Deklarative
(= fortgeschrittene)
Programmierung
Vorlesung
WS 09, WS 10, SS 12, SS 13

Johannes Waldmann, HTWK Leipzig

Einleitung
- Formen der deklarative Programmierung
- Definition
- Softwaretechnische Vorteile
- Beispiel Spezifikation/Test
- Beispiel Verifikation
- Beispiel Parallelisierung
- Deklarative Programmierung in der Lehre
- Konzepte und Sprachen
- Gliederung der Vorlesung
- Softwaretechnische Aspekte
- Organisation der LV
- Literatur
- Übungen KW11
Daten
- Wiederholung: Terme
- Beispiele: Signatur, Terme
- Algebraische Datentypen
- Datentyp mit mehreren Konstruktoren
- Rekursive Datentypen
- Bezeichnungen für Teilterme
- Operationen mit (Teil)Termen
- Operationen mit Variablen in Termen
- Termersetzungssysteme
- Termersetzungssysteme als Programme
- Übung Terme, TRS
Programme
- Funktionale Programme
- data und case
- Peano-Zahlen
- Übung Programme
Unveränderliche Objekte
- Überblick
- Beispiel: Einfügen in Baum
- Beispiel: (unbalancierter) Suchbaum
- Beispiel: Sortieren mit Suchbäumen
- Persistente Objekte in Git
- Objekt-Versionierung in Git
Quelltextverwaltung
- Anwendung, Ziele
- Welche Formate?
- Daten und Operationen
- Zentrale und dezentrale Verwaltung
- Versionierung (intern)
- Versionierung (extern)
- Arbeit mit Zweigen (Branches)
- Übernehmen von Änderungen (Merge)
Polymorphie
- Definition, Motivation
- Beispiele f. Typkonstruktoren (I)
- Beispiele f. Typkonstruktoren (II)
- Polymorphe Funktionen
- Operationen auf Listen (I)
- Operationen auf Listen (II)
- Operationen auf Bäumen
- Übung Polymorphie
Algebraische Datentypen in OOP
- Polymorphie in OO-Sprachen
- Beispiel f. dynamische Polymorphie
- Strukturmuster: Kompositum
- Kompositum - Definition
- Kompositum - Beispiel
- Kompositum - Beispiel
- Kompositum - Verarbeitung
- Java-Notation f. generische Polymorphie
- Binäre Bäume als Komposita
- Kompositum-Vermeidung
- Maybe = Nullable
- Alg. DT und Pattern Matching in Scala
Funktionen
- Funktionen als Daten
- Der Lambda-Kalkül
- Lambda-Terme: verkürzte Notation
- Freie und gebundene Variablen(vorkommen)
- Semantik des Lambda-Kalküls
- Umbenennung von lokalen Variablen
- Ein- und mehrstellige Funktionen
- Typen
- Beispiele Fkt. höherer Ord.
- Lambda-Ausdrücke in C#
- Übung Fkt. höherer Ordnung
Rekursionsmuster
- Rekursion über Bäume (Beispiele)
- Rekursion über Bäume (Schema)
- Haskell-Syntax für Komponenten-Namen
- Objektinitialisierer in C#
- Rekursion über Listen
- Rekursionsmuster (Prinzip)
- Rekursionsmuster (Merksätze)
- Rekursion über Listen (Übung)
- Weitere Beispiele für Folds
- Rekursionsmuster (Peano-Zahlen)
- Übung Rekursionsmuster
Objektorientierte Rekursionsmuster
- Plan
- Wiederholung Rekursionsschema
- Wiederholung: Kompositum
- Übung Kompositum
- Kompositum und Visitor
- Aufgabe: Besucher für Listen
Testklausur KW 18
- Übersicht
- Datentypen
- Termersetzung
- Pattern Matching, Rekursion
- Rekursionsmuster (Bäume)
- Rekursionsmuster (Zahlen)
Typklassen
- Motivation: Sortieren/Vergleichen)
- Motivation: Numerik
- Typklassen (Definition, Verwendung)
- Der Typ von sort
- Instanzen
- Typen und Typklassen
- Wörterbücher
- Wörterbücher (II)
- Vergleich Polymorphie
- Klassen-Hierarchien
- Die Klasse Show
- Generische Instanzen (I)
- Generische Instanzen (II)
- Benutzung von Typklassen bei Smallcheck
- Smallcheck--Beispiel
- Typgesteuertes Generieren von Werten
- Generieren der Größe nach
- Kombinatoren für Folgen
- Anwendung I: Generierung von Bäumen
- Anwendung II: geordnete Bäume
- Weitere Werkzeuge zur Testfallgenerierung
- Übung Typklassen und Smallcheck
Zustand, DI, Beobachter, MVC
- Entwurfsmuster: Zustand
- Impliziter und expliziter Zustand, Bsp. 1
- Impliziter und expliziter Zustand, Bsp. 2
- Zustand und Spezifikation
- Zustand in Services
- Dependency Injection
- Verhaltensmuster: Beobachter
- Beobachter: Beispiel (I)
- Beobachter: Beispiel Sudoku, Semantik
- Beobachter: Beispiel Sudoku, GUI
- Model/View/Controller
- javax.swing und MVC
- Swing: Datenmodelle
- Swing: Bäume
Bedarfs-Auswertung
- Motivation: Datenströme
- Bedarfs-Auswertung, Beispiele
- Bedarfsauswertung in Haskell
- Strictness
- Bedarfsauswertung in Scala
- Primzahlen
- Rekursive Stream-Definitionen
- Die Thue-Morse-Folge
- Traversieren
OO-Simulation v. Bedarfsauswertung
- Motivation (Wdhlg.)
- Iterator (Java)
- Beispiele Iterator
- Beispiel Iterator Java
- Enumerator (C#)
- Iteratoren mit yield
- Aufgaben Iterator C#
- Streams in C#: funktional, Linq
Fkt. höherer Ord. für Streams
- Motivation
- Strom-Operationen
- Strom-Transformationen (1)
- Strom-Transformationen (2)
- Strom-Transformationen (3)
- Strom-Verbraucher
- Zusammenfassung: C#(Linq) (Semantik)
- Linq-Syntax (type-safe SQL)
- Linq und Parallelität
- Iterierte assoziative Operationen
- Map/Reduce-Algorithmen
- Map-Reduce: Literatur
Serialisierung, Persistenz
- Motivation
- Typisierung von Daten
- Ansätze
- Enterprise Java Beans
- DB-Anfragen in Java EE
- Noch mehr Sprachen: HTML, Javascript
- LINQ und SQLmetal (1)
- LINQ und SQLmetal (2)
Refactoring
- Definition
- Refactoring: Herkunft
- Refactoring anwenden
- Refaktorisierungen
- Guter und schlechter Code
- Für wen schreibt man Code?
- Code Smell # 1: Duplicated Code
- Duplicated Code → Schablonen
- Plan
- Klassen-Entwurf
- Primitive Daten (primitive obsession)
- Verwendung von Daten: Datenklumpen
- Datenklumpen--Beispiel
- Verwendung von Daten: Data Class
- Mehrfachverzweigungen
- Das Fabrik-Muster
- null-Objekte
- Typsichere Aufzählungen
- Vererbung bricht Kapselung
- Vererbung bricht Kapselung
- Immutability
- Immutability
- Zustandsänderungen
- Code smell: Temporäre Attribute
- Code-Größe und Komplexität
- Benannte Abstraktionen
- Name enthält Typ
- Refaktorisierung von Ausdrücken
- Refaktorisierung durch Funktionen
- Refaktorisierung durch Prozeduren
- Richtig refaktorisieren
- Aufgaben zu Refaktoring (I)
- Aufgaben zu Refaktoring (II)
- Aufgaben zu Refaktoring (II)
Verfrühte Optimierung ...
- ...ist die Quelle allen Übels
- Sprüche zur Optimierung
- Rekursion ist teuer? Falsch!
- Java ist langsam? Falsch!
- Array-Index-Prüfungen sind teuer? Falsch!
- Lokale Variablen sind teuer? Falsch!
- Weitere Diskussionen
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Johannes Waldmann 2013-06-11