การเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชัน: คุณสมบัติตัวอย่างข้อดีข้อเสีย - เทคโนโลยี - 2026

การเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันสอดคล้องกับการเขียนโปรแกรมรูปแบบขึ้นอยู่กับแนวคิดในการระบุพฤติกรรมของโปรแกรมเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ใช้งานได้แทนที่จะจัดลำดับคำสั่งที่ชัดเจนไปยังโปรเซสเซอร์ซึ่งเป็นแนวคิดหลักในการเขียนโปรแกรมที่จำเป็น

ภาษาที่ใช้งานได้เน้นคำสั่งและเงื่อนไขมากกว่าการเรียกใช้คำสั่ง ในการเขียนโปรแกรมนี้ผลลัพธ์จะขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่ส่งผ่านไปยังฟังก์ชันเท่านั้นซึ่งแตกต่างจากประเภทอื่น ๆ ที่เป็นไปตามสถานะท้องถิ่นหรือระดับโลก

แผนภาพวิธีการทำงานของฟังก์ชันการทำแผนที่ในภาษาโปรแกรมสำหรับฟังก์ชัน Haskell ที่มา: โดย Pluke - งานของตัวเอง, CC0 commons.wikimedia.org

ชื่อของมันมาจากฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ซึ่งเป็นการกำหนดชุดของอินพุตให้กับชุดของเอาต์พุต ฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์ไม่ได้ทำงานใด ๆ จริง ๆ แต่จะอธิบายถึงรูปแบบของกระบวนการโดยอธิบายโดยใช้สูตรว่าชุดของอินพุตสร้างขึ้นในฟังก์ชันใด

ความคิดพื้นฐาน

รากฐานของการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันคือแคลคูลัสแลมบ์ดาซึ่งพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษที่สามของศตวรรษที่ 20 เพื่อกำหนดและใช้ฟังก์ชัน LISP เป็นภาษาโปรแกรมแรกที่ออกแบบในปีพ. ศ. 2503

แม้ว่าภาษาโปรแกรมส่วนใหญ่จะประกอบด้วยอินพุตเอาต์พุตและตัวแปรภายนอกที่สามารถตั้งค่าหรือใช้จากภายในฟังก์ชันได้ แต่การเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันจะหลีกเลี่ยงสิ่งนี้ แนวคิดก็คือทุกครั้งที่มีการเรียกใช้ฟังก์ชันด้วยพารามิเตอร์เดียวกันควรส่งคืนค่าเดียวกัน

ลักษณะเฉพาะ

ภาษาการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันเรียกว่าแอปพลิเคชันเนื่องจากฟังก์ชันถูกนำไปใช้กับพารามิเตอร์เช่นเดียวกับการประกาศและไม่ใช่ขั้นตอนเนื่องจากคำจำกัดความระบุสิ่งที่จะคำนวณและไม่ใช่วิธีคำนวณ

ฟังก์ชั่นบริสุทธิ์

ฟังก์ชันจะบริสุทธิ์เมื่อไม่มีผลข้างเคียงที่สังเกตได้เช่นการแก้ไขตัวแปรภายนอกการเปลี่ยนแปลงระบบไฟล์และอื่น ๆ

ฟังก์ชันเหล่านี้ถือว่าน่าเชื่อถือเนื่องจากจะไม่เปลี่ยนแปลงตัวแปรใด ๆ ที่ส่วนอื่น ๆ ของโค้ดอาจขึ้นอยู่กับบางจุด การเขียนโค้ดด้วยข้อ จำกัด เหล่านี้ดูเหมือนจะยุ่งยาก แต่ควรพิจารณาว่าฟังก์ชันเหล่านี้เป็นแบบกำหนดได้คาดเดาได้และประกอบได้

คุณสมบัติชั้นหนึ่ง

ฟังก์ชันถือเป็นค่าที่สามารถกำหนดให้กับตัวแปรได้ดังนั้นจึงสามารถส่งผ่านและส่งคืนจากฟังก์ชันอื่นได้ นั่นคือฟังก์ชันสามารถใช้เหมือนกับว่าเป็นพารามิเตอร์หรือเป็นค่าที่จะถูกส่งกลับ

นี่หมายความว่าฟังก์ชันสามารถส่งผ่านได้แทนที่จะเป็นเพียงผลลัพธ์ของฟังก์ชัน ตัวอย่างเช่นพิจารณาฟังก์ชัน double (x) ซึ่งส่งคืนค่าพารามิเตอร์อินพุตเป็นสองเท่า ดังนั้น double (2) จะคืนค่า 4

เนื่องจากเป็นฟังก์ชันชั้นหนึ่งรหัส (double (double (2)) จะเหมือนกับรหัส double (4) ซึ่งจะช่วยให้คุณสามารถซ้อนฟังก์ชันหนึ่งเป็นพารามิเตอร์ของอีกฟังก์ชันหนึ่งได้

ความโปร่งใสในการอ้างอิง

มันหมายถึงความจริงที่ว่าในรูปแบบการเขียนโปรแกรมนี้ไม่มีคำสั่งมอบหมาย นั่นคือคุณต้องกำหนดตัวแปรใหม่หากคุณต้องการเก็บค่าเพิ่มเติม ดังนั้นสถานะของตัวแปรจึงคงที่ตลอดเวลา

สิ่งนี้ช่วยลดความเป็นไปได้น้อยที่สุดของเอฟเฟกต์ที่ไม่ต้องการเนื่องจากตัวแปรใด ๆ สามารถถูกแทนที่ด้วยค่าที่แท้จริงในระหว่างการทำงานของโปรแกรม

การเรียกซ้ำ

ในการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันจะไม่มีลูป "for" และ "while" แต่การวนซ้ำจะขึ้นอยู่กับการเรียกซ้ำ การเรียกซ้ำถูกนำไปใช้โดยใช้ฟังก์ชันเรียกซ้ำซึ่งเรียกตัวเองซ้ำ ๆ จนกว่าจะถึงกรณีฐาน

ความไม่เปลี่ยนรูป

ตัวแปรไม่เปลี่ยนรูปนั่นคือไม่สามารถแก้ไขตัวแปรได้เมื่อเริ่มต้นแล้ว แม้ว่าคุณจะสามารถสร้างตัวแปรใหม่ได้ แต่ไม่อนุญาตให้แก้ไขตัวแปรที่มีอยู่

ตัวอย่าง

แนวทางที่จำเป็นและเปิดเผย

ด้วยตัวอย่างคุณสามารถวิเคราะห์ความแตกต่างระหว่างวิธีการเหล่านี้โดยดำเนินการเหมือนกันในการจัดเรียงทั้งสองแบบซึ่งก็คือการกรองจำนวนคี่ออกจากรายการในขณะที่แทนที่ 5 สำหรับจำนวนคู่ที่น้อยกว่า 5

เป็นการคำนวณแบบเดียวกันโดยให้ผลลัพธ์เดียวกัน อย่างไรก็ตามอย่างที่คุณเห็นรหัสบังคับนั้นเป็นแบบละเอียดและไม่ชัดเจนในทันที ในทางกลับกันวิธีการประกาศนั้นสามารถอ่านได้และชัดเจนเพราะมุ่งเน้นไปที่สิ่งที่คุณต้องการได้รับ

ฟังก์ชั่นบริสุทธิ์

สิ่งที่ถูกกำหนดให้เป็นฟังก์ชันบริสุทธิ์และไม่บริสุทธิ์สามารถอธิบายได้ด้วยตัวอย่างพื้นฐาน:

ทำหน้าที่เป็นวัตถุชั้นหนึ่ง

หมายถึงการใช้ฟังก์ชันในลักษณะเดียวกับที่ใช้ข้อมูล ดังนั้นจึงสามารถส่งผ่านเป็นพารามิเตอร์ไปยังฟังก์ชันอื่นได้ ในตัวอย่างต่อไปนี้ฟังก์ชัน int สามารถส่งผ่านเป็นพารามิเตอร์ไปยังฟังก์ชันแผนที่:

>>> รายการ (แผนที่ (int,))

สามารถกำหนดให้กับตัวแปรและส่งคืนได้ ตัวอย่างเช่นในรหัสต่อไปนี้คุณสามารถกำหนดฟังก์ชัน hello_world จากนั้นเรียกใช้ตัวแปรเป็นฟังก์ชัน

ความได้เปรียบ

- มุ่งเน้นไปที่สิ่งที่คุณต้องการบรรลุ (โดยเปิดเผย) และไม่ใช่วิธีที่จะบรรลุมัน (จำเป็น)

- ไม่มีคำสั่งมอบหมายดังนั้นหลังจากกำหนดค่าตัวแปรแล้วตัวแปรจะไม่เปลี่ยนแปลงอีกต่อไป ดังนั้นโปรแกรมการทำงานจะไม่มีผลข้างเคียงใด ๆ

- โฟลว์ตรรกะมีความชัดเจนเนื่องจากสถานะมีการกระจายตัวน้อยกว่าและไม่มีการแก้ไขโดยปริยาย

- รองรับแนวคิดของการประเมินแบบขี้เกียจซึ่งหมายความว่ามูลค่าจะได้รับการประเมินและจัดเก็บเมื่อจำเป็นเท่านั้น

- เนื่องจากฟังก์ชั่นบริสุทธิ์ไม่เปลี่ยนสถานะใด ๆ และขึ้นอยู่กับอินพุตทั้งหมดจึงเข้าใจได้ง่าย ค่าส่งคืนที่กำหนดโดยฟังก์ชันดังกล่าวจะเหมือนกับผลลัพธ์ที่สร้างขึ้น

- เนื่องจากลักษณะของฟังก์ชันบริสุทธิ์เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ตัวแปรหรือข้อมูลภายนอกเปลี่ยนแปลงการใช้งานพร้อมกันจึงมีผลบังคับใช้

- ฟังก์ชันจะถือว่าเป็นค่าส่งผ่านไปยังฟังก์ชันอื่น ๆ เป็นพารามิเตอร์ ซึ่งจะช่วยเพิ่มความเข้าใจและความสามารถในการอ่านโค้ด

- ฟังก์ชั่นบริสุทธิ์รับพารามิเตอร์เพียงครั้งเดียวทำให้เกิดเอาต์พุตที่ไม่เปลี่ยนรูป การใช้ค่าที่ไม่เปลี่ยนแปลงทำให้การดีบักและการทดสอบทำได้ง่ายขึ้น

สั้นลงและเข้าใจง่ายขึ้น

สั้นกว่าและเข้าใจง่ายกว่าความจำเป็น จากการศึกษาพบว่าประสิทธิภาพการทำงานของโปรแกรมเมอร์โดยเฉลี่ยในแง่ของบรรทัดโค้ดนั้นมีความเหมือนกันมากหรือน้อยสำหรับภาษาโปรแกรมใด ๆ ซึ่งแปลเป็นผลผลิตที่สูงขึ้น

ไม่มีการควบคุมการไหล

การเรียกใช้ฟังก์ชันไม่สามารถมีผลต่างจากการคำนวณผลลัพธ์ได้ สิ่งนี้จะกำหนดแหล่งที่มาที่สำคัญของข้อผิดพลาดและทำให้ลำดับของการดำเนินการไม่เกี่ยวข้องเนื่องจากไม่มีผลข้างเคียงใดที่สามารถเปลี่ยนค่าของนิพจน์ได้และสามารถประเมินได้ตลอดเวลา

โปรแกรมเมอร์ได้รับการปลดเปลื้องภาระในการสร้างกระแสการควบคุม เนื่องจากนิพจน์สามารถประเมินได้ตลอดเวลาจึงสามารถแทนที่ตัวแปรด้วยค่าได้

ความเป็นอิสระนี้ทำให้โปรแกรมการทำงานสามารถจัดการทางคณิตศาสตร์ได้มากกว่าโปรแกรมทั่วไป

ข้อเสีย

- กระบวนทัศน์การเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันไม่ใช่เรื่องง่ายดังนั้นจึงเป็นเรื่องยากสำหรับผู้เริ่มต้นที่จะเข้าใจ

- เป็นการยากที่จะรักษาเนื่องจากวัตถุจำนวนมากมีวิวัฒนาการระหว่างการเข้ารหัส

- ในบางกรณีการเขียนฟังก์ชันบริสุทธิ์ทำให้ความสามารถในการอ่านโค้ดลดลง

- ค่าที่ไม่เปลี่ยนรูปร่วมกับการเรียกซ้ำอาจทำให้ประสิทธิภาพของระบบลดลงอย่างมาก

- การนำกลับมาใช้ใหม่มีความซับซ้อนมากและต้องมีการปรับโครงสร้างใหม่อย่างต่อเนื่อง

- การเขียนโปรแกรมในลักษณะวนซ้ำแทนที่จะใช้ลูปหรือลูปอาจเป็นงานที่น่ากลัวมาก

- วัตถุอาจแสดงปัญหาไม่ถูกต้อง

- แม้ว่าการเขียนฟังก์ชั่นบริสุทธิ์จะกลายเป็นเรื่องง่าย แต่การรวมเข้ากับส่วนที่เหลือของแอปพลิเคชันและการดำเนินการอินพุต / เอาต์พุตนั้นค่อนข้างยาก

การประยุกต์ใช้งาน

การเขียนโปรแกรมปัญญาประดิษฐ์ทำในภาษาโปรแกรมที่ใช้งานได้และเทคนิคปัญญาประดิษฐ์จะย้ายไปยังแอปพลิเคชันในโลกแห่งความเป็นจริง

นอกจากนี้ยังมีความเชี่ยวชาญในการใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อน ด้วยเหตุนี้หนึ่งในการใช้ภาษาที่ใช้งานได้หลักจึงเป็นแบบดั้งเดิมในเชิงวิชาการ เป็นประโยชน์สำหรับการพัฒนาข้อกำหนดปฏิบัติการและการใช้งานต้นแบบ

ภาษาที่ใช้งานได้หลายภาษายังมีความยอดเยี่ยมในการใช้การประมวลผลแบบขนาน เนื่องจากความสามารถในการใช้ประโยชน์จากฟังก์ชันบริสุทธิ์ซึ่งจะส่งคืนค่าเดียวกันเสมอไม่ว่าจะดำเนินการตามลำดับใดก็ตาม

ระเบียบวิธีการทำงาน

WhatsApp ใช้ภาษาการเขียนโปรแกรม Erlang ซึ่งเป็นไปตามรูปแบบการเขียนโปรแกรมที่ใช้งานได้จึงช่วยให้พนักงานมากกว่าร้อยคนสามารถจัดการข้อมูลที่เป็นของคน 1.6 พันล้านคนได้

ผู้ให้บริการที่สำคัญอีกรายหนึ่งของรูปแบบการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชันคือ Haskell Facebook ถูกใช้ในระบบป้องกันสแปม แม้แต่ JavaScript ซึ่งเป็นหนึ่งในภาษาโปรแกรมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายก็ยังแสดงคุณสมบัติของภาษาที่ใช้งานได้แบบไดนามิก

ภาษาที่รองรับการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชัน

ง

ได้รับการออกแบบหลังจาก C ++ ได้รับประโยชน์ทั้งหมดในขณะที่กำจัดจุดอ่อนที่สังเกตได้ว่าต้องเข้ากันได้กับ C

Erlang

สามารถปรับขนาดได้สูงและพร้อมกันทำให้เหมาะสำหรับการสื่อสารโทรคมนาคมและแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ ที่รับข้อมูลจำนวนมากในลำดับที่ไม่สามารถคาดเดาได้

Haskell

นี่เป็นภาษาโปรแกรมที่ใช้งานได้จริงซึ่งใช้แคลคูลัสแลมบ์ดา

มล

ใช้ในการใช้งานทางคณิตศาสตร์วิทยาศาสตร์การเงินการวิเคราะห์และอื่น ๆ จุดแข็งอย่างหนึ่งคือการสร้างซอฟต์แวร์เพื่อจัดการกับโปรแกรมอื่น ๆ

วัตถุประสงค์ Caml

เป็นภาษาโอเพ่นซอร์สที่ใช้ Caml มีแนวโน้มที่จะสร้างโปรแกรมที่มีน้ำหนักเบามากช่วยให้โหลดและทำงานได้เร็วกว่าโปรแกรมที่สร้างโดยภาษาอื่น ๆ

โครงการ

มันขึ้นอยู่กับไวยากรณ์ LISP และโครงสร้าง ALGOL เนื่องจากความเรียบง่ายจึงถูกนำมาใช้ในหลักสูตรวิทยาการคอมพิวเตอร์จำนวนมากเพื่อเป็นการแนะนำการออกแบบโปรแกรมเพื่อแสดงพื้นฐานบางประการของการเขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์

อ้างอิง

1. ใครเป็นโฮสติ้งนี้ (2019) เรียนรู้การเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชัน: การเข้ารหัสรูปแบบนี้จะทำให้คุณประทับใจ นำมาจาก: whoishostingthis.com.
2. Andrea Bertoli (2019) บทนำที่เพียงพอเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชัน นำมาจาก: dev.to.
3. Hacker Earth (2020) การเขียนโปรแกรมฟังก์ชั่น นำมาจาก: hackerearth.com.
4. Clojure (2020). การเขียนโปรแกรมฟังก์ชั่น นำมาจาก: clojure.org.
5. Akhil Bhadwal (2020). การเขียนโปรแกรมเชิงฟังก์ชัน: แนวคิดข้อดีข้อเสียและการประยุกต์ใช้งาน สับ. นำมาจาก: hackr.io.
6. Guru99 (2020). Functional Programming คืออะไร? บทช่วยสอนพร้อมตัวอย่าง นำมาจาก: guru99.com.