Programmation Fonctionnelle

Polytech Paris Saclay
2024-2025

Adrien Durier

OCaml

Introduction

let rec fibonacci n =
	match n with
    | 0 -> 0
    | 1 -> 1
    | _ -> fibonacci (n - 1) + fibonacci (n - 2)

OCaml

let rec fibonacci n =
	match n with
    | 0 -> 0
    | 1 -> 1
    | _ -> fibonacci (n - 1) + fibonacci (n - 2)

Correct

+ Efficace

+ Elegant

OCaml

let rec fibonacci n =
	match n with
    | 0 -> 0
    | 1 -> 1
    | _ -> fibonacci (n - 1)
    	 + fibonacci (n - 2)

Impératif

int fibonacci (int n) {
	int a = 0;
	int b = 1;
	int c;
	int i;
	if (n == 0) return 0;
	for (i = 2; i <= n; i++)
    {
		c = a + b;
		a = b;
		b = c;
	}
	return b;
}

Un peu de code!

let rec fibonacci n =
	match n with
    | 0 -> 0
    | 1 -> 1
    | _ -> fibonacci (n - 1) + fibonacci (n - 2)

Un peu de code!

let rec fibonacci n =
	match n with
    | 0 -> 0
    | 1 -> 1
    | _ -> fibonacci (n - 1) + fibonacci (n - 2)

let : déclarations (fonctions, constantes)
- Top-level uniquement
rec : Indique que la fonction est récursive
fibonacci : Appel récursif
- fibonacci n utilise fibonacci (n - 1) et fibonacci (n - 2)
match : filtrage

Comme en maths:

Soit x tel que ...
let x such that ...

Un peu de code!

let rec fibonacci n =
	if n = 0 then 0
    else if n = 1 then 1
    else fibonacci (n - 1) + fibonacci (n - 2)

let : déclarations (fonctions, constantes)
- Top-level uniquement
rec : Indique que la fonction est récursive
fibonacci : Appel récursif
- fibonacci n utilise fibonacci (n - 1) et fibonacci (n - 2)
match : filtrage
- if ... then ... else : vous connaissez!

Un peu de code!

let rec fibonacci n =
	match n with
    | 0 -> 0
    | 1 -> 1
    | _ -> fibonacci (n - 1) + fibonacci (n - 2)

let : déclarations (fonctions, constantes)
- Top-level uniquement
rec : Indique que la fonction est récursive
fibonacci : Appel récursif
- fibonacci n utilise fibonacci (n - 1) et fibonacci (n - 2)
match : filtrage
- Exploite le typage statique; concis, vérifiable

Introduction

Présentation du cours

OCaml

Présentation du cours

2e année que je donne le cours
- Mais je reprend tout à 0!
- Tout est en construction!
Site du cours (soon ™) :
- https://ocaml.durier.xyz

Présentation du cours

2e année que je donne le cours
- Mais je reprend tout à 0!
- Tout est en construction!
Site du cours (soon ™) :
- https://ocaml.durier.xyz
Serveur moodle (remplace ecampus, juste pour ce cours):
- https://moodle.durier.xyz
- Déjà en place, mais j'ai besoin de vous inscrire!!!
- DM #1: m'envoyer un email avec votre nom - prénom
  - (puis accepter l'invitation, mettre un mot de passe, etc)
Serveur 'learn-ocaml' pour les TP (soon ™) :
- https://learn-ocaml.durier.xyz

Evaluation

Tout n'est pas (encore) fixé, on en discute

Contrôle continu :
- Je propose des mini-devoirs hebdomadaires
  - 15 minutes, pas plus!
- + un vrai devoir à la maison
- et/ou éventuellement un TP noté/partiel

Un examen final qui compte pour 50/60%

Objectifs du cours

(dans un premier temps, au moins)

OCaml: Syntaxe et Typage
Fonctions récursives
Type avancés (algébriques)
- Listes & fonctions récursives sur les listes
Paradigmes de base de la programmation fonctionnelle :
- Fonctions d'ordre supérieur
- Curryfication
Listes et fonctions récursives sur les listes
Arbres
Exceptions
Effets de bord et programmation impérative en OCaml

Introduction

Pourquoi OCaml?

OCaml

Pourquoi OCaml?

Pourquoi la programmation fonctionnelle?

Langages de haut niveau, très mathématiques
- Très utilisés en vérification/logique
- Abstraits
Code plus facile à vérifier
- Pour les applications critiques
- Fortement typé

Les paradigmes de la programmation fonctionnelle ont eu une influence importante sur de nombreux langages récents :

Les besoins croissants de programmes sûrs, validés ou vérifiés, ont mené à l'adoption croissante de :

Typage statique
Garbage collection ou mémoire structurée
...

Pourquoi la programmation fonctionnelle?

...

Pourquoi OCaml?

Presque aussi rapide que C
Orienté Objet (nous n'en ferons pas)
Compilé et interprété
Fortement Typé
Pas de gestion mémoire (garbage collection):

Du mauvais code (en C)

Pas d'allocation: la mémoire est libérée automatiquement
Réduit les risques de fuites
Impact (modeste) sur les performances

Pourquoi OCaml?

Robin Milner, Prix Turing

Un peu d'histoire ...

Origine : \(\lambda\)-calcul (Church, ~1930)
ML (1973, Robin Milner)
- But : Preuve de programmes

Introduction

Utiliser OCaml

OCaml

Utiliser OCaml

Site Officiel: ocaml.org

Développé par l'INRIA

Utiliser OCaml

Site Officiel: ocaml.org

Développé par l'INRIA

Avant tout un langage compilé
- (car très rapide une fois compilé!)
- Pour l'installer:
  - installer OPAM (Ocaml PAckage Manager)
  - Extensions VSCode, Vim & Emacs
  - Instructions: ocaml.org/docs/installing-ocaml

$ apt install opam
$ opam init
$ eval $(opam env)
# Et voilà! :)

Utiliser OCaml

Site Officiel: ocaml.org

Développé par l'INRIA

Au début on utilisera plutôt des interpréteurs
- Beaucoup moins rapide!
- 0 efforts:
  - Grâce à js_of_ocaml, interpréteurs web
- Egalement en CLI (OPAM):
  - ocaml, le défaut (sans coloration syntaxique
  - utop, mieux, avec coloration syntaxique
    - installer avec opam install utop

https://ocaml.org/play
- Site officiel
https://try.ocamlpro.com
https://ocaml-sf.org/learn-ocaml-public/

Utiliser OCaml

https://ocaml.org/play
- Site officiel
https://try.ocamlpro.com
- Permet d'exécuter par blocs
https://ocaml-sf.org/learn-ocaml-public/
- Instance publique remplie d'exercices

Utiliser OCaml

https://ocaml-sf.org/learn-ocaml-public/
- Instance publique remplie d'exercices

Nous devrions bientôt avoir notre propre instance pour les TP à :
- https://learn-ocaml.durier.xyz

Cela n'empêche pas d'utiliser l'instance publique! (pas les mêmes exercices!)

Utiliser OCaml

Compilation

⚠

Le top-level (interpréteur) autorise à exécuter 'par blocs' en séparant les blocs par des ' ;; '
;; ne fait pas à proprement parler partie du langage, et ne doit pas être utilisé pour remplacer le ' ; ' de C !!!!!!!

Top-Level & Compilation

(* ;; interdit si compilé! *)
let x = 3;;
let f x = x + 4;;
f 5;;
- : int = 7

Ressources

Site officiel:
- Documentation: https://ocaml.org/docs
- Exercices par difficulté: https://ocaml.org/exercises
Plateforme learn-ocaml:
- Base d'exercice issus de plusieurs cours sur la démo: https://ocaml-sf.org/learn-ocaml-public/
Cours en ligne:
- Michael R. Clarkson, OCaml Programming: Correct + Efficient + Beautiful
  - https://cs3110.github.io/textbook/cover.html
Slides de Kim N'Guyen :
- https://usr.lmf.cnrs.fr/~kn/ipf_fr.html

Programmation Fonctionnelle - Introduction (Version Web)

By Adrien Durier

Programmation Fonctionnelle - Introduction (Version Web)

Programmation Fonctionnelle: Introduction

Adrien Durier PRO

Enseignant-Chercheur en informatique @ Université Paris-Saclay

adrien.durier.xyz

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Pourquoi OCaml?

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Utiliser OCaml

⚠

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