伯明翰大学函数式编程课程辅导：特点和优缺点

编程范式有多种类型，每种范式都有自己的目标和优势。函数式编程就是其中之一，它建立在坚实的数学基础之上。在这里，我们将介绍函数式编程语言的特点和优缺点，如果大家有关于函数式编程的其他疑问，可以随时询问我们的专业顾问哦。

1.什么是函数式编程?

函数式编程是一种编程范式，其中函数的组合成为开发的主要驱动力。它是一种声明式编程风格，重点在于需要解决什么问题，而不是如何解决。

20 世纪 50 年代开发的第一种高级函数式编程语言是 LISP。这种语言为现代函数式编程语言的许多功能奠定了基础。几十年来，新的语言和概念不断被引入，从而产生了我们今天所知的函数式编程的许多优点。

还应注意的是，存在 "纯函数式编程 "和 "非纯函数式编程 "的概念。确切的区别很难界定，但当使用其他范式的方法时，就会使用不纯函数范式这一术语。在这个问题上还没有明确的共识。

二、函数式编程的特点

1.净函数

纯函数有两个重要特性：

它们总是用相同的参数返回相同的结果，与其他因素无关。这一特性也称为不变性。

它们是确定的。纯函数要么产生结果，要么改变参数或全局变量，即没有副作用。

由于纯函数没有副作用或隐藏输入/输出，因此使用函数示例创建的程序很容易调试。此外，纯函数还能让编写并行程序变得更容易。

如果采用函数式编程风格编写代码，功能强大的编译器可以保存结果、并行处理指令、等待结果评估。

2.检索

在函数式编程范式中，没有 for 循环和 while 循环。相反，这些语言使用递归。递归由递归函数实现，这些函数被反复调用，直到达到基本情况。

3.参照透明度

函数式编程语言中的变量一旦定义，就不能再改变其存储的值。这就是所谓的引用透明。它能确保相同的语言表达产生相同的结果。

函数式编程中不推荐使用赋值运算符。在使用函数范式开发的程序中，必须定义新的变量来存储额外的值。在这样的程序中，变量的状态在任何时候都是固定的。

由于任何变量都可以在程序执行的任何时候被其实际值替换，因此参考透明性消除了出现不良结果的丝毫可能性。

4. 函数是一阶的，也可以是高阶的

在函数式编程中，函数被视为变量。这使得函数成为一等函数。它们可以作为参数传递给其他函数、由函数返回或存储在数据结构中。高阶函数是一种接受其他函数作为参数和/或返回函数的函数。在关联编程语言中，一阶函数可以是高阶函数。

5.不变函数

变量是不可变的，即初始化后不能更改。不过，我们可以创建一个新变量。变量的不变性有助于确保变量的状态在整个程序中保持不变。

三、函数式编程的优点

函数式编程的优点如下所示：

易懂：纯函数不改变状态，完全依赖于输入数据，因此易于理解。

并发性：由于纯函数避免改变自身之外的变量或数据，因此更容易实现并发性。

多用途评估：上下文编程鼓励懒评估，即只有在需要时才评估和存储值。

调试和测试更容易：干净函数只接收一次参数，并产生不可变的输出。不可更改的操作和没有隐藏的输出使得调试和测试更容易。

四、函数式编程的缺点

与其他编程范式一样，函数式编程也有缺点。这些缺点如下：

可能降低性能：不变值与递归相结合可能导致性能降低。

编码困难： 虽然编写纯函数很容易，但要将它们与其他应用程序和 I/O 函数结合起来却很困难。

缺乏循环也是一个挑战： 编写递归式程序而不是循环程序可能具有挑战性。

五、函数式编程的应用

一般来说，函数式编程常用于注重并发性或并行性以及执行数学计算的应用程序。函数式编程语言一般用于学术目的，而不是商业软件开发。不过，Clojure、Erlang、F#、Haskell 和 Racket 等几种领先的函数式语言被用于开发各种商业和工业应用程序。

例如，WhatsApp 使用遵循函数式编程范式的 Erlang 编程语言来管理超过 15 亿人的数据。

函数式编程的另一个重要支持者是 Haskell，Facebook 在其反垃圾邮件系统中使用了 Haskell。即使是最广泛使用的编程语言之一 JavaScript，也显示出动态、标准化函数式语言的特点。

此外，函数式编程风格对于不同编程语言在不同领域取得成功至关重要--例如，R 在统计领域，J、K 和 Q 在金融分析领域。特定领域的声明式语言(如 Lex/Yacc 和 SQL)也使用函数式编程语言来避免变量值。

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