Giters

nnyx7 / scala-fmi-2021

Geek Repo:Geek Repo

Github PK Tool:Github PK Tool

Функционално програмиране за напреднали със Scala

Лекции

  • 01 – За курса
  • 02 – Въведение във функционалното програмиране със Scala [код]
    • Scala инструменти
      • scala, scalac, REPL
      • sbt, конфигурация, компилиране, стартиране и тестване
      • добавяне на библиотеки
    • Типове и литерали
    • Дефиниции – val, var, def, type, функции. Type inference
    • Файлове и пакети
    • Стойностите като обекти (с методи)
    • if контролна структура
    • "Всичко е израз или дефиниция". Контролните структури и блоквете като изрази
    • Типова йеархия. Any, AnyVal, AnyRef, Unit, Null, Nothing
    • Java Memory Model
    • Контролни структури със странични ефекти – while, try/catch (и изключения), for
    • Още контролни структури без странични ефекти – pattern matching, (функционален) for
    • Съставни типове
      • хетерогенни – наредени n–торки (tuples)
      • хомогенни – Range, List[A], Set[A], Map[K, V]
    • Операции над хомогенни колекции – isEmpty, head, tail, take, drop
    • Помощен синтаксис при функции
      • типови параметри (generics)
      • overloading
      • default стйности на параметри
      • именувани аргументи
      • променлив брой параметри
    • Функционално програмиране
      • математически функции
      • функционално срещу императивно програмиране
      • характеристики на функционалните програми
      • Substitution модел на изчисление. Предаване на параметрите по стойност и по име
      • Референтна прозрачност
  • 03 – ООП във функционален език [код]
    • Обектно-ориентирано програмиране като система от обекти
      • Съобщения, енкапсулация и late-binding
      • ООП като концепция, ортогонална на ФП. ООП в Scala
    • Дефиниране на клас. Параметри на клас (конструктори), членове, модификатори на достъп
    • Дефиниране на обект
    • apply метод. Обекти, приложими като функции
    • Придружаващи обекти
    • implicit конверсии
    • case класове за дефиниране на неизминими value обекти
    • Абстрактни типове – trait
      • Uniform Access Principle
      • множествено наследяване
      • подтипов полиморфизъм
    • import и export клаузи
    • Обвиващи AnyVal класове. Type safety чрез обвиване на обикновени типове
    • Съвместимост на типове. Номинално и Структурно типизиране
    • Структурно типизиране в Scala
    • Типова алгебра. Обединение и сечение на типове
    • The Expression Problem в Scala. ООП срещу ФП конструкции
    • Extension методи – ретроактивно добавяне на методи към тип
    • Тестове
  • 04 – Основни подходи при функционалното програмиране [код]
    • Рекурсия
      • итерация чрез рекурсия
      • рекурсия и substitution модела
      • опашкова рекурсия. Рекурсия чрез акумулатори
      • рекурсия по колекции
    • Неизменимост и неизменими структури от данни
      • неизменими обекти във времето
      • persistence (персистентност) и structural sharing. Роля на Garbage Collector-а
      • персистентност и structural sharing при списък (List)
      • Vector – оптимизация за произволен достъп и добавяне на елементи в началото и в края. Ефективно константна сложност
      • чисто функционални структури от данни. Безопасно споделяне на такива структури между компоненти и нишки
      • Set и Map като чисто функционални структури
    • Функциите като първокласни обекти
      • ламбда синтаксис и функционален тип
      • преобразуване на def функции/методи към обектни функции – eta expansion
      • частично прилагане на аргументи
      • функции от по-висок ред. filter, map, reduce, fold
      • композиция на функции от по-висок ред
      • множество списъци с параметри.
        • групиране на параметри
        • type inference
        • създаване на собствени конструкции
        • currying
      • Операции с функции. Композиция, преобразуване към curried или tupled форми
    • Композиция на функции
    • Изразяване чрез типове
  • 05 – Fold и колекции
    • Абстракция чрез fold, foldLeft и foldRight. Изразяване на операции чрез тях
    • Йеархия и дизайн на колекциите в Scala.
      • Uniform Return Type principle
      • Колекциите като функции (примери за Seq, Set, Map)
    • Честични функции. Частични функции чрез case блокове
    • Още операции върху колекции – partition, span, splitAt; flatten, flatMap, zip, groupBy и други
    • Тайната за for конструкциите – синтактична захар върху map, flatMap и withFilter (filter)
    • Lazy колекции
      • нестриктни view-та на колекции
      • lazy списъци с мемоизация
    • Имплементация на LazyList
  • 06 – Pattern matching и алгебрични типове от данни (ADTs)
    • Pattern matching. Деструктуриране на обекти
    • Pattern matching на различни места
      • case блокове – при match или на мястата, където се очакват функции или частични функции. Примери с map и collect
      • pattern bindings – съпоставяне с единичен pattern при for (отляво на генератори и дефиници) и при val дефиниции
    • Алгебрични типове от данни. Примери
      • product типове. case класове, наредени n-торки и други
      • sum типове. Имплементация чрез sealed trait и enum
    • Type bounds (ограничения върху типовите параметри).
    • Вариантност. Ковариантност и контравариантност на типове. Вариантност при типовете за функции. Още примери
    • Изразяване на опционалност. null като грешка за милиард долара. Имплементация на Option тип
    • Полезни операции върху Option. Използване на операции вместо pattern matching
    • Деструктуриране чрез екстрактори. Използването им в pattern matching тук
  • 07 – Ефекти и функционална обработка на грешки
    • Функционален дизайн – премахване на нелегалните състояния
    • От частични към тотални функции
    • Ефекти
    • Видове ефекти – частичност, изключения/грешки, недетерминизъм, зависимости/конфигурация, логване, изменяемо състояние, вход/изход, асинхронност, и други. Типове зад тях
    • Проблемите при изключенията
    • Моделиране на грешни състояние чрез Option, Try и Either
      • замяна на изключенията с безопасни и композитни ефекти
      • моделиране на грешките като домейн структури и домейн логика
    • Ефект за вход/изход. IO. Предимства на IO
    • Разделение на чисто функционално композитно изграждане на план (без странични ефекти) от изпълнение на плана (водещо до странични ефекти)
  • 08 – Конкурентност [код]
    • Трансформиращи, интерактивни и реактивни системи
    • Характеристики на физическия свят
    • Цел: моделиране на програми, които да са част от физическия свят и да взаимодействат с него
    • Конкурентност и паралелилизъм – припрокритие и разлики на термините
    • Дистрибутираност
    • Примери за конкурентни модели
    • Какво прави един модел подходящ? Примерни характеристики
    • Нужда от комуникация между конкурентни примитиви
    • Нишки, комуникация между нишки (чрез споделено състояние), happens-before релация върху JVM, проблеми на нишките
    • Реактивност и асинхронност чрез callbacks. Преизползване на нишки чрез thread pool-ове. Проблеми на callbacks
    • Future – ефект за асинхронност. Моделиране на Future, следвайки ползите и принципите на IO
    • Прехвърляне на свойствата на функционалните изрази върху ефекти. map, flatMap, zip и zipMap като средство за описване на зависимости върху ефекти вместо върху сурови стойности
    • Eager и lazy Future-и
    • Дизайн и реализация на eager Future. Връзка към външния – чрез Promise. Примерно използване
    • Композитност, реактивност и безопасност на Future
    • Асинхронни HTTP client и HTTP server чрез Future
    • Конзолен вход/изход със Future – използване на отделен thread pool за блокиращи операции
    • Пример – web server за библиотека от книги със web клиент, позволяващ разглеждане на каталога от книги
    • Помощни операции върху Future
      • трансформация на множество Future-и (sequence, firstCompletedOf)
      • и на грешки (recover, recoverWith, fallbackTo и други)
    • Lazy Future – ще го кръстим lazy IO
      • дизайн на интерфейса според нужните операции
      • описване на план чрез ADT за IO
      • асинхронен интерпретатор на IO
      • синхронен интерпретатор на IO
    • Предимства на lazy IO през eager Future
  • 09 – Type classes [код]
    • Абстрактност като помощно средство в програмирането. Абстрактност в математиката
    • Какво е type class. Пример чрез моноид
    • Контекст в програмния код. Контекстност на type class-овете в Scala
    • Характеристики на type class-овете. Операции, композитност, аксиоми
    • Context bound
    • Логически изводи при търсене на implicit стойности, логическа типова система
    • Защо спазването на аксиомите е важно. Пример с паралелен fold
    • Реализация на type class-ове в Scala 3 чрез given
    • Сравнение между ООП класовете и type class-овете
    • Полиморфизъм и видове полиморфизъм. Static и late binding. Ретроактивност
    • Примери за type class-ове в стандартната библитека на Scala – Numeric, Ordering
    • Примери в други езици – Haskell и Rust (и още Rust). Сравнение на тях и Scala
    • Библиотеки за type class-ове. Теория на категории
    • Type class-ове за форматиране и сериализация, пример за JSON сериализация
    • Monoid и Semigroup в библиотеката Cats
    • Допълнителни примери (непокрити на лекциите)
  • 10 – Монади и апликативи [код]
    • Ефекти. Абстракция над общите операции на ефекти
    • Композиране на функции. Аксиоми
    • Ефектни функции
    • Монада – type class за композиране на ефектни функции
    • Дефиниция на монада чрез compose и unit. Аксиоми
    • Дефиниция чрез flatMap и unit. Аксиоми
    • Производни операции на монади. map, flatten, zip, map2, sequence и други. Алтернативни дефиници
    • Реализация на type class за монада, с помощни операции
    • Монадни инстанции на основни ефектни типове
    • Реализация на Maybe (алтернативно име на Option), монадна инстанция към Maybe и пример за работа с получените монадни операции
    • Id монада
    • State монада
    • Функтори като генерализация на монадите. Аксиоми
    • Грешни състояния на монади
    • Пример за валидация с натрупване на грешките с използване на монада за Validated
    • Апликатив. Разликите между монада и апликатив.
    • Пример за валидация с натрупване на грешки с апликатив
    • Производни операции на апликативи. map3, map4, sequence, traverse.
    • Апликативни инстанции на основни ефектни типове
    • Traversable - генерализация на sequence и traverse

Ресурси

Генериране на лекции

Setup

Имате нужда от инсталиран pandoc.

Проектът има submodule зависимост към reveal.js. При/след клониране на репото инициализирайте модулите:

git submodule update –init

Local with Reaveal + Markdown

To be able to successfully load .md files w/ the Markdown plugin and no co policy pass the –allow-file-access-from-files flag for google chrome. If you use a real browser and not google chrome you are clearly an adult and can figure out how to fix it for yourself.

Генериране на конретна лекция

cd lectures
./generate-presentation.sh <лекция>

Генериране на всички лекции

cd lectures
./build.sh

About

Languages

Language:HTML 58.6%Language:Jupyter Notebook 30.6%Language:Scala 10.5%Language:CSS 0.1%Language:Rust 0.1%Language:Shell 0.1%Language:Haskell 0.0%