Чистый (язык программирования)

Чистый

Использование Pure с TeXmacs
Парадигма	Функциональное , декларативное , переписывание терминов
Разработано	Альберт Граф
Разработчик	Альберт Граф
Впервые появился	2008 год ( 2008 )
Стабильная версия	0,68 / 11 апреля 2018 г ( 11.04.2018 )
Дисциплина набора текста	сильный , динамичный
ТЫ	Кроссплатформенность : FreeBSD , Linux , macOS , Windows.
Лицензия	Меньшая стандартная общественная лицензия GNU
Веб-сайт	аграф .github .что /pure-lang
Под влиянием
Q , Хаскелл , Лисп , Алиса , MATLAB

Pure , преемник эквационального языка Q , представляет собой динамически типизированный функциональный язык программирования , основанный на переписывании терминов . Он имеет возможности для определяемого пользователем операторов синтаксиса , макросов , арифметики произвольной точности (числа с множественной точностью) и компиляции в собственный код через LLVM . Pure — это бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом, распространяемое (в основном) по лицензии GNU Lesser General Public License версии 3 или более поздней.

Обзор

Pure поставляется с интерпретатором и отладчиком , обеспечивает автоматическое управление памятью , обладает мощными возможностями функционального и символьного программирования и взаимодействует с библиотеками на C (например, для числовых вычислений, протоколов низкого уровня и других подобных задач). В то же время Pure — небольшой язык, разработанный с нуля; его интерпретатор невелик, а модули библиотеки написаны на Pure. Синтаксис Pure напоминает синтаксис Miranda и Haskell , но это язык свободного формата и поэтому для обозначения структуры программы используются явные разделители (а не внешние отступы правил).

Язык Pure является преемником языка эквационального программирования Q, ранее созданного тем же автором Альбертом Грефом в Университете Майнца , Германия. По сравнению с Q, он предлагает некоторые важные новые функции (такие как локальные функции с лексической областью видимости , эффективную поддержку векторов и матриц, а также встроенный интерфейс C), а программы работают намного быстрее, поскольку они компилируются «точно в срок» в собственный код. на лету. В настоящее время Pure в основном ориентирован на математические приложения и научные вычисления , но его интерактивная среда интерпретатора, интерфейс C и растущий набор дополнительных модулей делают его пригодным для множества других применений, таких как искусственный интеллект , символьные вычисления и вычисления в реальном времени. мультимедийная обработка.

Pure плагины Доступны для электронных таблиц Gnumeric и графического мультимедийного программного обеспечения Pure Data от Miller Puckette , которые позволяют расширять эти программы функциями, написанными на языке Pure. Интерфейсы также предоставляются в виде библиотечных модулей для GNU Octave , OpenCV , OpenGL , GNU Scientific Library , FAUST , SuperCollider и liblo (для Open Sound Control (OSC)).

Примеры

Числа Фибоначчи (простая версия):

fib 0 = 0;
fib 1 = 1;
fib n = fib (n-2) + fib (n-1) if n>1;

Лучшая версия ( хвостовая рекурсия и линейное время ):

fib n = fibs (0,1) n with
  fibs (a,b) n = if n<=0 then a else fibs (b,a+b) (n-1);
end;

Вычислите первые 20 чисел Фибоначчи:

map fib (1..20);

Алгоритм решения задачи n ферзей , который использует понимание списка для организации поиска с возвратом:

queens n = search n 1 [] with
  search n i p  = [reverse p] if i>n;
                = cat [search n (i+1) ((i,j):p) | j = 1..n; safe (i,j) p];
  safe (i,j) p  = ~any (check (i,j)) p;
  check (i1,j1) (i2,j2)
                = i1==i2 || j1==j2 || i1+j1==i2+j2 || i1-j1==i2-j2;
end;

Хотя Pure использует нетерпеливую оценку по умолчанию , он также поддерживает ленивые структуры данных, такие как потоки (ленивые списки ). Например, Дэвида Тернера алгоритм для вычисления потока простых чисел методом пробного деления можно выразить в чистом виде:

primes = sieve (2..inf) with
  sieve (p:qs) = p : sieve [q | q = qs; q mod p] &;
end;

Использование & Оператор превращает хвост сита в кусок, чтобы задержать его вычисление. Thunk оценивается неявно, а затем запоминается (используя вызов по необходимости ), когда осуществляется доступ к соответствующей части списка, например:

primes!!(0..99); // yields the first 100 primes

Pure имеет эффективную поддержку векторов и матриц (аналогично поддержке MATLAB и GNU Octave ), включая понимание векторов и матриц. Например, алгоритм исключения Гаусса с частичным поворотом может быть реализован в Pure следующим образом:

gauss_elimination x::matrix = p,x
when n,m = dim x; p,_,x = foldl step (0..n-1,0,x) (0..m-1) end;

step (p,i,x) j
= if max_x==0 then p,i,x else
    // updated row permutation and index:
    transp i max_i p, i+1,
    {// the top rows of the matrix remain unchanged:
     x!!(0..i-1,0..m-1);
     // the pivot row, divided by the pivot element:
     {x!(i,l)/x!(i,j)                 | l=0..m-1};
     // subtract suitable multiples of the pivot row:
     {{x!(k,l)-x!(k,j)*x!(i,l)/x!(i,j) | k=i+1..n-1; l=0..m-1}}
when
  n,m = dim x; max_i, max_x = pivot i (col x j);
  x = if max_x>0 then swap x i max_i else x;
end with
  pivot i x = foldl max (0,0) [j,abs (x!j)|j=i..#x-1];
  max (i,x) (j,y) = if x<y then j,y else i,x;
end;

/* Swap rows i and j of the matrix x. */

swap x i j = x!!(transp i j (0..n-1),0..m-1) when n,m = dim x end;

/* Apply a transposition to a permutation. */

transp i j p = [p!tr k | k=0..#p-1]
with tr k = if k==i then j else if k==j then i else k end;

/* Example: */

let x = dmatrix {2,1,-1,8; -3,-1,2,-11; -2,1,2,-3};
x; gauss_elimination x;

Будучи языком, основанным на переписывании терминов , Pure полностью поддерживает символьные вычисления с помощью выражений. Вот пример, показывающий использование локальных правил перезаписи для расширения и факторизации простых арифметических выражений:

expand = reduce with
  (a+b)*c = a*c+b*c;
  a*(b+c) = a*b+a*c;
end;

factor = reduce with
  a*c+b*c = (a+b)*c;
  a*b+a*c = a*(b+c);
end;

expand ((a+b)*2); // yields a*2+b*2
factor (a*2+b*2); // yields (a+b)*2

Вызов функций C из Pure очень прост. Например, для «Привет, мир!» программа , следующее импортирует puts функцию из библиотеки C и использует ее для печати строки "Hello, world!" на терминале:

extern int puts(char*);
hello = puts "Hello, world!";
hello;

См. также

• Функциональное программирование
• Функциональные языки
• Чистый (язык программирования)

Ссылки

• Альберт Греф. «Обработка сигналов на чистом языке программирования». Аудиоконференция Linux 2009 .
• Майкл Рипе. «Pure — простой функциональный язык». Архивировано 19 марта 2011 г. на Wayback Machine . Хейзе .
• «Интервью с Альбертом Грефом» . синийпарен.

Внешние ссылки

• Официальный сайт
• Чистый язык и библиотечная документация. Архивировано 5 июля 2014 г. на Wayback Machine.
• Чистый краткий справочник. Архивировано 5 августа 2013 г. на Wayback Machine.
• Чистый праймер