Introduction `a la programmation fonctionnelle

Introduction ` a la programmation
fonctionnelle
Notes de cours
Cours 1
20 janvier 2017
Sylvain Conchon
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Calendrier
MCC : 2 TP not´ es + 1 Examen
ISemaine 1 : Cours
ISemaine 2 : Cours
ISemaine 3 : TP
ISemaine 4 : TP
ISemaine 5 : Cours
ISemaine 6 : TP
ISemaine 7 : TP
ISemaine 8 : TP not ´
e
ISemaine 9 : Cours
ISemaine 10 : TP
ISemaine 11 : TP
ISemaine 12 : TP not ´
e
http://www.lri.fr/~conchon/IPF/
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Qu’est-ce que la programmation fonctionnelle ?
C’est un style de programmation dans lequel :
IOn ´
ecrit des fonctions r´ ecursives plut ˆ ot que boucles
Q: Peut-on vraiment ´ ecrire des programmes sans boucles ?
IOn passe des fonctions en arguments `
a d’autres fonctions
Q:` A quoi c¸a peut bien servir ?
IOn peut cr´
eer des fonctions pendant l’ex ´ ecution du
programme
Q: Comment c¸a marche ?
IOn peut d´
efinir des fonctions anonymes
Q: Comment appeler ces fonctions dans un programme ?
ILes fonctions peuvent ˆ
etre polymorphes, c’est-` a-dire
s’appliquent sans distinction ` a tous les types de donn´ ees
Q: Comment ´ ecrit-on le type d’une telle fonction ?
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Structure du cours
Le cours est ` a la fois :
IUne introduction `
alaprogrammation fonctionnelle
IUne initiation au langage OCaml
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Un livre qui peut vous aider (Amazon, FNAC, etc.)
http://programmer-avec-ocaml.lri.fr/
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5/1 5
Environnements de travail
6/1 6
Le langage OCaml
http://caml.inria.fr
Ilangage d´
evelopp ´ e` a l’INRIA (Institut National de Recherche
en Informatique et en Automatique)
Idisponible sur de nombreuses architectures (Linux, Windows,
Mac OS X etc.)
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Les outils
Nous allons utiliser les outils suivants en TP :
Iun terminal unix
Iun ´
editeur de texte :emacs
Iun interpr´
eteur de commandes OCaml :ocaml
Iun compilateur pour OCaml : ocamlc
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D´ emonstration
Le premier programme :
afficher Hello world! ` a l’´ ecran
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L’interpr´ eteur : lancement
Tr` es pratique pour ´ ecrire de petits programmes ou connaˆ ıtre la
valeur (ou le type) d’une expression
Pour cela, dans la terminal je tape simplement ocaml
> ocaml
OCaml version 4.01.0
#
Le symbole #est l’invite de commande de l’interpr ´ eteur : il vous
invite ` a´ ecrire une expression OCaml
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L’interpr´ eteur : ´ evaluation d’une expression
L’´ evaluation d’une expression se fait en trois temps
> ocaml
OCaml version 4.01.0
# 1 + 2 ;;
-:int=3
#
1. Je saisie l’expression et j’indique que j’ai termin ´ e en tapant ;;
2. L’interpr´ eteur ´ evalue mon expression
3. Puis il affiche son type et sa valeur
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Le compilateur : ´ edition, compilation, ex´ ecution
L’´ ecriture de (gros) programmes n´ ecessite un ´ editeur et un
compilateur
Le cycle d’utilisation du compilateur est ´ egalement en trois temps
1. J’´ ecris mon programme hello.ml ` a l’aide d’emacs
2. Dans le terminal, je compile
> ocamlc -o hello hello.ml
>
3. J’ex´ ecute mon programme
> ./hello
Hello wolrd!
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Programme 1 : Ann ´ ees bissextiles
Notions introduites :
Iforme g´
en´ erale d’un programme
Itypes de base (int,bool,string,unit)
Iconstruction let
Iappel de fonction
Ifonction d’affichage Printf.printf
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La forme des programmes Ocaml
Un programme OCaml est simplement :
Iune suite de d´
eclarations (let) ou d’expressions ` a´ evaluer
(de haut en bas)
Ila fin d’une d´
eclaration ou d’une expression est sp´ ecifi´ ee par
deux points virgules ;;
Il n’y a donc pas de point d’entr´ ee particulier (fonction
principale par ex.) comme dans d’autres langages.
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Types et expressions ´ el´ ementaires
Expressions de type int : les entiers
#4+1-2*2;;
-:int=1
# 5 / 2 ;;
-:int=2
# 1 000 005 mod 2 ;;
-:int=1
# max int + 1 ;;
- : int = -1073741824
Iint repr´
esente les entiers compris entre −230 et 230 −1(sur
une machine 32 bits)
Iop´
erations sur ce type : +,-,*,/(division enti` ere), mod (reste
de la division) etc.
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Types et expressions ´ el´ ementaires
Expressions de type bool : les valeurs bool ´ eennes
# false || true ;;
- : bool = true
# 3 <= 1 ;;
- : bool = false
# not (0=2) && 1>=3 ;;
- : bool = false
# if 2<0 then 2.0 else (4.6 *. 1.2) ;;
- : float = 5.52
Iles constantes true (vrai) et false (faux)
Iles op´
erations sur ce type not (non), && (et) et || (ou)
Iles op´
erateurs de comparaison (=,<,>,<=,>=) retournent des
valeurs bool ´ eennes
Idans une conditionnelle de la forme
if exp1then exp2else exp3
l’expression exp1doit ˆ etre de type bool.
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Types et expressions ´ el´ ementaires
Expressions de type char : les caract` eres
# ’a’ ;;
- : char = ’a’
# int of char ’a’ ;;
- : int = 97
# char of int 100 ;;
- : char = ’d’
Iles caract`
eres sont encadr´ es par deux apostrophes ’
Ila fonction int of char renvoie le code ASCII d’un caract `
ere
(et inversement pour la fonction char of int).
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Types et expressions ´ el´ ementaires
Expressions de type string : les chaˆ ınes de caract` eres
# "hello" ;;
- : string = "hello"
# "" ;;
- : string = ""
# "bon" ^ "jour" ;;
- : string = "bonjour"
# "hello".[1] ;;
- : char = ’e’ # string of int 123 ;;
- : string = "123"
Ices valeurs sont encadr ´
ees par deux guillemets "
Il’op´
erateur ^concat` ene des chaˆ ınes
Il’op´
eration .[i]acc` ede au iecaract` ere d’une chaˆ ıne (le
premier caract` ere est ` a l’indice 0)
Ides fonctions de conversions permettent de convertir des
valeurs de types de base en chaˆ ınes (et inversement)
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Le type unit
# () ;;
- : unit = ()
# Print.printf "bonjour\n" ;;
bonjour
- : unit = ()
Iunit repr´
esente les expressions qui font uniquement des
effets de bord
Iune seule valeur a ce type, elle est not´
ee ()
Ic’est l’´
equivalent du type void en C
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Les variables globales
# let x = 3 ;;
val x : int = 3
Ile type est inf´
er´ eautomatiquement par le compilateur
Ile contenu d’une variable n’est pas modifiable
Ila port ´
ee est limit´ ee aux d´ eclarations suivantes
#lety=5+x;;
val y : int = 8
# let z = 10 + z ;;
Error: Unbound value z
ILa liaison est statique : la red´
efinition ne change pas la valeur
des expressions pr´ ec´ edentes
# let x = 10 ;;
val x : int = 10
# y ;;
-:int=8
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