Detail předmětu

Funkcionální a logické programování

FIT-FLPAk. rok: 2024/2025

Praktické aplikace a širší úvod do lambda kalkulu a predikátové logiky v prostředí funkcionálních a logických programovacích jazyků. V rámci funkcionálního programování jsou diskutovány abstraktní datové typy, použití rekurze a indukce, práce se seznamy a nekonečnými datovými strukturami v jazyce Haskell. V rámci logických jazyků základy programování v jazyce Prolog (operátor řezu, prohledávání stavového prostoru, změna databáze), Goedel, CLP a principy jejich implementace.

Proč je předmět vyučován

Čistě deklarativní programovací jazyky jsou fenomén, který umožňuje získat na řadu problémů nový pohled a tak i získat nová, neotřelá řešení.

Podmínky zápočtu

Student musí během semestru získat alespoň 20 bodů ze 40 možných, krom toho musí získat

  • alespoň 4 body z projektu na funkcionální programování (z 12 možných) a
  • alespoň 3 body z projektu na logické programování (z 8 možných).

Pokud bude odhaleno plagiátorství nebo nedovolená spolupráce na projektech, či u půlsemestrální zkoušky, zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Dr. Ing. Dušan Kolář

Zajišťuje ústav

Ústav informačních systémů (UIFS)

Vstupní znalosti

Způsoby zpracování (analýza, vyhodnocení/interpretace/překlad) programovacích jazyků, predikátová logika.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

  • Půlsemestrální zkouška, u které neexistuje náhradní, či opravný termín.
  • Vypracování 2 projektů v průběhu semestru a jejich odevzdání ve stanoveném termínu.

  • Půlsemestrální zkouška - písemná, formou otázek a úkolů, neexistuje náhradní/opravný termín - 20 bodů.
  • Vypracování projektů - 2 projekty, jeden ve funkcionálním a druhý v logickém programovacím jazyce - jednoduché programy, dle zadání - 20 bodů celkem.
  • Závěrečná zkouška - písemná, formou otázek a úkolů, 2 opravné termíny (60 bodů - pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 25 body, v opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body).

Učební cíle

Zvládnutí principů funkcionálního a logického programování jak prakticky tak i z pohledu formálních základů, které jsou při použití obou paradigmat využívány.
Studenti získají základní znalosti a praktické zkušenosti ve funkcionálním a logickém programování, což jsou významní představitelé deklarativního programování. Kromě toho obdrží základní informace o teoretických základech obou paradigmat a způsobu implementace.
Užití a zvládnutí rekurze pro algoritmizaci.

Základní literatura

Lipovača, M.: Learn You a Haskell for Great Good!, No Starch Press, 2011, ISBN-13: 978-1-59327-283-8 (EN)

Doporučená literatura

Bieliková, M., Návrat, P.: Funkcionálne a logické programovanie, Vydavateĺstvo STU, Vazovova 5, Bratislava, 2000.
Hill, P., Lloyd, J.: The Gödel Programming Language, MIT Press, 1994, ISBN 0-262-08229-2
Jones, S.P.: Haskell 98 Language and Libraries, Cambridge University Press, 2003, p. 272, ISBN 0521826144
Nilsson, U., Maluszynski, J.: Logic, Programming and Prolog (2ed), John Wiley & Sons Ltd., 1995
Podklady k přednáškám (slajdy, ukázky, ...)
Thompson, S.: Haskell, The Craft of Functional Programming, ADDISON-WESLEY, 1999, ISBN 0-201-34275-8

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NGRI , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NADE , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NISD , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NMAT , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NSEC , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NISY do 2020/21 , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NNET , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NMAL , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NCPS , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NHPC , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NVER , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NIDE , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NISY , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NEMB do 2023/24 , 0 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NSPE , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NEMB , 0 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NBIO , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NSEN , 1 ročník, letní semestr, povinný
    specializace NVIZ , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Dušan Kolář

Osnova

  1. Úvod do funkcionálního programování
  2. Lambda kalkul
  3. Programovací jazyk Haskell, úvod, práce se seznamy
  4. Uživatelské datové typy, typové třídy a pole v jazyce Haskell
  5. Vstupy/výstupy v jazyce Haskell - typové třídy IO a Monad
  6. Dokazování ve funkcionálním programování
  7. Denotační sémantika, implementace funkcionálních jazyků
  8. Prolog, úvod
  9. Seznamy, operátor řezu a řazení v jazyce Prolog
  10. Datové struktury, řetězce, operátory - rozšíření v jazyce SWI Prolog
  11. Stavový prostor, práce s klauzulemi a analýza jazyků v jazyce Prolog
  12. Goedel - logický programovací jazyk nevyužívající Hornovy klauzule
  13. Implementace logických jazyků, CLP, shrnutí, diskuse

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radek Hranický, Ph.D.
Ing. Daniel Poliakov

Osnova

  1. Haskell - základní rysy jazyka, rekurze, seznamy, částečná aplikace, funkce vyššího řádu (map, filter, foldX), ukázka práce s nekonečným seznamem, zkrácené vyhodnocování
  2. Haskell - datové typy, monády, vstup/výstup
  3. Haskell - demonstrační cvičení - konstrukce jednoduchého interpretru s pomocí knihovny Parsec
  4. Prolog - struktura programu, rekurze, seznamy
  5. Prolog - dynamické predikáty, pokročilejší příklad
  6. Prolog - náročnější příklady, testování instanciace proměnných, prohledávání stavového prostor

Projekt

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radek Hranický, Ph.D.
Ing. Daniel Poliakov

Osnova

  1. Jednoduchý program v jazyce Haskell (Hugs, GHC, GHCi).
  2. Jednoduchý program v jazyce Prolog/Gödel/CLP(R) (SWIPL, Gödel, CiaoProlog).