Plan de cours IFT359 — Été 2011 - Bienvenue au département d
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IFT 359 – Programmation fonctionnelle Plan de cours Été 2012 Département d’informatique IFT 359 Programmation fonctionnelle Plan de cours Été 2012 Enseignant Benoît Fraikin Courriel : Local : Téléphone : Site : Disponibilité : Benoît [email protected] D4-2009 (819) 821-8000 poste 62013 http://pages.usherbrooke.ca/bfraikin/Cours/IFT359 à déterminer, à vérifier par courriel Horaire Jeudi 15h30 à 17h20, salle de cours D4-2021 Vendredi 10h30 à 12h20, salle de cours laboratoire D4-1017 Description officielle de l'activité pédagogique1 Objectifs Formaliser les notions d'abstraction procédurale et d'abstraction de données dans le cadre de la programmation fonctionnelle. Contenu Qualité, modularité, conception fonctionnelle. Processus récursifs et itératifs. Objets atomiques, listes, sélection, abstraction d'ordre supérieur. Abstraction à l'aide de flots. Exemples faisant appel à des algorithmes spécifiques et aux structures de données associées. Insistance sur la qualité de la solution. Introduction à la preuve de programme. Crédits 3 Organisation 3 heures d’exposé magistral par semaine 1 heure d’exercices par semaine 5 heures de travail personnel par semaine Antérieure IFT 159 1 http://www.usherbrooke.ca/fiches-cours/ift359 27 avril 2012 1 IFT 359 – Programmation fonctionnelle Plan de cours 1 Présentation 1.1 Mise en contexte Été 2012 Le cours IFT 359 introduit les étudiants à la programmation fonctionnelle. Celle-ci a débuté avec le langage Lisp créé par J. McCarthy en 1958, dans les mêmes années où les langages de haut niveau supportant la programmation impérative (procédurale/structurée) tels que Fortran (1957) et Algol (1958) en étaient à leurs débuts. Tandis que la programmation impérative est basée sur un modèle où un état change en fonction des opérations effectuées (machine de Turing), ce qui est très proche de l’implémentation physique (registres, mémoire, jeu d’instructions de l’UCT, etc.), la programmation fonctionnelle est basée sur un modèle mathématique (lambda calcul) dans lequel une fonction, souvent récursive, prend une entrée et calcule une sortie. La programmation fonctionnelle est restée dans l’ombre de la programmation orientée objet (qui reste une forme de programmation impérative), mais elle refait maintenant surface, car ses propriétés sont très utiles pour faire face à certains problèmes actuels (e.g. LINQ, MapReduce). Dans le cadre du cours, nous allons étudier un langage Scheme, un dialecte de Lisp créé par Guy L. Steele et Gerald J. Sussman dans les années ‘70. Plus particulièrement, nous allons utiliser le langage Racket (http://racket-lang.org/) et DrRacket, son environnement graphique de développement, particulièrement adapté à l’apprentissage. De nombreux autres langages fonctionnels ont été développés depuis, en voici un aperçu : 1. Le langage Erlang (1986), développé par Ericsson, se base sur la programmation fonctionnelle pour offrir un langage propre à la programmation concurrente, parallèle et temps réel. 2. Le langage Haskell (1990 et 1998) a été développé pour consolider les acquis des dernières décennies. Il se différencie de Lisp par son typage statique totalement inféré, ses effets de bord contrôlés et son évaluation paresseuse. Ce langage sera aussi partiellement étudié dans le cours. 3. Bien que cela demeure méconnu, le langage JavaScript (1995) supporte plusieurs concepts de programmation fonctionnelle. 4. Common Lisp (1984), OCaml (1996) et Scala (2003) sont des langages qui combinent la programmation fonctionnelle et la programmation orientée objet. 5. Dans les dernières années, plusieurs langages (Clojure, Scala et F#) ont appliqué la programmation fonctionnelle à des architectures logicielles existantes (la JVM et le .NET framework). 1.2 Objectifs spécifiques L'objectif du cours est double : apprendre la programmation fonctionnelle et des techniques avancées de programmation souvent propre à la programmation fonctionnelle. Certaines techniques peuvent être mises en applications dans certains langages qui ne sont pas fondamentalement fonctionnels, comme le C ou le Java. 1.3 Contenu détaillé Thème 27 avril 2012 Contenu Heures 1 Introduction au langage Racket, principe de l’évaluation 4 2 Expression symbolique, typage dynamique et structure de données primitives 2 3 Évaluation d’expression : ordre normale, ordre stricte ou applicatif, fermeture 6 4 Fonction de haut niveau, itérateur, abstraction fonctionnelle 8 5 Données structurées et algorithmes 6 6 Introduction à Haskell : typage statique et évaluation paresseuse 8 7 Fiabilité : contrat (Racket), typage (Haskell) et preuve de programme 8 8 Programmation par continuation 6 2 IFT 359 – Programmation fonctionnelle Plan de cours 2 Organisation 2.1 Méthode pédagogique Été 2012 Une semaine comprend trois heures de cours constituées d’un exposé magistral et une heure d’exercices et de travaux en laboratoire. Le cours comporte quatre devoirs. Vous devez remettre un devoir par personne. Aucun retard ne sera admis sans une raison qui doit être acceptée par la Faculté. La correction tiendra compte de l’exactitude de la réponse, de l’utilisation judicieuse des concepts, de la clarté des programmes et de la qualité du français lors des réponses rédigées. 2.2 Calendrier du cours Cours du 3 mai 4 mai 10 mai 11 mai 17 mai 18 mai 24 mai 25 mai 31 mai 1 juin 7 juin 8 juin 14 ou 21 juin 15 ou 22 juin 28 juin 29 juin 5 juillet 6 juillet 12 juillet 13 juillet 19 juillet 20 juillet 26 juillet 27 juillet 2 août 3 août Activité Cours cours / laboratoire Pas d’activité cours / laboratoire (*) cours / laboratoire Pas d’activité / Festival des harmonies cours laboratoire cours laboratoire cours laboratoire Période du 12 au 23 juin – Examen périodique laboratoire cours laboratoire cours laboratoire cours laboratoire cours laboratoire cours laboratoire cours laboratoire cours laboratoire Période du 7 au 17 août – Examen final Contenu 1 1 Travaux 2/3 3 énoncé TP1 3 3 4 4 4 4 5 5 5 6 6 6 6 7 7 7 7 8 8 8 remise TP1 / énoncé TP2 remise TP2 énoncé TP3 remise TP3 énoncé TP4 remise TP4 Il y a congé le vendredi 18 mai (Festival des harmonies). La Faculté des sciences détermine l’horaire des examens. Durant la période d’examen, il n’y a pas cours la semaine où se tient l’examen, mais il y a cours la semaine où celui-ci n’a pas lieu. (*) Le 11 mai il y aura un rattrapage de 13h30 à 15h30 au laboratoire en plus du cours le matin 2.3 Évaluation Devoirs (4 x 5%) : Examen périodique: Examen final: 27 avril 2012 20 % 40 % 40 % 3 Plan de cours 2.3.1 IFT 359 – Programmation fonctionnelle Été 2012 Qualité du français et de la présentation Conformément aux articles 36, 37 et 38 du règlement facultaire d’évaluation des apprentissages ([UdS1]), l’enseignant peut retourner à l’étudiante ou à l’étudiant tout travail non conforme aux exigences quant à la qualité de la langue et aux normes de présentation. 2.3.2 Plagiat Un document dont le texte et la structure se rapportent à des textes intégraux tirés d’un livre, d’une publication scientifique ou même d’un site Internet, doit être référencé adéquatement. Lors de la correction de tout travail individuel ou de groupe une attention spéciale sera portée au plagiat, défini dans le Règlement des études comme « le fait, dans une activité pédagogique évaluée, de faire passer indûment pour siens des passages ou des idées tirés de l’œuvre d’autrui. ». Le cas échéant, le plagiat est un délit qui contrevient à l’article 8.1.2 du Règlement des études ([UdS2]) : « tout acte ou manœuvre visant à tromper quant au rendement scolaire ou quant à la réussite d’une exigence relative à une activité pédagogique. » À titre de sanction disciplinaire, les mesures suivantes peuvent être imposées : a) l’obligation de reprendre un travail, un examen ou une activité pédagogique et b) l’attribution de la note E ou de la note 0 pour un travail, un examen ou une activité évaluée. Tout travail suspecté de plagiat sera référé au Secrétaire de la Faculté des sciences. 3 Manuel obligatoire Le livre obligatoire ([Cha96]) est disponible à la librairie du campus. 27 avril 2012 4 Plan de cours 4 IFT 359 – Programmation fonctionnelle Été 2012 Références Livre obligatoire [Cha96] CHAZARAIN, J., Programmer en Scheme : de la pratique à la théorie, Vuibert, 1996. Références complémentaires [ASS96] ABELSON, H., SUSSMAN, G. et SUSSMAN, J., Structure and Interpretation of Computer Programs, Second Edition, Mc Graw Hill, 1996. http://mitpress.mit.edu/sicp/full-text/book/book.html [Dyb96] DYBVIG R. K., The Scheme Programming Language, Second Edition, Prentice Hall, 1996. http://www.scheme.com/tspl2d/index.html [Fel01] FELLEISEN M. et al., How to Design Programs, MIT Press, 2001. http://www.htdp.org [IFT359] FRAIKIN B. Site du cours pages.usherbrooke.ca/bfraikin/Cours/IFT359 [Lip11] LIPOVAČA M. Learn You a Haskell for Great Good, No Starch Press, 2011. http://learnyouahaskell.com/ (http://lyah.haskell.fr/) [SGS08] O'SULLIVAN B., GOERZEN J. et STEWART D., Real World Haskell, O’Reilly, 2008. http://book.realworldhaskell.org/ [UdS1] Université de Sherbrooke Politique d’évaluation des apprentissages disponible via www.usherbrooke.ca/accueil/fr/direction/documents-officiels/politiques/ [UdS2] Université de Sherbrooke Règlement des études disponible via www.usherbrooke.ca/accueil/fr/direction/documents-officiels/reglements/ 27 avril 2012 5
