関数型プログラミングとは

関数型プログラミングは、計算の基礎が式の評価であるプログラミングパラダイムです。 いくつかの特徴は、高次関数の使用、参照の透過性、および遅延評価です。 プログラミングスタイルの利点には、プログラムが読みやすく、非常に信頼性が高く、コンポーネントに分割できることが含まれます。 欠点は、計算が遅くなり、スタイルと構文が他の一般的なプログラミングスタイルとは完全に異なることです。 関数型プログラミングスタイルは、コンピューターサイエンスの専門家よりも学者に受け入れられることが多いです。

名前が示すように、関数はこのプログラミングパラダイムの基本的な部分です。 関数は、高次関数と呼ばれる他の関数内にネストすることができ、各高次関数は、理解とデバッグが容易なビルディングブロック関数に分割できます。 一部の高次関数の例は、MapおよびNestです。 関数Mapは、関数Fと、たとえば（x、y、z）の変数のリストを取り、リストに結果を与えます。Map [F、（x、y、z）] =（F（x）、F （y）、F（z））。 Nestは、関数F、変数x、および反復回数を取ります。Nest[F、x、3] = F（F（F（x）））。

純粋な関数型プログラミングは入力を受け取り、変数の状態を変更することなく出力を返します。 言い換えると、同じ入力を持つ関数は、プログラムで以前に何が発生したかに関係なく、常に同じ結果を返します。 これは、参照透過性と呼ばれます。 数学関数は参照的に透過的であるため、関数型プログラミングは多くの数学者、エンジニア、科学者にとって直感的です。

関数の参照透過性は、関数評価の順序が重要でないことを意味します。 したがって、結果が必要になるまで関数を評価する必要はありません。これは遅延評価と呼ばれます。 これは、プログラムが最初のコマンドで始まり、最後のコマンドまでリストを実行する命令型プログラミングとはまったく対照的です。 遅延評価は、論理的に従わない、または不要なプログラムの部分をスキップします。これにより、プログラムが自動的に最適化され、計算時間が短縮される場合があります。

関数型プログラミングには、他のプログラミングパラダイムよりも多くの利点があります。 入力と出力が明確な関数は、読みやすく、理解しやすいです。 関数を完全にデバッグすると、他のアプリケーションで確実に使用できます。 マルチコアマシンは、独立して並列に評価される関数を計算できるため、プログラムのパフォーマンスが大幅に向上します。

残念ながら、すべてのプログラムが並列計算に適しているわけではなく、機能プログラムの計算はかなり遅い場合があります。 関数型プログラムは再帰に大きく依存しています。再帰は、従来のループまたは反復方法を使用する場合よりも効率が低いことがよくあります。 実際、関数型プログラミングは、オブジェクト指向プログラミングなどの他の一般的なパラダイムに似ていないため、非常に不格好で学習が難しい場合があります。

アカデミックは、複雑な現実世界の問題をプログラムする明確で理解可能な方法を提供するため、関数型プログラミングを好む傾向があります。 いくつかの純粋な言語はHaskellとErlangです。 Mathematicaはシンボリック数学に特化しており、Rは統計に特化しており、Jは財務分析に特化しています。 ScalaやF＃などのマルチパラダイム言語は、関数型プログラミングと他のプログラミングスタイルの両方をサポートしています。