Парадигма (программирование)

Паради́гма программи́рования — это совокупность идей и понятий, определяющая стиль написания программ. Парадигма, в первую очередь, определяется базовой программной единицей и самим принципом достижения модульности программы. В качестве этой единицы выступают определение (декларативное, функциональное программирование), действие (императивное программирование), правило (продукционное программирование), диаграмма переходов (автоматное программирование) и др. сущности. В современной индустрии программирования очень часто парадигма программирования определяется набором инструментов программиста, а именно, языком программирования и используемыми библиотеками.

Парадигма программирования определяет то, в каких терминах программист описывает логику программы. Например, в императивном программировании программа описывается как последовательность действий, а функциональном программировании представляется в виде выражения и множества определений функций (слово определение (англ. definition) следует понимать в математическом смысле). В популярном объектно-ориентированном программировании программу принято рассматривать как набор взаимодействующих объектов. ООП есть по сути императивное программирование, дополненное принципом инкапсуляции данных и методов в объект (принцип модульности) и наследованием (принципом повторного использования разработанного функционала).

Важно отметить, что парадигма программирования не определяется однозначно языком программирования — многие современные языки программирования являются мультипарадигменными, то есть допускают использование различных парадигм. Так на языке Си, который не является объектно-ориентированным, можно писать объектно-ориентированным образом, а на

Приверженность определённого человека какой-то одной парадигме иногда носит настолько сильный характер, что споры о преимуществах и недостатках различных парадигм относятся в околокомпьютерных кругах к разряду так называемых «религиозных» войн.

История термина

Своим современным значением в научно-технической области термин «парадигма» обязан, по-видимому, Томасу Куну и его книге «Структура научных революций» (см. парадигма). Кун называл парадигмами устоявшиеся системы научных взглядов, в рамках которых ведутся исследования. Согласно Куну, в процессе развития научной дисциплины может произойти замена одной парадигмы на другую (как, например, геоцентрическая небесная механика Птолемея сменилась гелиоцентрической системой Коперника), при этом старая парадигма ещё продолжает некоторое время существовать и даже развиваться благодаря тому, что многие её сторонники оказываются по тем или иным причинам неспособны перестроиться для работы в другой парадигме.

Термин «парадигма программирования» впервые применил Роберт Флойд в своей лекции^[1] лауреата премии Тьюринга.

Флойд отмечает, что в программировании можно наблюдать явление, подобное парадигмам Куна, но, в отличие от них, парадигмы программирования не являются взаимоисключающими:

Если прогресс искусства программирования в целом требует постоянного изобретения и усовершенствования парадигм, то совершенствование искусства отдельного программиста требует, чтобы он расширял свой репертуар парадигм.

Таким образом, по мнению Роберта Флойда, в отличие от парадигм в научном мире, описанных Куном, парадигмы программирования могут сочетаться, обогащая инструментарий программиста.

Различные определения

Далеко не все авторы, использующие термин «парадигма программирования», решаются дать интенсиональное определение данному термину. Однако и те определения, которые удаётся найти, серьезно отличаются друг от друга.

Диомидис Спинеллис даёт следующее определение^[2]:

Слово «парадигма» используется в программировании для определения семейства обозначений (нотаций), разделяющих общий способ (методику) реализаций программ. (В оригинале: The word paradigm is used in computer science to talk about a family of notations that share a common way for describing program implementations)

Для сравнения тот же автор приводит определения из других работ. В статье Дэниела Боброва^[3] парадигма определяется как «стиль программирования как описания намерений программиста». Брюс Шрайвер (Bruce Shriver) определяет парадигму программирования как «модель или подход к решению проблемы»^[4], Линда Фридман (Linda Friedman) — как «подход к решению проблем программирования».^[5]

Памела Зейв (Pamela Zave) даёт определение парадигмы как «способа размышления о компьютерных системах» (в оригинале «way of thinking about computer systems»).^[6]

Питер Вегнер (Peter Wegner) предлагает другой подход к определению термина парадигмы программирования. В его работе «Concepts and paradigms of object-oriented programming»^[7]парадигмы определяются как «правила классификации языков программирования в соответствии с некоторыми условиями, которые могут быть проверены».

Тимоти Бадд предлагает понимать термин «парадигма» как «способ концептуализации того, что значит „производить вычисления“, и как задачи, подлежащие решению на компьютере, должны быть структурированы и организованы».^[8]

Основные модели программирования

• Императивное программирование
• Структурное программирование
• Функциональное программирование
• Логическое программирование
• Доказательное программирование
• Объектно-ориентированное программирование
  • Программирование, основанное на классах
  • Программирование, основанное на прототипах
  • Субъектно-ориентированное программирование

Подходы и приёмы

• Структурное программирование
• Процедурное программирование
• Декларативное программирование
• Обобщённое программирование
• Доказательное программирование
• Порождающее программирование
• Аспектно-ориентированное программирование
• Рекурсия
• Автоматное программирование
• Событийно-ориентированное программирование
• Компонентно-ориентированное программирование

См. также

• Сравнение языков программирования
• Мультипарадигмальное программирование

Примечания

1. ↑ R. W. Floyd. The Paradigms of Programming Communications of the ACM, 22(8):455—460, 1979. Русский перевод см. в кн.: Лекции лауреатов премии Тьюринга за первые двадцать лет (1966—1985), М.: МИР, 1993.
2. ↑ D. D. Spinellis. Programming paradigms as object classes: a structuring mechanism for multiparadigm programming. PhD thesis, University of London, London SW7 2BZ, United Kingdom, February 1994.
3. ↑ D. G. Bobrow. If Prolog is the answer, what is the question. // Fifth Generation of Computer Systems, pages 138—145, Tokyo, Japan, November 1984. Institute for New Generation Computer Technology (ICOT), North-Holland.
4. ↑ B. D. Shriver. Software paradigms. IEEE Software, 3(1):2, January 1986.
5. ↑ L. W. Friedman. Comparative programming languages: generalizing the programming function. Prentice Hall, 1991, page 188.
6. ↑ P. Zave. A compositional approach to multiparadigm programming. IEEE Software, 6(5): 15—25, September 1989.
7. ↑ P. Wegner. Concepts and paradigms of object-oriented programming. {OOPS} messenger}, 1(1): 7—87, August 1990.
8. ↑ T. A. Budd. Multy-Paradigm Programming in LEDA. Addison-Wesley, Reading, Massachusets, 1995.