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Functional Programming Principles in Scala 1.3K subscribers N/A YouTube↗


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Welcome to my course on function programming principles in Scala.
Bienvenue à mon cours sur les principes de programmation fonctionelle en Scala.
As the name implies we're going to do quite a bit of scala programming, but
Comme son nom l'indique, nous allons faire un peu de programmation en Scala, mais
that's not the primary objective of the course.
là n'est pas l'objectif principal du cours.
The primary objective is to teach you functional programming from first
L'objectif principal est de vous enseigner la programmation fonctionnelle à partir de
principles. You're going to see function programs,
principes de base. Vous allez voir des programmes fonctionnels,
methods to construct them, and ways to reason about them.
des méthodes pour les construire et des moyens de raisonner à leur propos.
You're gonna find that functional programming is a paradigm that's quite
Vous trouverez que la programmation fonctionnelle est un paradigme qui est tout à fait
different from the classical imperative paradigm that you know from languages such
différent du paradigme classique impératif que vous connaissez de langages comme
as Java or C. In fact, you can combine the two
Java ou C. En fait, vous pouvez combiner les deux
paradigms, and it's one of Scala's strengths, that it provides a gradual
paradigmes et c'est l'un des points forts de la Scala, de fournir un
migration path from a more concise travel-light language to full-functional
chemin graduel de migration d'un langage plus concis à un langage pleinement fonctionnel.
programming. But in this course we're not going to be
Mais dans ce cours nous n'allons pas être
gradual, we're going to take a clean break.
graduel, nous allons faire une rupture nette.
I'd like to, you to suspend for the time being most of what you know about
Je tiens à ce que vous oubliez pour le moment la plupart de ce que vous savez à propos de la
programming and look at programs with fresh eyes.
programmation et de regarder les programmes avec un regard neuf.
That way, I believe you'll be better able to absorb this new way of thinking, that's
Ainsi je crois que vous serez plus en mesure d'absorber cette nouvelle façon de penser de la
function programming, and once you've done that you'll also be able to integrate that
programmation fonctionnelle et une fois que vous l'aurez fait, vous serez aussi en mesure de
back into your daily programming practice. In face, Scala is a great tool both to
l'intégrer dans votre pratique quotidienne de la programmation. Scala est un excellent outil pour
learn function programming from first principles and later on to integrate it
apprendre la programmation fonctionnelle à partir des principes de base et par la suite l'intégrer
with classical object oriented programming.
à la programmation orientée objet classique.
So let's get started. So I have talked about functional
Alors, commençons. Donc j'ai parlé
programming as a different paradigm. If we go back to the meaning of the word,
de programmation fonctionnelle comme un paradigme différent. La signification du mot,
in science, a paradigm describes distant concepts or thought patterns in some
en science, un paradigme décrit des concepts éloignés ou des modes de pensée dans certaines
scientific discipline. In programming we can distinguish three
disciplines scientifiques. En programmation, on peut distinguer trois
main paradigms. There is imperative programming.
principaux paradigmes. Il y a la programmation impérative.
That's what you probably know from languages such as Java or C.
C'est probablement ce que vous connaissez de part des langages comme Java ou C.
There's functional programming. And there is a lesser known one called
Il y a la programmation fonctionnelle. Et il y a une moins connu appelée
logic programming. Some people call object oriented
programmation logique. Certaines personnes appellent la programmation orientée object
programming a paradigm. But in my mind, it's really something
un paradigme de programmation. Mais dans mon esprit, c'est vraiment quelque chose
that's orthogonal to the three paradigms here.
qui est orthogonal aux trois paradigmes ici.
In the sense that it can be combined well with both imperative programming.
En ce sens qu'il peut être combiné avec à la fois la programmation impérative
That's what you, essentially the current state of the art.
ce qui est essentiellement l'actuelle état de la technique,
But also with functional programming or even logic programming.
mais aussi avec la programmation fonctionnelle ou programmation logique même.
So let's review what imperative programming is as a paradigm.
Nous allons donc rappeler ce qu'est la programmation impérative comme paradigme.
Imperative programming is really about modifying mutable variables using
La programmation impérative concerne vraiment la modification des variables mutables
assignments. And those will be composed with control
à l'aide d'affectations. Et celle-là seront composées avec des structures de contrôle,
structures such if then L's, loops, right continue, return, and so on.
structures telles que si, alors, sinon, boucles, continue, retourne et ainsi de suite.
The most common informal way to understand imperative programs is as instruction
La manière informelle la plus courante de comprendre les programmes impératifs est
sequences for a Von Neumann computer. Von Neuman was one of the pioneers of the
comme instructions de séquences d'un ordinateur de Von Neumann. Il a été l'un des pionniers de
computer, built the first computer around 1945.
l'ordinateur, a construit le premier ordinateur vers 1945.
So a Von Neumann computer, it consists essentially of a processor and memory, and
Un ordinateur de Von Neumann se compose essentiellement d'un processeur et de mémoire, et
then there's a bus that reads both instructions and data.
puis, il y a un bus qui lit les instructions et les données
From the memory into the processor. And what's important is this, that the
de la mémoire vers le processeur. Et ce qui est important est que la
width of that bus is about one machine word so 32 bits or 64 bits nowadays.
largeur de ce bus est d'environ un mot machine 32 bits ou 64 bits aujourd'hui.
Now it turns out that, that model of a computer has shaped programming to no
Maintenant, il s'avère que le modèle d'un ordinateur a façonné la programmation et pas
small degree. There's a very strong correspondence
à un faible degré. Il existe une très forte correspondance
between the memory cells of a Von Neumann computer and the mutable variables in a
entre les cellules de mémoire d'un ordinateur de Von Neumann et les variables mutables dans un
programming language. Variable de-references correspond them to
langage de programmation. Le déférencement de variable correspond à
load instructions in the computer. Variable assignments relate to store
charger les instructions contenues dans l'ordinateur. Les affectations de variables se rapportent aux
instructions. Controlled structures all translate into a
instructions 'store'. Les structures de contrôles se traduisent toutes par
sequence of loops. So that's all very well, but the scaling
une séquence de boucles. Donc c'est très bien, mais l'échelonnage est mis
is getting up. We want to avoid conceptualizing programs
à rude épreuve. Nous voulons éviter la conceptualisation des programmes
just word by word. We want to reason in larger structures.
juste mot à mot. Nous tenons à raisonner sur des plus grandes structures.
That was the argument made by John Backus, in his Turing award lecture, titled Can
C'était l'argument avancé par John Backus, dans sa conférence du Prix Turing, intitulé
Programming Be Liberated From the Von Neumann Style.
Est-ce que la programmation peut être libérée du style de Von Neumann.
It's noteworthy that John Backus was in fact the inventor of the first high level
Il est à noter que John Backus était en fait l'inventeur du premier langage haut niveau.
language at all. It was Fortran in the 1950's, so more than
C'était le Fortran dans les années 1950, donc plus de
twenty years later he found that the traditional course of action of imperative
vingt ans plus tard il a constaté que le cours traditionnel de la programmation
programming had run it's course, was running out of steam, and that something
impérative touchait à son terme, manquait d'élan et que quelque chose de
new was needed. And the new thing that he was proposing
nouveau était nécessaire. Et la chose nouvelle qu'il proposait
then was function programming. So John Backus argued that in the end pure
a été la programmation fonctionnelle. Si John Backus soutient qu'à la fin, la programmation
imperative program it is limited by the Von Neumann bottleneck, which means, which
impérative pure est limitée par le goulot d'étranglement de Von Neumann, qui signifie,
means that we conceptualize data structures word by word.
nous conceptualisons des structures de données mot à mot.
If you want to scale up, we'll need to define higher level abstractions such as
Si vous voulez évoluer, nous devrons définir des abstractions de niveau supérieurs tels que
collections, polynomials, geometric shapes, strings, documents, and so on.
collections, polynômes, formes géométriques, chaînes de caractères, documents etc.
And to be thorough, we need to have theories of these higher level
Et pour être complet, nous devons avoir des théories de plus haut niveau de ces
abstractions, collections, shapes, and so on so that we are able to reason about
abstractions, collections, formes etc afin que nous soyons en mesure de raisonner.
them. So what is a theory?
En quoi consiste une théorie ?
In mathematics, a theory consists of one or more data types, operations on these
En mathématiques, une théorie se compose d'un ou plusieurs types de données, opérations
types, and laws that describe the relationships between the values and the
sur ces types et les lois qui décrivent les relations entre les valeurs et les
operations. So what's important is that a theory
opérations. Ce qui est important c'est qu'une théorie
mathematics does not describe mutations. A mutation means that I have changed
mathématiques ne décrit pas les mutations. Une mutation signifie que j'ai changé
something while keeping the identity of the thing the same.
quelque chose tout en conservant l'identité de la chose même.
So for instance the theory of polynomials describes the sum of two polynomials by
Alors, par exemple la théorie des polynômes décrit la somme de deux polynômes,
laws such as this one here. Here we say to sum two polynomial of
des lois comme celle-ci. Ici, nous disons pour la somme de deux polynômes de
degree one, we Take the two coefficient of the same degree and the sum of those
premier degré, nous prenons le coefficient deux au même degré et la somme de ces deux
coefficients, and there would be laws of all the other useful operators for
coefficients, et il y aurait des lois de tous les autres opérateurs utiles pour
polynomials. But one thing the theory does not do is
polynômes. Mais une chose que ne fait pas la théorie c'est
define an operator to change a coefficient while keeping the polynomial the same.
définir un opérateur pour changer un coefficient tout en gardant le polynôme même.
Whereas if we look at programming, imperative programming, one can do
Alors que si nous regardons la programmation impérative, on peut faire
precisely that. One can write a class polynomial that
précisément cela. On peut écrire une classe polynomiale
would have an array of tables containing the coefficients.
Il faudrait un "tableau de tableaux" contenant les coefficients.
One can then define a concrete polynomial p and one can set the coefficient zero of
On peut ensuite définir un polynôme concret p et on peut régler le coefficient zéro de
that polynomial to 42. When one does that the polynomial p is
ce polynôme à 42. Quand on le fait, le polynôme p est
still the same. That in mathematics simply is not
toujours le même. En mathématiques, ceci n'est tout simplement pas
available. It would detract from the theory of, in
possible. Ça entraverait la théorie, en
mathematics and in fact would, could damage this theory by breaking laws.
et en fait pourrait endommager cette théorie en enfreignant les lois.
Let's look at another example. Strings.
Prenons un autre exemple. Chaînes de caractère.
So most programming languages have strings.
La plupart des langages de programmation ont des chaînes.
And they would also define a concatenation operator.
Et il définissent aussi un opérateur de concaténation.
Let's wite that ++ here. And one of the laws for concatenation is
Nous allons notez cela par ++ ici. Et une des lois pour la concaténation est
that it's associative. So, a++b with parents to the left, ++c is
qu'elle est associative. Ainsi, (a ++ b)++c avec les parenthèses vers la gauche, est
the same as, as a++ b ++ c, with parents to the right.
identique à a ++ (b ++ c) avec les parenthèses vers la droite.
But again, the theory does not define an operator to change a sequence element,
Mais encore une fois, la théorie ne définit pas un opérateur qui permet de modifier un élément
while keeping the sequence the same. This one actually, some languages do get
de la séquence tout en gardant la séquence identique. Certains langages de programmation
right. For instance, in Java, the type of strings
l'ont bien fait. Par exemple, en Java, le type de chaînes de caractères (String)
is immutable. It also does not give you an operator to
est immuable. Java ne donne également pas la possibilité de
change a character in the string while keeping the string the same.
changer un caractère dans la chaîne tout en gardant la chaîne identique.
So these were observations about theories in mathematics.
Il s'agissait donc d'observations au sujet des théories mathématiques.
What are the consequences for programming? Well, if you want to implement high level
Quelles conséquences pour la programmation ? Si vous souhaitez mettre en œuvre des
concepts following the mathematical theories, you find that there's really no
concepts de haut niveau suivant les théories mathématiques, vous trouverez qu'il y a vraiment
place for mutation. First the theories do not admit they don't
aucune place pour la mutation. Tout d'abord les théories n'admettent pas qu'il puisse y avoir
have a mutation operator, and second if you add it, then it could.
un opérateur de mutation, et deuxièmement si vous l'ajoutez, alors il pourrait
In fact, destroy useful laws in the theory.
en effet détruire les lois utiles à la théorie.
And that leads to a new style of programming, where we say, well, we want
Et cela nous amène à un nouveau style de programmation, où nous voulons
to concentrate in defining these theories. So, operators, which quote in the mp,
nous concentrer sur la définition de ces théories. Ainsi, les opérateurs sont
expressed as functions. We want to avoid mutations.
exprimés sous forme de fonctions. Nous voulons éviter des mutations.
And if we are going to do without something, we want to gain something else.
Et si nous allons renoncer à quelque chose, nous voulons gagner quelque chose d'autre.
The things we gain is to get powerful race traps, tracked and compose functions.
Les choses que nous gagnons, c'est d'obtenir de puissantes fonctions composées et suivies.
So, a start of function programming means avoid mutations.
Ainsi, un début de programmation fonctionnelle signifie éviter les mutations.
Get new ways to abstract and compose functions.
Trouver de nouvelles façons de faire obstruction et de composer des fonctions.
In fact, there are two ways to look at functional programming, a restricted one
En fait, il y a deux façons de regarder la programmation fonctionnelle, une limitée
and a more general one. In the restricted sense, functional
et une plus générale. Au sens plus restreint, la
programming just means programming without mutable variables, without assignments to
programmation fonctionnelle signifie programmation sans variables mutables,
those variables, without loops and the other imperative control structures.
sans affectations à ces variables, sans boucles et les autres structures de contrôle impératif.
So it takes a lot of things away. In the more general sense, functional
Si on enlève beaucoup de choses. Dans le sens plus général, la
programming means focusing on the functions in the program.
programmation fonctionnelle signifie mettre l'accent sur les fonctions du programme.
So, in a sense, it gives you new capabilities to work with these functions.
Ainsi ça vous donne de nouvelles possibilités pour travailler avec ces fonctions.
In particular, functions can be values that are produced, consumed and composed.
En particulier, les fonctions peuvent être des valeurs qui sont produites, consommées et
All this can be done in any programming language.
composées. Tout ceci peut être fait dans n'importe quel langage de programmation.
But it becomes much easier in a functional language.
Mais ça devient beaucoup plus facile dans un langage fonctionnel.
So then we can also look at functual languages in a restricted sense or in a
Alors nous pouvons aussi regarder les langages fonctionnels au sens plus restreint
more general sense. In the restricted sense then a functual
ou au sens le plus large. Dans le sens restreint un langage de programmation fonctionnelle
programming language is one which does not have an immutable variables assignments or
est celui qui n'a pas une affectation de variables immuables ou
imperative control structure and in the wider sense the functual programming
de structures de contrôle impératives et, dans un sens plus large, un langage de
language is one with that enables the construction of elegant programs that
programmation fonctionnelle permet la construction de programmes élégants qui
focus on the functions. In particular functions in a functual
mettent l'accent sur les fonctions. En particulier, les fonctions dans un langage
programming language or first class citizens.
de programmation fonctionnelle sont des citoyens de première classe.
What does it mean? It means that essentially you can do with
Qu'est-ce que cela signifie ? Cela signifie essentiellement que vous pouvez faire avec
a function that you could do with any other piece of data so.
une fonction ce que vous pourriez faire avec n'importe quel autre morceau de données.
You can define a string anywhere you should be able to define a function
Vous pouvez définir une chaîne n'importe où, vous devriez être en mesure de définir une
anywhere including inside other functions. Like any other value, you should be able
fonction n'importe où, y compris à l'intérieur d'autres fonctions. Comme n'importe quelle
to pass a function as a parameter to another function and return it f-, as a
autre valeur vous devriez pouvoir passer une fonction en tant que paramètre à une autre
result from a function. And as for other values, there will be a
fonction et la retourner comme résultat d'une fonction. Et comme pour les autres valeurs, il y
set of operators to compose functions into greater functions.
aura un jeu d'opérateurs pour composer des fonctions dans des fonctions plus grandes.
So what are some functional programming languages?
Quelles sont donc les langages de programmation fonctionnelle ?
In the restricted sense, there are not many.
Au sens plus restreint, il n'y en a pas beaucoup.
There are some subsets, such as Pure Lisp or Haskell without the IO monad, or unsafe
Il existe certains sous-ensembles, tels que Pure Lisp ou Haskell sans les monades et
perform IO. There's an experimental language FP.
unsafeIO. Il y a un langage expérimental FP.
That was the one that Backus proposed. And there are some domain specific
C'est celui qu'a proposé Backus. Et il y a des langages de domaines spécifiques
languages, mostly in the XML domain. So examples are XSLT, XPath, or XQuery.
surtout dans le domaine XML. Exemples : XSLT, XPath ou XQuery.
In the wider sense, we will see the Lisp family of languages, starting with Lisp
Au sens large, nous allons voir la famille Lisp en commençant par Lisp
with prominent dialect Scheme, Record and Clojure.
avec le dialecte éminent Scheme, Racket et Clojure.
The ML family that has SML or Caml, F#, has the most popular variants, Haskell.
La famille ML de SML ou Caml, F#, à les variantes plus populaires : Haskell.
The full language, Scala. And also Smalltalk or Ruby, so you might
Le langage complet, Scala. Et aussi Smalltalk ou Ruby, alors vous pourriez
be surprised to see the last ones in the list of, of functional languages because
être surpris de voir ce dernier dans la liste des langages fonctionnels, car
they generally count as object oriented languages.
il compte en général comme langage orienté object
But since both of these languages have a construct of blocks, which are essentially
Mais puisque les deux de ces langues ont une construction de blocs, qui sont essentiellement
first class function values that we can pass around, I think it's fair to also
les valeurs de fonction de première classe que nous pouvons transmettre autour, je pense qu'il est juste d'également
adopt them in the functional family. Another example of that would be Java
les adopter dans la famille fonctionnelle. Un autre exemple de cela serait Java
Script, which has, is similar capabilities.
Script, qui a des fonctionnalités similaires.
So if you look at the history of functional programming languages, we find
Ainsi, si vous regardez l'histoire des langages de programmation fonctionnelle, nous trouver
that they date back to almost the beginning of programming languages in
qu'ils remontent à presque le début de la programmation langues dans
general. The first functional language was LISP,
générales. Le premier langage fonctionnel était LISP,
invented by McCarthy at the end of the 1950s.
inventé par McCarthy à la fin des années 1950.
Then there was a lot of activities in the 1970's and'80s with, ML, FP, Scheme, Small
Puis il y eu beaucoup d'activités dans les années 1970 et 1980 avec, FP, Scheme, ML,
Talk, Standard ML. Reaching into the'90s with Haskell and
Smalltalk, Standard ML. On atteint les années 90 avec Haskell et
Erlang. Later languages include OCML, 2000, Scala,
Erlang. Les languages plus tardifs incluent OCML en 2000, Scala en
2003. F sharp 2005 and Clojure, 2007.
2003. F# en 2005 et Clojure en 2007.
So, to find out more about function programming, I recommend this book,
Pour en savoir plus sur la programmation fonctionnelle, je recommande ce livre :
Structure and Interpretation of Computer Programs, by Harold Ibelson and Gerald
"Structure and Interpretation of Computer" par Harold Abelson et Gerald
Susman. The second edition appeared at MIT Press
Sussman. La deuxième édition est parue au MIT Press
in'96. That book is an absolute classic when it
en 96. Ce livre est un classique absolu quand il
comes to function programming. Many parts of our course and also the
s'agit de la programmation fonctionnelle. De nombreuses parties de notre cours, ainsi que des
quizzes are based on it. But we change the language from Scheme to
exercices reposent sur ce livre. Mais nous changeons le langage de Scheme à
Scala. If you want to find out more about Scala
Scala. Si vous voulez en savoir plus sur Scala
then I have to recommend my own book of course.
alors je dois recommander mon propre livre bien sûr.
It's called Programming in Scala by myself, Lex Spoon, and Bill Venners.
"Programming in Scala" par moi-même, Lex cuillère et Bill Venners.
Its also appears in second edition at Artima Press 2010.
Il y a également une deuxième édition à Artima presse 2010.
And that's in a sense the standard language introduction for Scala and
Et c'est en quelque sorte l'introduction du langage standard pour Scala et
standard language reference. So then, many other books published about
une référence du langage standard. Alors, beaucoup d'autres livres publiés sur
functional programming in general, and scala in particular.
la programmation fonctionnelle en général et Scala en particulier.
I only pick out three to recommend. But there would be many other choices as
J'ai choisi seulement trois à recommander. Mais il y aurait beaucoup d'autres choix.
well. First recommendation is Scala For The
Première recommandation est "Scala for the impatient",
Impatient, by Cay Horstmann. That gives a fast paced introduction for
par Horstmann Cay. C'est une introduction au rythme rapide pour
people who already know Java well. The second one is the O'Reilly book,
des personnes qui connaissent déjà bien le Java. Le second est le livre O' Reilly,
Programming in Scala. And the third one is called Scullah in
"Programming in Scala". Et le troisième est appelé "Scala in depth"
Depth by Josureth. That's the name.
de Josh Suereth. C'est le nom.
Implies that book goes quite a bit further than the other introductory text.
ça implique que livre va un peu plus loin que l'autre texte d'introduction.
You can find links to all of these books on the course site.
Vous pouvez trouver des liens vers tous ces livres sur le site du cours.
So if I open up the course site, and go to additional resources.
Donc si j'ouvre le site du cours et je vais vers "autres ressources".
And I see the text, the links for all the books here, and quite a few of them are
Je vois le texte, les liens pour tous les livres sont ici, et bon nombre d'entre eux sont
actually available online, either as the full text or in parts.
actuellement disponibles en ligne, en texte intégral ou en morceaux.
Now I've given you a quick introduction to functional programming, and why it
Je vous ai donné une brève introduction à la programmation fonctionnelle et en quoi
matters. I've stressed that there are simpler
c'est imporant. J'ai souligné que ça permet des raisonnement plus simples
reasoning principles, and better modularity.
et une meilleure modularité.
But there's actually a third reason why functional programming is becoming
Mais il n'y a réellement une troisième raison pour laquelle la programmation fonctionnelle
increasingly popular. And that's because it's very good for
est de plus en plus populaire. C'est parce que c'est très bien pour
exploiting parallelism on multi call and cloud computing.
l'exploitation du parallélisme sur les machines multi-core ou ce qu'on appelle le cloud computing.
To find out more about this third aspect, there's actually a video that I gave last
Pour en savoir plus sur ce troisième volet, il y a en fait une vidéo que j'ai donné l'année
year at the OSCON Java conference. The video's called, Working Hard to Keep
dernière à la Conférence Java. La vidéo s'appelle "Working Hard to Keep it Simple".
it Simple. And you get that also from the site.
Et vous l'obtiendrez également sur le site.
So, you find the slides of the video here. And, and to talk.
Ainsi, vous trouverez les slides de la vidéo ici.
You find here. I recommend that you go now to that talk
Vous trouverez ici. Je recommande que vous alliez maintenant sur ce "talk"
to find out a little bit more about Scala what its role is, what its purpose is, and
pour en savoir un peu plus à propos de Scala, quel est son rôle, ce que ça vise, et
why functional programming is important for parallelism and concurrency.
pourquoi la programmation fonctionnelle est importante pour le parallélisme et la
After you've done that, you can come to the next lecture, where we are going to do
simultanéité. Après que vous ayez fait cela, vous pouvez venir à la prochaine leçon
some Scala programming.
où nous allons faire un peu de programmation en Scala.
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