH cestu ke spustitelnému stack.exe.
2. Stáhněte a nainstalujte VS Code https://code.visualstudio.com/#alt-downloads
3. Otevřete cmd a napište:

   stack install intero phoityne-vscode haskell-dap --system-ghc

4. Otevřete soubor c:\sr\config.yaml a přidejte řádek

   system-ghc: true

   • Atribut --system-ghc je volitelný a nadbytečný pro předchozí krok (je to stejné nastavení, ale globální).
5. Otevřete VS kód a nainstalujte rozšíření:
   • Haskero
   • Haskell GHCi Debug Adapter Phoityne

Instalační příručka Windows (všichni uživatelé)

Tato příručka předpokládá, že existuje uživatel, který připravuje vývojové prostředí pro ostatní uživatele.

1. Stáhněte a nainstalujte platformu Haskell z https://www.haskell.org/platform/windows.html
2. * Pro stack použijte cestu přístupnou všem uživatelům (například c:\stack). Instalační program přidá do uživatelské proměnné PATH cestu ke spustitelnému stack.exe a přidá novou uživatelskou proměnnou STACK_ROOT. Přesuňte tyto hodnoty z uživatelských proměnných do systémových proměnných.
3. Stáhněte a nainstalujte VS Code https://code.visualstudio.com/#alt-downloads. Použijte instalační program pro systémovou verzi.
4. Otevřete cmd a napište:

   stack install intero phoityne-vscode haskell-dap --system-ghc

   • Generuje některé spustitelné soubory do výchozího umístění: c:\Users\-- YOUR NAME --\AppData\Roaming\local\bin\ přesuňte je do adresáře s stack.exe.
5. Otevřete soubor c:\sr\config.yaml a přidejte řádky:

   system-ghc: true
   skip-msys: true
   

   Tato nastavení šetří čas a místo na disku (nebude instalovat GHC při instalaci balíčků a MSYS2 pro každého uživatele).

6. Otevřete VS kód a nainstalujte rozšíření:
   • Haskero
   • Haskell GHCi Debug Adapter Phoityne

Instalační příručka Ubuntu (jeden uživatel)

1. Proveďte následující příkazy:

   sudo apt-get install haskell-platform
   sudo apt-get install haskell-stack
   sudo snap install code --classic
   

   • Volitelný krok - právě teď (srpen, 2019) platforma Haskell z úložišť Ubuntu obsahuje GHC 8.4.4. Aktuální výchozí překladač pro resolver je lts-14.00. Vyžaduje GHC verze 8.6.5. Tato verze se automaticky stáhne. Chcete-li ušetřit místo na disku, můžete vygenerovat globální konfiguraci (například stack path) a změnit globální resolver v souboru ~/.stack/global-project/stack.yaml na lts-12.15. Poté otevřete soubor ~/.stack/config.yaml a přidejte řádky:

   system-ghc: true
   skip-ghc-check: true
   

2. Pokračujte v instalaci požadovaných balíčků:

   stack install intero phoityne-vscode haskell-dap
   

3. Otevřete VS kód a nainstalujte rozšíření:
   • Haskero
   • Haskell GHCi Debug Adapter Phoityne

Instalační příručka Ubuntu (všichni uživatelé)

1. Proveďte následující příkazy:

   sudo apt-get install haskell-platform
   sudo apt-get install haskell-stack
   sudo snap install code --classic
   

2. Vytvořte adresář, který bude kořenem zásobníku, měl by být čitelný pro všechny uživatele (například /stack).
3. Vytvořte soubor /etc/profile.d/stack.sh s následujícím řádkem: export STACK_ROOT= váš kořenový adresář pro stack
4. Vytvořte soubor /etc/stack/config.yaml s následujícími řádky:

   skip-ghc-check: true
   system-ghc: true
   allow-different-user: true
   

5. Generujte globální konfiguraci zásobníku (například stack path) a změňte globální resolver v souboru $STACK_ROOT/global-project/stack.yaml na
   • lts-12.15 pro Ubuntu 19.04 (ghc 8.4.4)
   • lts-8.0 pro Ubuntu 18.04 (ghc 8.0.2)
6. Pokračujte v instalaci požadovaných balíčků:

   stack install intero phoityne-vscode haskell-dap
   

7. Vytvoří některé spustitelné soubory do adresáře ~/.local/bin, zkopírujte je do: /usr/local/bin (nebo jiného umístění prohledávaného při spouštění).
8. Otevřete VS Code a nainstalujte rozšíření:
   • Haskero
   • Haskell GHCi Debug Adapter Phoityne

   code --install-extension phoityne.phoityne-vscode 
   code --install-extension Vans.haskero

Prezentace

Prezentace použité v našich přednáškách:

Introduction to FPR

Basics of functional Programming

Rozvrh:

• Lecture 1: Page 1 - Page 37
• Lecture 2: Page 38 - Page 57
• Lecture 3: Review of selected tasks from laboratories.
• Lecture 4: Page 1 - Page 37
• Lecture 5: Page 1 - Page 37
• Lecture 6: Page 1 - Page 37
• Lecture 7: Page 1 - Page 37

Cvičení

• Cvičení 1
• Cvičení 2
• Cvičení 3
• Cvičení 4
• Cvičení 5
• Cvičení 6
• Cvičení 7
• První programovací test.
• Cvičení 9
• Cvičení 10
• Cvičení 11
• Cvičení 12
• Druhý programovací test
• Budou uděleny zápočty za tento předmět. Studenti mohou zopakovat jeden z testů.

Solutions to tasks form laboratories: Solution

Homework

• Homework 1
• Homework 2