Hướng dẫn what type of programming paradigm is python? - loại mô hình lập trình nào là python?

Đầu mỗi năm, TIOBE thông báo ngôn ngữ lập trình của năm. Khi báo cáo Chỉ số TiOBE hàng năm mới nhất của nó xuất hiện, tôi hoàn toàn không ngạc nhiên khi thấy Python một lần nữa giành được danh hiệu, dựa trên việc nắm bắt các điểm xếp hạng công cụ tìm kiếm nhất (đặc biệt là trên Google, Bing, Yahoo, Wikipedia, Amazon, YouTube, và Baidu) năm 2018.

Thêm trọng lượng vào kết quả của TiOBE, vào đầu năm nay, gần 90.000 nhà phát triển đã thực hiện khảo sát nhà phát triển hàng năm của Stack Overflow, đây là cuộc khảo sát lớn nhất và toàn diện nhất về những người viết mã trên thế giới. Việc thực hiện chính từ kết quả năm nay là:

"Python, ngôn ngữ lập trình lớn phát triển nhanh nhất, đã tăng lên trong hàng ngũ ngôn ngữ lập trình trong cuộc khảo sát của chúng tôi một lần nữa, vượt qua Java trong năm nay và đứng như ngôn ngữ được yêu thích thứ hai (đằng sau Rust)."

Kể từ khi tôi bắt đầu lập trình và khám phá các ngôn ngữ khác nhau, tôi đã thấy sự ngưỡng mộ đối với Python tăng vọt cao. Kể từ năm 2003, nó liên tục nằm trong số 10 ngôn ngữ lập trình phổ biến nhất. Như báo cáo của TIOBE đã nêu:

"Đây là ngôn ngữ đầu tiên được dạy nhiều nhất tại các trường đại học hiện nay, nó là số một trong lĩnh vực thống kê, số một trong lập trình AI, số một trong kịch bản và số một trong các bài kiểm tra hệ thống viết. Bên cạnh đó, Python cũng đang dẫn đầu trong lập trình web và điện toán khoa học (chỉ để đặt tên cho một số lĩnh vực khác). Tóm lại, Python ở khắp mọi nơi. "

Có một số lý do cho sự gia tăng, nở rộ và thống trị nhanh chóng của Python trong nhiều lĩnh vực, bao gồm phát triển web, điện toán khoa học, thử nghiệm, khoa học dữ liệu, học máy, v.v. Những lý do bao gồm mã có thể đọc được và có thể duy trì của nó; hỗ trợ rộng rãi cho các tích hợp và thư viện của bên thứ ba; cấu trúc mô -đun, động và di động; lập trình linh hoạt; học tập dễ dàng và hỗ trợ; cấu trúc dữ liệu thân thiện với người dùng; năng suất và tốc độ; Và, quan trọng nhất, hỗ trợ cộng đồng. Ứng dụng đa dạng của Python là kết quả của các tính năng kết hợp của nó, mang lại cho nó một lợi thế so với các ngôn ngữ khác.

Nhưng theo tôi, sự đơn giản so sánh của cú pháp và tính linh hoạt đáng kinh ngạc mà nó cung cấp cho các nhà phát triển đến từ nhiều ngôn ngữ khác giành được bánh. Rất ít ngôn ngữ có thể phù hợp với khả năng của Python để phù hợp với phong cách mã hóa của nhà phát triển thay vì buộc anh ấy hoặc cô ấy phải viết mã theo một cách cụ thể. Python cho phép các nhà phát triển nâng cao hơn sử dụng phong cách mà họ cảm thấy phù hợp nhất để giải quyết một vấn đề cụ thể.

Trong khi làm việc với Python, bạn giống như một kẻ quyến rũ rắn. Điều này cho phép bạn tận dụng lời hứa của Python để cung cấp một môi trường không phù hợp cho các nhà phát triển để mã hóa theo phong cách phù hợp nhất cho một tình huống cụ thể và làm cho mã dễ đọc hơn, có thể kiểm tra và mạch lạc hơn.

Các mô hình lập trình Python

Python hỗ trợ bốn mô hình lập trình chính: mệnh lệnh, chức năng, thủ tục và định hướng đối tượng. Cho dù bạn đồng ý rằng họ hợp lệ hoặc thậm chí hữu ích, Python cố gắng để làm cho cả bốn người có sẵn và làm việc. Trước khi chúng tôi đi sâu để xem mô hình lập trình nào phù hợp nhất cho các trường hợp sử dụng cụ thể, đây là thời điểm tốt để thực hiện đánh giá nhanh về chúng.

Mô hình lập trình bắt buộc

Mô hình lập trình bắt buộc sử dụng tâm trạng bắt buộc của ngôn ngữ tự nhiên để thể hiện các hướng. Nó thực thi các lệnh theo cách từng bước, giống như một loạt các lệnh bằng lời nói. Theo cách tiếp cận "cách giải quyết", nó thực hiện các thay đổi trực tiếp đối với trạng thái của chương trình; Do đó nó cũng được gọi là mô hình lập trình trạng thái. Sử dụng mô hình lập trình bắt buộc, bạn có thể nhanh chóng viết mã rất đơn giản nhưng thanh lịch và đó là siêu hữu dụng cho các nhiệm vụ liên quan đến thao tác dữ liệu. Do chiến lược thực hiện tương đối chậm và tuần tự của nó, nó không thể được sử dụng cho các tính toán phức tạp hoặc song song.

Hãy xem xét nhiệm vụ ví dụ này, trong đó mục tiêu là lấy một danh sách các ký tự và kết hợp nó để tạo thành một chuỗi. Một cách để làm điều đó theo phong cách lập trình bắt buộc sẽ giống như:

>>> sample_characters = ['p','y','t','h','o','n']
>>> sample_string = ''
>>> sample_string
''
>>> sample_string = sample_string + sample_characters[0]
>>> sample_string
'p'
>>> sample_string = sample_string + sample_characters[1]
>>> sample_string
'py'
>>> sample_string = sample_string + sample_characters[2]
>>> sample_string
'pyt'
>>> sample_string = sample_string + sample_characters[3]
>>> sample_string
'pyth'
>>> sample_string = sample_string + sample_characters[4]
>>> sample_string
'pytho'
>>> sample_string = sample_string + sample_characters[5]
>>> sample_string
'python'
>>>

Ở đây, Biến mẫu_String cũng giống như một trạng thái của chương trình đang được thay đổi sau khi thực hiện loạt lệnh và nó có thể dễ dàng được trích xuất để theo dõi tiến trình của chương trình. Điều tương tự có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một vòng lặp (cũng được coi là lập trình bắt buộc) trong phiên bản ngắn hơn của mã trên:sample_string is also like a state of the program that is getting changed after executing the series of commands, and it can be easily extracted to track the progress of the program. The same can be done using a for loop (also considered imperative programming) in a shorter version of the above code:

>>> sample_characters = ['p','y','t','h','o','n']
>>> sample_string = ''
>>> sample_string
>>> for c in sample_characters:

...    sample_string = sample_string + c

...    print(sample_string)

...
p

py

pyt

pyth

pytho

python
>>>

Mô hình lập trình chức năng

Mô hình lập trình chức năng coi chương trình tính toán chương trình là đánh giá các chức năng toán học dựa trên tính toán Lambda. Tính toán Lambda là một hệ thống chính thức trong logic toán học để thể hiện tính toán dựa trên sự trừu tượng hóa chức năng và ứng dụng bằng cách sử dụng liên kết và thay thế biến. Nó theo cách tiếp cận "What-to-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-s-sol", đó là, nó thể hiện logic mà không mô tả luồng điều khiển của nó, do đó, nó cũng được phân loại là mô hình lập trình khai báo.

Mô hình lập trình chức năng thúc đẩy các chức năng không trạng thái, nhưng điều quan trọng cần lưu ý là việc triển khai lập trình chức năng của Python lệch khỏi việc thực hiện tiêu chuẩn. Python được cho là một ngôn ngữ chức năng không tinh khiết vì có thể duy trì trạng thái và tạo ra các tác dụng phụ nếu bạn không cẩn thận. Điều đó nói rằng, lập trình chức năng là tiện dụng để xử lý song song và siêu hiệu quả cho các nhiệm vụ yêu cầu đệ quy và thực hiện đồng thời.

>>> sample_characters = ['p','y','t','h','o','n']
>>> import functools
>>> sample_string = functools.reduce(lambda s,c: s + c, sample_characters)
>>> sample_string
'python'
>>>

Sử dụng cùng một ví dụ, cách chức năng kết hợp một danh sách các ký tự để tạo thành một chuỗi sẽ giống như trên. Vì việc tính toán xảy ra trong một dòng, không có cách nào rõ ràng để có được trạng thái của chương trình với Sample_String và theo dõi tiến trình. Việc triển khai lập trình chức năng của ví dụ này là hấp dẫn, vì nó làm giảm các dòng mã và chỉ đơn giản là thực hiện công việc của nó trong một dòng duy nhất, ngoại trừ sử dụng mô -đun functools và phương thức giảm. Ba từ khóa, các từ khóa, giảm và Lambda, được xác định như sau:sample_string and track the progress. The functional programming implementation of this example is fascinating, as it reduces the lines of code and simply does its job in a single line, with the exception of using the functools module and the reduce method. The three keywords—functools, reduce, and lambda—are defined as follows:

• Chức năng là một mô-đun cho các chức năng bậc cao và cung cấp các chức năng hoạt động hoặc trả về các chức năng khác. Nó khuyến khích viết mã có thể tái sử dụng, vì việc sao chép các chức năng hiện có với một số đối số đã được truyền lại và tạo một phiên bản mới của một chức năng theo cách được ghi chép lại. is a module for higher-order functions and provides for functions that act on or return other functions. It encourages writing reusable code, as it is easier to replicate existing functions with some arguments already passed and create a new version of a function in a well-documented manner.
• Giảm là một phương pháp áp dụng hàm của hai đối số tích lũy cho các mục theo trình tự, từ trái sang phải, để giảm trình tự xuống một giá trị duy nhất. Ví dụ: ________ 3 is a method that applies a function of two arguments cumulatively to the items in sequence, from left to right, to reduce the sequence to a single value. For example:
  

  >>> sample_list = [1,2,3,4,5]
  >>> import functools
  >>> sum = functools.reduce(lambda x,y: x + y, sample_list)
  >>> sum
  15
  >>> ((((1+2)+3)+4)+5)
  15
  >>> 

• Các hàm Lambda là nhỏ, ẩn danh (nghĩa là không tên) các hàm có thể lấy bất kỳ số lượng đối số nào nhưng chỉ tạo ra một giá trị. Chúng rất hữu ích khi chúng được sử dụng như một đối số cho một hàm khác hoặc cư trú bên trong một hàm khác; Do đó, chúng chỉ được sử dụng cho một trường hợp tại A & NBSP; thời gian. are small, anonymized (i.e., nameless) functions that can take any number of arguments but spit out only one value. They are useful when they are used as an argument for another function or reside inside another function; hence they are meant to be used only for one instance at a time.

Mô hình lập trình thủ tục

Mô hình lập trình thủ tục là một kiểu con của lập trình bắt buộc trong đó các tuyên bố được cấu trúc thành các thủ tục (còn được gọi là chương trình con hoặc chức năng). Thành phần chương trình giống như một cuộc gọi thủ tục trong đó các chương trình có thể cư trú ở đâu đó trong vũ trụ và việc thực hiện là & nbsp; tuần tự, do đó trở thành một nút cổ chai để sử dụng tài nguyên. Giống như mô hình lập trình bắt buộc, lập trình thủ tục theo mô hình trạng thái. Mô hình lập trình thủ tục tạo điều kiện cho việc thực hành thiết kế chương trình tốt và cho phép các mô -đun được sử dụng lại dưới dạng thư viện mã.

Hình thức phát triển mô -đun này là một phong cách phát triển rất cũ. Các mô -đun khác nhau trong một chương trình có thể không có mối quan hệ nào với nhau và có thể được đặt ở các vị trí khác nhau, nhưng có vô số mô -đun tạo ra khó khăn cho nhiều nhà phát triển, vì nó không chỉ dẫn đến sự trùng lặp của logic mà còn rất nhiều chi phí tìm kiếm và thực hiện các cuộc gọi đúng. Lưu ý rằng trong quá trình thực hiện sau, phương thức chuỗi có thể được xác định ở bất cứ đâu trong vũ trụ và, để thực hiện thủ thuật của mình, chỉ yêu cầu cuộc gọi thích hợp với các đối số mong muốn.stringify could be defined anywhere in the universe and, to do its trick, only require the proper call with the desired arguments.

>>> def stringify(characters):

...    string = ''

...    for c in characters:

...        string = string + c

...    return stringify

...
>>> sample_characters = ['p','y','t','h','o','n']
>>> stringify(sample_characters)
'python'
>>> 

Mô hình lập trình hướng đối tượng

Mô hình lập trình hướng đối tượng coi các thực thể cơ bản là đối tượng có thể hiện có thể chứa cả dữ liệu và các phương thức tương ứng để sửa đổi dữ liệu đó. Các nguyên tắc khác nhau của khả năng tái sử dụng mã trợ giúp thiết kế theo định hướng đối tượng, ẩn dữ liệu, v.v., nhưng nó là một con thú phức tạp và viết cùng một logic một phương pháp hướng đối tượng là khó khăn. Ví dụ:

>>> class StringOps:

...    def __init__(self, characters):

...        self.characters = characters

...    def stringify(self):

...        self.string = ''.join(self.characters)

...
>>> sample_characters = ['p','y','t','h','o','n']
>>> sample_string = StringOps(sample_characters)
>>> sample_string.stringify()
>>> sample_string.string
'python'
>>>

Tôi nên chọn mô hình lập trình nào?

Điều quan trọng cần lưu ý là không có so sánh giữa các loại mô hình lập trình khác nhau. Vì phần mềm không có gì ngoài đại diện kiến ​​thức, câu trả lời cho câu hỏi: "Cách tốt nhất để thể hiện vấn đề của tôi là gì?" đang chọn một mô hình lập trình cụ thể.

Theo thuật ngữ của Layman, nếu vấn đề của bạn liên quan đến một loạt các thao tác tuần tự đơn giản, theo mô hình lập trình bắt buộc của trường học cũ sẽ ít tốn kém về thời gian và công sức và cho bạn kết quả tốt nhất. Trong trường hợp các vấn đề yêu cầu chuyển đổi toán học của các giá trị, lọc thông tin, ánh xạ và giảm, lập trình chức năng với tính toán chương trình vì các hàm toán học có thể có ích. Nếu vấn đề được cấu trúc như một loạt các đối tượng liên quan đến các thuộc tính nhất định có thể thay đổi theo thời gian, tùy thuộc vào một số điều kiện nhất định, lập trình hướng đối tượng sẽ siêu hữu ích. Tất nhiên, một cách tiếp cận dựa trên quy tắc sẽ không hoạt động ở đây, vì sự lựa chọn mô hình lập trình cũng phụ thuộc rất nhiều vào loại dữ liệu được xử lý, nhu cầu động của hệ thống và nhiều thứ khác như khả năng mở rộng.

Xu hướng gần đây

Phân tích các từ thông dụng công nghệ mới nhất có thể giúp xác định lý do tại sao một số mô hình lập trình nhất định hoạt động tốt hơn các mô hình khác.

• Học máy sử dụng sự pha trộn lành mạnh của lập trình bắt buộc và lập trình chức năng với một chút bất biến. Khai thác và tiền xử lý tính năng được tiếp cận tốt nhất về mặt chức năng, vì chúng yêu cầu xử lý dữ liệu toán học vì ánh xạ, giảm và lọc có thể được thực hiện song song mà không phụ thuộc nhiều vào các điểm dữ liệu của nhau. Đào tạo các mô hình học máy được tiếp cận tốt nhất thông qua lập trình bắt buộc trường học cũ, vì giá trị của các chức năng tối ưu hóa (a.k.a. trạng thái của chương trình) cần được cập nhật tại mỗi lần lặp và do đó yêu cầu thực hiện tuần tự tại nhiều điểm trong thuật toán. Nó nhanh hơn lập trình chức năng trong trường hợp đó. Nó cũng tránh tạo ra các bản sao của mọi thứ sau mỗi bước; Thay vào đó, nó chỉ cập nhật các trình giữ chỗ có giá trị trước đó. uses a healthy mix of imperative programming and functional programming with a dash of immutability. Feature extraction and preprocessing are best approached functionally, as they require mathematical processing of data because mappings, reductions, and filtrations can pretty much be done in parallel without much dependence on each others' data points. Training of machine learning models is best approached via old-school imperative programming, as optimizing functions' value (a.k.a. the state of the program) needs to be updated at each iteration and therefore requires sequential execution at many points in the algorithm. It is quicker than functional programming in that case. It also avoids creating copies of everything after each step; instead it just updates the previous-value placeholders.
• Học sâu có thể được thực hiện tốt một cách chức năng, vì các mô hình học tập sâu là sáng tác. Toàn bộ quá trình tối ưu hóa một tập hợp các hàm tổng hợp, trọng số là bất biến và không trạng thái, và các bản cập nhật có thể được áp dụng theo bất kỳ thứ tự nào miễn là các đầu vào tương ứng được tính toán. Sử dụng lập trình chức năng cung cấp sự đồng thời và song song miễn phí và cũng giúp làm việc dễ dàng hơn với các mô hình lớn, phân tán. Ngoài ra còn có một số mô hình tùy chỉnh nhất định trong đó lập trình chức năng được đan xen với lý thuyết thông tin để tránh quá mức trong các mô hình thống kê. can be performed well in a functional manner, as deep learning models are compositional. The entire process optimizes a set of composite functions, weights are immutable and stateless, and updates can be applied in any order as long as corresponding inputs are computed. Using functional programming provides concurrency and parallelism at no cost and also makes it easier to work with large, distributed models. There are also certain custom paradigms where functional programming is intertwined with informational theory to avoid overfitting in the statistical models.
• Thao tác dữ liệu có thể được tiếp cận với lập trình chức năng hoặc hướng đối tượng. Theo cách lập trình chức năng, mọi thứ là bất biến, các thuật toán được thể hiện ngắn gọn và có sự kết hợp mô hình gốc, nhưng việc xây dựng lệnh giống như biểu thức toán học là một nghệ thuật. Tiếp cận nó theo cách lập trình hướng đối tượng cung cấp cho các vòng lặp đệ quy và lặp và cấu trúc dựa trên lớp giúp dễ dàng mở rộng cho dữ liệu lớn hơn và các chức năng mới. Nhược điểm là các thuật toán và logic mã không được biểu thị theo cách có thể đọc được. Mặc dù cả hai mô hình đều có xu hướng có một hệ thống thu gom rác tự động và có thể truy cập và thao tác cơ sở dữ liệu một cách trơn tru, nhưng sự lựa chọn mà một lựa chọn phụ thuộc rất nhiều vào kiến ​​thức của lập trình viên. can be approached with either functional or object-oriented programming. In the functional programming way, everything is immutable, algorithms are expressed succinctly, and there is native pattern matching, but formulation of the mathematical expression-like command is an art. Approaching it in an object-oriented programming way provides for recursive and iterative loops and a class-based structure that makes it easier to scale for bigger data and new functions. The downside is that the algorithms and the code logic are not expressed in a readable way. Although both paradigms tend to have an automatic garbage-collection system and can access and manipulate databases smoothly, the choice of which one to choose is heavily dependent on the programmer's knowledge.

Lấy đi

Có một xác suất cao là bất kỳ hai nhà phát triển nào cũng không đồng ý về phong cách mã hóa tốt nhất cho mọi tình huống và có các lập luận hợp lệ để hỗ trợ ý kiến ​​của họ. Điều tuyệt vời về Python là nó cho phép bạn chọn mô hình lập trình hoạt động tốt nhất cho bạn trong một tình huống nhất định.

Như các ví dụ trên chứng minh, một nhiệm vụ luôn có thể được chia thành các nhiệm vụ phụ trong đó mỗi phần nhỏ hơn được mã hóa trong một mô hình hoàn toàn khác nhau. Kiểu hỗn hợp và kết hợp hoạt động hoàn hảo miễn là các gói được sử dụng là tối thiểu, đầu vào và đầu ra được xác định rõ ràng và độ phức tạp được kiểm duyệt. Không có quy tắc nào nói rằng bạn có thể kết hợp các phong cách khi cần thiết. Python không dừng lại ở giữa việc diễn giải ứng dụng của bạn và hiển thị lỗi kiểu khi bạn trộn các kiểu.

Bởi vì không có cuốn sách hướng dẫn hoàn hảo để chọn một kiểu mã hóa chính xác cho một trường hợp sử dụng nhất định, nên đề xuất tốt nhất là thử một số mô hình cân nhắc về ưu và nhược điểm của chúng cho đến khi bạn & nbsp; tìm một loại dẫn đến một giải pháp đơn giản nhưng hiệu quả. Sẽ có những lúc trong thử nghiệm này khi bạn sẽ thấy rằng thay vì sử dụng một kiểu duy nhất trong suốt, sự kết hợp của các mô hình lập trình hoạt động tốt hơn cho các phần khác nhau cho một giải pháp. Trong quá trình này, cũng rất khuyến khích ghi lại các yêu cầu và các thử nghiệm của các phong cách khác nhau để chia sẻ với cộng đồng và nhận & nbsp; phản hồi. Các ý kiến ​​và đề xuất sẽ giúp & NBSP; Phát triển cũng như đồng đội của bạn và bất kỳ nhà phát triển nào trong tương lai được thêm vào nhóm.

Jigyasa Grover đã trình bày & nbsp; Phong cách thuần hóa của chương trình Python tại tất cả mọi thứ mở, ngày 13-15 tháng 10 tại Raleigh, N.C.

Python oop hay thủ tục?

Python có phải là một mô hình chức năng không?

Là python chức năng hay bắt buộc?

Mô hình có nghĩa là gì trong Python?