Парадигми програмування

Конспект лекцій

8.080401: Інформаційні управляючі системи та технології

Освітньо-кваліфікаційний рівень – магістр

Тема 1. Парадигма імперативного програмування Лекція 1. Огляд парадигм програмування

1.1 Базові поняття і визначення

Перш ніж почати вивчення парадигм, визначимо саме поняття «парадигма програмування».

В програмування цей термін ввів Роберт Флойд ще в 1987 році [1] в своїй лекції про виникнення і вплив на програмістів парадигм програмування, під парадигмою він розумів основну концептуальну ідею або комплекс ідей, які визначають характерні риси технологій програмування.

Інтернет-енциклопедія Вікіпедія дає таке визначення парадигми:

Парадигма (грец. paradeigma - приклад, зразок).

Паради́гма програмування — основні принципи програмування (не плутати з розробкою програм), або, парадигмне програмування.

Парадигма програмування надає (та визначає) те, як програміст розглядає роботу програми. Наприклад, в об'єктно-орієнтованому програмуванні програміст розглядає програму як множину взаємодіючих об'єктів, в той час як у функціональному програмуванні програму можна представити як послідовність обчислення функцій без станів.

Парадигми програмування відображають різні аспекти діяльності програмістів по розробці програм. Одні представляють способи проектування програм, інші – механізми організації обчислень, що породжуються програмами в комп'ютері.

Одні парадигми розвиваються незалежно, інші з'являються в результаті поєднання різних концептуальних ідей.

На сьогоднішній час існує велика кількість парадигм, серед яких можна виділити чотири парадигми, які відіграють основну роль у всіх напрямках і стилях сучасного програмування і називаються основними. Це – процедурна, функціональна, алгебраїчна і логічна. Вони відрізняються допустимими засобами представлення даних і алгоритмів у програмах, моделями обчислень, і в поєднанні з іншими ідеями, використовуються для утворення всієї множини парадигм.

Процедурне програмування часто використовують як синонім імперативного і навпаки.

Іноді до основної парадигми відносять також і паралельне програмування.

Розвиток парадигм пов'язаний з двома основними взаємозв'язаними причинами:

1. розширенням класу функціональних задач, вирішуваних із застосуванням програмування, і пошуком найбільш ефективних методів вирішення цих задач.

2. зростанням складності програм і систем, зростанням вимог до їхньої якості та надійності.

Таким чином - перша причина розвитку парадигм – неповнота мов програмування.

Друга причина – боротьба за ефективність обчислень і якість програм.

Окрім цих причин, є ще одна причина, яка стимулює появу нових парадигм – це обмежені ресурси, такі як: пам'ять, швидкість обчислень і продуктивність праці програмістів.

Обмеження оперативної пам'яті перших комп'ютерів стимулювало розвиток процедурної парадигми. Недостатня швидкість обчислень для вирішення складних обчислювальних задач призвела до появи паралельного програмування. Низька продуктивність праці програмістів і складність пошуку помилок у програмах сприяла розвитку мов програмування високого рівня і технологій програмування (структурного, об'єктно-орієнтованого, компонентного). Ця ж причина стимулювала і розвиток парадигми візуального програмування і проектування.

Парадигми програмування на практиці реалізуються через стилі та технології програмування.