Почему Python не очень хорош для функционального программирования? [закрыто]

Я всегда думал, что функциональное программирование может быть сделано на Python. Таким образом, я был удивлен, что Python не получил большого упоминания в этом вопросе, и когда он был упомянут, он обычно не был очень положительным. Однако для этого не было приведено много причин (упоминалось отсутствие сопоставления с образцом и алгебраических типов данных). Итак, мой вопрос: почему Python не очень хорош для функционального программирования? Есть ли больше причин, чем отсутствие сопоставления с образцом и алгебраические типы данных? Или эти концепции настолько важны для функционального программирования, что язык, который их не поддерживает, можно классифицировать только как второсортный язык функционального программирования? (Имейте в виду, что мой опыт функционального программирования весьма ограничен.)

Вопрос, на который вы ссылаетесь, спрашивает, какие языки способствуют как ОО, так и функциональному программированию. Python не продвигает функциональное программирование, даже если он работает довольно хорошо.

Лучший аргумент против функционального программирования в Python - это то, что варианты использования императивного / OO тщательно рассматриваются Guido, а варианты использования функционального программирования - нет. Когда я пишу императивный Python, это один из самых красивых языков, которые я знаю. Когда я пишу функциональный Python, он становится таким же уродливым и неприятным, как ваш обычный язык без BDFL .

Это не значит, что это плохо, просто вы должны работать усерднее, чем если бы вы переключились на язык, который продвигает функциональное программирование или переключился на написание OO Python.

Вот функциональные вещи, которые я пропускаю в Python:

• Сопоставление с образцом
• Хвостовая рекурсия
• Большая библиотека функций списка
• Функциональный словарь класса
• Автоматическая карри
• Краткий способ составления функций
• Ленивые списки
• Простой мощный синтаксис выражений (простой блочный синтаксис Python не позволяет Guido добавлять его)

• Отсутствие сопоставления с образцом и хвостовая рекурсия означают, что ваши базовые алгоритмы должны быть обязательно написаны. Рекурсия уродливая и медленная в Python.
• Небольшая библиотека списков и отсутствие функциональных словарей означают, что вам придется писать много вещей самостоятельно.
• Отсутствие синтаксиса для карри или композиции означает, что стиль без точек почти такой же пунктуации, как и явно передаваемые аргументы.
• Итераторы вместо ленивых списков означают, что вы должны знать, хотите ли вы эффективность или постоянство, и разбрасывать вызовы listвокруг, если вы хотите постоянство. (Итераторы используются один раз)
• Простой императивный синтаксис Python, наряду с его простым синтаксическим анализатором LL1, означает, что лучший синтаксис для выражений if и лямбда-выражений в принципе невозможен. Гвидо так нравится, и я думаю, что он прав.

У Гвидо есть хорошее объяснение этого здесь . Вот самая важная часть:

Я никогда не думал, что Python находится под сильным влиянием функциональных языков, независимо от того, что люди говорят или думают. Я был намного лучше знаком с императивными языками, такими как C и Algol 68, и хотя я сделал функции первоклассными объектами, я не рассматривал Python как функциональный язык программирования. Однако ранее было ясно, что пользователи хотят делать гораздо больше со списками и функциями.

...

Стоит также отметить, что хотя я и не представлял Python как функциональный язык, введение замыканий было полезно при разработке многих других расширенных функций программирования. Например, некоторые аспекты классов нового стиля, декораторов и других современных функций полагаются на эту возможность.

И наконец, даже несмотря на то, что за эти годы был введен ряд функциональных функций программирования, в Python все еще отсутствуют некоторые функции, присутствующие в «настоящих» функциональных языках программирования. Например, Python не выполняет определенные виды оптимизации (например, хвостовая рекурсия). В целом, поскольку Python чрезвычайно динамичен, невозможно выполнить оптимизацию во время компиляции, известную из функциональных языков, таких как Haskell или ML. И это нормально.

Я вытащил две вещи из этого:

1. Создатель языка на самом деле не считает Python функциональным языком. Следовательно, можно увидеть функционально-функциональные особенности, но вряд ли вы увидите что-либо, что является окончательно функциональным.
2. Динамическая природа Python запрещает некоторые оптимизации, которые вы видите в других функциональных языках. Конечно, Lisp такой же динамический (если не более динамичный), как и Python, так что это только частичное объяснение.

Схема не имеет алгебраических типов данных или сопоставления с образцом, но это, безусловно, функциональный язык. Раздражающие вещи о Python с точки зрения функционального программирования:

1. Искаженные лямбды. Поскольку лямбда-выражения могут содержать только выражение, и вы не можете делать все так просто в контексте выражения, это означает, что функции, которые вы можете определить «на лету», ограничены.

2. Если это заявления, а не выражения. Это означает, что, помимо прочего, у вас не может быть лямбды с If внутри. (Это исправлено троичными в Python 2.5, но выглядит некрасиво.)

3. Гвидо угрожает убрать карту, отфильтровать и уменьшить время от времени

С другой стороны, в Python есть лексические замыкания, лямбды и списки (которые действительно являются «функциональной» концепцией, признает ли это Гвидо). Я много программирую в «функциональном стиле» на Python, но вряд ли скажу, что он идеален.

Я бы никогда не назвал Python «функциональным», но всякий раз, когда я программирую на Python, код всегда оказывается почти чисто функциональным.

По общему признанию, это главным образом из-за чрезвычайно хорошего понимания списка. Поэтому я не обязательно предлагал бы Python как функциональный язык программирования, но я бы предложил функциональное программирование для всех, кто использует Python.

Позвольте мне продемонстрировать фрагмент кода, взятый из ответа на «функциональный» вопрос Python о SO

Python:

def grandKids(generation, kidsFunc, val):
  layer = [val]
  for i in xrange(generation):
    layer = itertools.chain.from_iterable(itertools.imap(kidsFunc, layer))
  return layer

Haskell:

grandKids generation kidsFunc val =
  iterate (concatMap kidsFunc) [val] !! generation

Основное отличие в том , что стандартная библиотека Haskell имеет полезные функции для функционального программирования: в этом случае iterate, concatи(!!)

Одна вещь, которая действительно важна для этого вопроса (и ответов), заключается в следующем: что, черт возьми, представляет собой функциональное программирование и каковы его самые важные свойства. Я постараюсь дать свой взгляд на это:

Функциональное программирование очень похоже на написание математики на доске. Когда вы пишете уравнения на доске, вы не думаете о порядке выполнения. Там (как правило) нет мутации. Вы не возвращаетесь на следующий день и не смотрите на это, и когда вы делаете расчеты снова, вы получаете другой результат (или вы можете, если у вас было немного свежего кофе :)). По сути, то, что есть на доске, уже есть, и ответ был уже там, когда вы начали записывать вещи, вы просто еще не поняли, что это такое.

Функциональное программирование во многом похоже на это; вы ничего не меняете, вы просто оцениваете уравнение (или, в данном случае, «программа») и выясняете, каков ответ. Программа все еще там, без изменений. То же самое с данными.

Я бы оценил следующее как наиболее важные особенности функционального программирования: а) ссылочная прозрачность - если вы оцениваете одно и то же утверждение в другое время и в другом месте, но с теми же значениями переменных, оно все равно будет означать то же самое. б) без побочных эффектов - независимо от того, как долго вы смотрите на доску, уравнение, на которое другой парень смотрит на другую доску, не изменится случайно. в) функции тоже значения. которые могут быть переданы и применены, или к другим переменным. г) состав функции, вы можете сделать h = g · f и, таким образом, определить новую функцию h (..), которая эквивалентна вызову g (f (..)).

Этот список находится в моем порядке приоритетов, поэтому прозрачность ссылок является наиболее важной, после чего никаких побочных эффектов нет.

Теперь, если вы пройдете через python и проверите, насколько хорошо язык и библиотеки поддерживают и гарантируют эти аспекты - тогда вы уже на пути к ответу на свой вопрос.

Python - это почти функциональный язык. Это «функциональный лайт».

У него есть дополнительные функции, поэтому для некоторых он недостаточно чист.

В ней также отсутствуют некоторые функции, поэтому для некоторых она не является полной.

Недостающие функции относительно легко написать. Проверьте сообщения , как это на FP в Python.

Другая причина, не упомянутая выше, заключается в том, что многие встроенные функции и методы встроенных типов модифицируют объект, но не возвращают измененный объект. Если бы эти измененные объекты были возвращены, это сделало бы функциональный код чище и более кратким. Например, если some_list.append (some_object) вернул some_list с добавленным some_object.

В дополнение к другим ответам, одна из причин, по которой Python и большинство других мультипарадигмальных языков не подходят для настоящего функционального программирования, заключается в том, что их компиляторы / виртуальные машины / среды выполнения не поддерживают функциональную оптимизацию. Такая оптимизация достигается компилятором, понимающим математические правила. Например, многие языки программирования поддерживают mapфункцию или метод. Это довольно стандартная функция, которая принимает функцию в качестве одного аргумента и итеративную в качестве второго аргумента, а затем применяет эту функцию к каждому элементу в итерируемой.

В любом случае получается, что так map( foo() , x ) * map( foo(), y )же, как map( foo(), x * y ). Последний случай на самом деле быстрее, чем первый, потому что первый выполняет две копии, где последний выполняет одну.

Лучшие функциональные языки распознают эти математически основанные отношения и автоматически выполняют оптимизацию. Языки, которые не посвящены функциональной парадигме, скорее всего, не будут оптимизированы.