Кто не делится найденным, подобен свету в дупле секвойи (древняя индейская пословица)
Версия для печати
Библиографическая запись:
Модели (парадигмы) программирования. — Текст : электронный // Myfilology.ru – информационный филологический ресурс : [сайт]. – URL: https://myfilology.ru//165/yazyki-programmirovaniya-i-ix-ispolzovanie-v-informaczionnyx-sistemax/modeli-paradigmy-programmirovaniya/ (дата обращения: 26.04.2024)
Модели (парадигмы) программирования
Содержание
Императивная парадигма
Императивное программирование — это парадигма программирования, в которой используются операторы, изменяющие состояние программы. Во многом так же, как повелительное наклонение в естественных языках выражает команды, императивная программа состоит из команд, которые должен выполнять компьютер. Императивное программирование фокусируется на описании того, как работает программа.
Объектно-ориентированное программирование
Живет тут.
Структурное программирование
Структурное программирование — метод программирования, базирующийся на использовании процедурного стиля программирования и последовательной декомпозиции алгоритма решения задачи сверху вниз.
Основа для массового промышленного программирования была создана с разработкой новых методов построения программ. Одной из первых и наиболее широко применяемых технологий программирования стало структурное программирование. Этот метод до сих пор не потерял своего значения для многих классов задач.
Структурное программирование — это дисциплина, требующая, чтобы любая программа строилась из ограниченного набора типовых (базовых) управляющих структур и их композиций.
Основой структурного подхода являются два основополагающих принципа:
- использование процедурного стиля программирования;
- последовательная декомпозиция алгоритма решения задачи сверху вниз.
В соответствии с этим подходом задача решается путем выполнения следующей последовательности действий. Первоначально задача формулируется в терминах ввода данных — вывода результата: на вход программы подаются некоторые данные, программа работает и выдает ответ. После этого начинается последовательное расчленение (декомпозиция) всей задачи на отдельные более простые действия. При этом на любом этапе декомпозиции программу можно проверить, применяя механизм так называемых «заглушек» — процедур, имитирующих вход и/или выход процедур нижнего уровня. «Заглушки» позволяют проверить логику верхнего уровня до реализации следующего, т. е. на каждом шаге разработки программы существует работоспособный «каркас», который постепенно обрастает деталями.
Структурное программирование ясно определило значение модульного построения программ (т. е. разбиения монолитных программ на группу отдельных модулей) при разработке больших проектов, но в языках программирования единственным способом структуризации программы оставалось составление ее из подпрограмм и функций.
Обобщённое программирование
Обобщённое программирование — парадигма программирования, заключающаяся в таком описании данных и алгоритмов, которое можно применять к различным типам данных, не меняя само это описание. В том или ином виде поддерживается разными языками программирования. Возможности обобщённого программирования впервые появились в виде дженериков (обобщённых функций) в 1970-х годах в языках Клу и Ада, затем в виде параметрического полиморфизма в ML и его потомках, а затем во многих объектно-ориентированных языках, таких как C++, Python, Java, Object Pascal, D, Eiffel, языках для платформы .NET и других.
Аспектно-ориентированное программирование
Аспектно-ориентированное программирование — парадигма программирования, основанная на идее разделения функциональности для улучшения разбиения программы на модули.
Декларативная парадигма
Декларативное программирование — парадигма программирования, в которой задаётся спецификация решения задачи, то есть описывается ожидаемый результат, а не способ его получения. В качестве примеров декларативных языков обычно приводят HTML и SQL.
Логическое программирование
Парадигма программирования, основанная на автоматическом доказательстве теорем, а также раздел дискретной математики, изучающий принципы логического вывода информации на основе заданных фактов и правил вывода. Логическое программирование основано на теории и аппарате математической логики с использованием математических принципов резолюций
Программа здесь формулируется в виде набора логических правил, описывающих некую предметную область, а исполнение программы состоит в попытке доказать утверждение. Наиболее известным языком логического программирования можно
считать язык Пролог.
Функциональное программирование
Функциональное программирование — парадигма программирования, в которой процесс вычисления трактуется как вычисление значений функций в математическом понимании последних (в отличие от функций как подпрограмм в процедурном программировании).
Функциональное программирование предполагает обходиться вычислением результатов функций от исходных данных и результатов других функций, и не предполагает явного хранения состояния программы. Соответственно, не предполагает оно и изменяемость этого состояния.
В функциональном программировании присваивания нет вообще. Более того, чистое функциональное программирование в принципе не предполагает никаких «изменений с течением времени» и, как следствие, никаких «модифицирующих действий».
Переменные в функциональном программировании обычно всё же используются, но своё значение переменная получает при её создании и не меняет его в течение всего срока своей жизни. Чаще всего переменные используются в роли формальных параметров функций: при вызове функции такие переменные получают значения, соответствующие фактическим параметрам, и, что вполне ожидаемо, своих значений не меняют, пока работа функции не завершится — а после этого исчезают, как и все локальные сущности. Кроме того, при программировании на функциональных языках часто применяются локальные переменные, вводимые больше для удобства, чтобы поименовать значение того или иного вычисленного выражения (например, если это значение нужно использовать несколько раз).
Функциональное программирование также является ключом к некоторым языкам, популярным в определенных областях, таких как JavaScript в Интернете, R в статистике, J , K и Q в финансовом анализе, и XQuery / XSLT для XML. Декларативные языки предметной области, такие как SQL и Lex / Yacc.использовать некоторые элементы функционального программирования, такие как запрет на изменение значений. Кроме того, многие другие языки программирования поддерживают программирование в функциональном стиле или имеют реализованные функции функционального программирования, такие как C++11, C#, Kotlin, Perl, PHP, Python, Go, Rust, Raku, Scala и Java (начиная с Java 8).
Метапрограммирование
Под метапрограммированием понимается написание программного кода, результатом выполнения которого будет программный код. Наиболее очевидным вариантом здесь будет написать некую программу, которая сгенерирует и выдаст в свою очередь программу (возможно, на другом языке, а может быть, и на том же самом), и уже эта сгенерированная программа, будучи исполненной, позволит получить результаты, которые изначально были нужны. Так действительно иногда делают, хотя и сравнительно редко; намного чаще генерируется не целая программа, а какая-то её часть, например, отдельный модуль.
При этом подходе код программы не пишется вручную, а создаётся автоматически программой-генератором на основе другой программы.
Такой подход приобретает смысл, если при программировании вырабатываются различные дополнительные правила (более высокоуровневые парадигмы, выполнение требований внешних библиотек, стереотипные методы реализации определённых функций и пр.). При этом часть кода (или данных) теряет содержательный смысл и становится лишь механическим выполнением правил. Когда эта часть становится значительной, возникает мысль задавать вручную лишь содержательную часть, а остальное добавлять автоматически. Это и проделывает генератор.
Различаются два принципиально различных вида кодогенерации:
- генератор является физически отдельной бинарной программой, необязательно написанной на целевом языке.
- целевой язык является одновременно языком реализации генератора, так что метапрограмма составляет с целевой программой единое целое.
Контрактное программирование
Метод проектирования программного обеспечения. Он предполагает, что проектировщик должен определить формальные, точные и верифицируемые спецификации интерфейсов для компонентов системы. При этом, кроме обычного определения абстрактных типов данных, также используются предусловия, постусловия и инварианты. Данные спецификации называются «контрактами» в соответствии с концептуальной метафорой условий и ответственности в гражданско-правовых договорах.
Основная идея контрактного программирования — это модель взаимодействия элементов программной системы, основывающаяся на идее взаимных обязательств и преимуществ. Как и в бизнесе, клиент и поставщик действуют в соответствии с определённым контрактом. Контракт некоторого метода или функции может включать в себя:
- конкретные обязательства, которые любой клиентский модуль должен выполнить перед вызовом метода — предусловия, которые дают преимущество для поставщика — он может не проверять выполнение предусловий;
- конкретные свойства, которые должны присутствовать после выполнения метода — постусловия, которые входят в обязательства поставщика;
- обязательства по выполнению конкретных свойств — инвариантов, которые должны выполняться при получении поставщиком сообщения, а также при выходе из метода.
Многие языки программирования позволяют учитывать такие обязательства. Контрактное программирование подразумевает эти требования критическими для корректности программ, поэтому они должны быть утверждены при проектировании. Таким образом, контрактное программирование предписывает начинать писать код с написания формальных утверждений корректности (assertions).
Условия, облегчающие применение контрактного программирования:
- наличие наследования и возможность динамического связывания,
- способность обрабатывать исключения,
- возможность автоматического документирования ПО.
- Голицына О. Л., Партыка Т. Л., Попов И. И. Языки программирования : учебное пособие / О. Л. Голицына, Т. Л. Партыка, И. И. Попов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : ФОРУМ, 2010. — 400 с.
- Свердлов С. 3. Языки программирования и методы трансляции: Учебное пособие. — СПб.: Питер, 2007. — 638 с.
- Столяров А. В. Программирование: введение в профессию. - Изд. 2-е, испр. и доп. : в 3 томах / А. В. Столяров. - Москва : МАКС Пресс, 2021. - Том III : Парадигмы. - 704 с.
27.01.2022, 613 просмотров.