Сопоставьте императивное, декларативное, функциональное и логическое программирование: для каждой парадигмы приведите пример задачи, где она обеспечивает существенное преимущество по простоте, производительности или верифицируемости
Императивное - Пример задачи: реализация драйвера устройства или real‑time обработчика, где важны контроль памяти и порядок операций (например, in‑place быстрая сортировка). - Почему преимущество: прямой контроль над состоянием и памятью даёт максимум производительности и предсказуемости (время быстрой сортировки типично O(nlogn)O(n\log n)O(nlogn), дополнительная память O(1)O(1)O(1)), легко тонко оптимизировать низкоуровневые ресурсы. Декларативное - Пример задачи: формирование сложных отчётов и агрегатов над реляционными данными (SQL), например «найти всех клиентов с суммой покупок > X». - Почему преимущество: выражается «что надо получить», а не «как» — это резко упрощает код и даёт оптимизацию за счёт планировщика запросов (переупорядочивание, индексы), часто лучше по простоте и иногда по производительности по сравнению с ручной итерацией. Функциональное - Пример задачи: массовая обработка/трансформация больших immutable‑коллекций и параллелизация (map/reduce, потоковые вычисления), или верификация алгоритмов компилятора. - Почему преимущество: отсутствие побочных эффектов облегчает доказательства корректности и автоматическую параллелизацию; программы естественно распараллеливаются и масштабируются (работа O(n)O(n)O(n) разбивается на независимые задачи), упрощается модульное тестирование и формальная верификация через равенства функций. Логическое - Пример задачи: задачи поиска и ограничения (расписания, логическое программирование, CLP/Prolog, задача n‑ферзей), или экспертные системы/системы вывода. - Почему преимущество: можно прямо задать ограничения и правила вывода; встроенный механизм унификации и отката решает сложный поиск без ручной реализации backtracking’а, что упрощает реализацию и в ряде случаев повышает надёжность/верифицируемость спецификации (решение представляет собой модель логической формулы).
- Пример задачи: реализация драйвера устройства или real‑time обработчика, где важны контроль памяти и порядок операций (например, in‑place быстрая сортировка).
- Почему преимущество: прямой контроль над состоянием и памятью даёт максимум производительности и предсказуемости (время быстрой сортировки типично O(nlogn)O(n\log n)O(nlogn), дополнительная память O(1)O(1)O(1)), легко тонко оптимизировать низкоуровневые ресурсы.
Декларативное
- Пример задачи: формирование сложных отчётов и агрегатов над реляционными данными (SQL), например «найти всех клиентов с суммой покупок > X».
- Почему преимущество: выражается «что надо получить», а не «как» — это резко упрощает код и даёт оптимизацию за счёт планировщика запросов (переупорядочивание, индексы), часто лучше по простоте и иногда по производительности по сравнению с ручной итерацией.
Функциональное
- Пример задачи: массовая обработка/трансформация больших immutable‑коллекций и параллелизация (map/reduce, потоковые вычисления), или верификация алгоритмов компилятора.
- Почему преимущество: отсутствие побочных эффектов облегчает доказательства корректности и автоматическую параллелизацию; программы естественно распараллеливаются и масштабируются (работа O(n)O(n)O(n) разбивается на независимые задачи), упрощается модульное тестирование и формальная верификация через равенства функций.
Логическое
- Пример задачи: задачи поиска и ограничения (расписания, логическое программирование, CLP/Prolog, задача n‑ферзей), или экспертные системы/системы вывода.
- Почему преимущество: можно прямо задать ограничения и правила вывода; встроенный механизм унификации и отката решает сложный поиск без ручной реализации backtracking’а, что упрощает реализацию и в ряде случаев повышает надёжность/верифицируемость спецификации (решение представляет собой модель логической формулы).