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PONTÍFICIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS Graduação em Ciência da Computação Felício Júnior Jônatas Sena Patrick Flávio Teixeira Coura Rafael Lopes Barbosa Úrsula Rosa Monteiro de Castro MIRANDA Belo Horizonte 2012 Felício Júnior Jônatas Sena Patrick Flávio Teixeira Coura Rafael Lopes Barbosa Úrsula Rosa Monteiro de Castro MIRANDA Trabalho apresentado à disciplina de Linguagens de Programação, do curso de Ciência da Computação da Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais. Professor: Marco Rodrigo Costa Belo Horizonte 2012 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO....................................................................................................... 4 2 HISTÓRICO DA LINGUAGEM.............................................................................. 5 3 LIGAÇÃO DA LINGUAGEM MIRANDA COM O ARTIGO PROPOSTO.............. 6

4 PARADIGMA FUNCIONAL................................................................................... 7 5 CARACTERÍSTICAS MAIS MARCANTES DA LINGUAGEM.............................. 8 6 PARALELO COM AS LINGUAGENS: ML, HASKELL......................................... 11 7 EXEMPLOS DE PROGRAMAS............................................................................. 14 8 CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................................... 15 BIBLIOGRAFIA......................................................................................................... 16 1 INTRODUÇÃO Miranda é uma linguagem de programação funcional desenvolvida por David Turner na Universidade de Kent Cantbury na Inglaterra. Ela é executada em sistemas operacionais Unix. A linguagem tem como características principais aavaliação tardia, tipagem fortemente polimórfica e um sistema de módulos poderoso. Normalmente programas escritos em Miranda são de 5 a 15 vezes mais rápidos do que os seus correspondentes em outras linguagens como C e Java. O Sistema Miranda proporciona um sistema interativo de programação embutido. Seu compilador trabalha em conjunto com o editor. O seu sistema de tipos permite que um alto número de erros semânticos seja detectados em tempo de compilação. 2 HISTÓRICO DA LINGUAGEM Miranda foi criada para ser uma linguagem funcional mais atraente para o mercado e para o meio acadêmico, oferecendo conceitos antes não disponíveis em linguagens funcionais como abstração e polimorfismo. Criada pelo Professor Inglês David Turner, Miranda é uma evolução das SASL e KCR (também desenvolvidas pelo Professor David) usando alguns conceitos de Hope e ML. O projeto de Miranda foi desenvolvido no laboratório da Universidade de Kent na Inglaterra entre 1985 e 1986, mas está atualmente sob o domínio da empresa Researcher Software LTD. que se tornou dona da marca “Miranda”. Miranda pode ser utilizada em uma grande gama de aplicações, mas suas principais são: prototipação rápida, ensino de linguagens funcionais, como linguagem de especificação, e pesquisa sobre o paradigma funcional. 3 LIGAÇÃO DA LINGUAGEM MIRANDA COM O ARTIGO PROPOSTO A linguagem de programação Miranda tem como característica ser uma linguagem fortemente tipada. Isso implica em dizer que cada expressão tem um tipo que pode ser deduzido em tempo de compilação e qualquer incoerência na estrutura de dados é

acusado em uma mensagem de erro em tempo de compilação. Este tipo de tipagem estática permite a detecção precoce de erros de tipo e com isso permite melhor eficiência naexecução do programa. O programador assim consegue fazer um programa mais estruturado e de fácil legibilidade. O usuário ao programar nesta linguagem consegue definir novos tipos, e este tipo pode ser polimórfico. De acordo com o artigo lido a noção de polimorfismo pode conter variáveis de tipos que são instanciados para tipos diferentes o que torna possível especificar as informações de tipo parcial que podem ser usados em instancias desses tipos. Miranda faz parte de uma geração de linguagem moderna onde a abstração de dados oferece uma maneira de melhor organização de dados. 4 PARADIGMA FUNCIONAL O paradigma de programação funcional, baseado em funções matemáticas é a base de projeto de um dos mais importantes estilos de linguagens de programação não imperativas. As funções matemáticas são correspondências biunívocas de membros de um conjunto, chamado conjunto domínio, com outro, o conjunto imagem. Uma das principais características das funções matemáticas é a ordem com que suas expressões de avaliação, elas são controladas por recursão e por expressões condicionais, não de acordo com a sequência ou repetição interativa, como ocorre em linguagens imperativas. Outra característica marcante está relacionada à manipulação de valores: ao contrário da proposta de linguagens imperativas de manipulação e operações com valores na memória a fim de gerar um resultado, as linguagens funcionais sempre retornam o mesmo valor dado um determinado parâmetro, de modo que não haja qualquer efeito colateral no resultado final, isso é denotado por transparência referencial, e torna a semântica da linguagem funcional mais simples do que as imperativas. Uma linguagem puramente funcional não utiliza variáveis ou instruções deatribuição. Isso evita de que o programador tenha que se preocupar com as células de memória do computador que esteja utilizando.

5 CARACTERÍSTICAS MAIS MARCANTES DA LINGUAGEM Miranda é puramente funcional – não há efeitos colaterais. Um programa, em Miranda é chamado de “script”, é um conjunto de equações que definem várias funções e estruturas de dados. A ordem em que as equações são dadas não é significativa em geral. Embora a linguagem seja fortemente tipada, não há declarações de tipo obrigatório. Miranda permite tipos polimórficos. Miranda é uma linguagem totalmente de ordem superior, ou seja, funções podem ser adas como parâmetros para outras funções, ou retornadas como o resultado de

alguma função. Quando se escreve “fxy” a função é analisada como “(fx)y”, o que significa que o resultado da aplicação de f a x é uma função, a qual é então aplicada a y – aplicação é feita por associatividade. A estrutura de dados mais utilizada é a lista, que em Miranda é escrito com colchetes e vírgulas. Exemplo: week_days = ["Mon", "Tue", "Wed", "Thur", "Fri"] days = week_days + + ["Sat", "Sun"] As listas podem ser acrescentadas pelo operador “++” e podem ser subtraídas pelo operador “--“. Os elementos da lista devem ser todos do mesmo tipo. A forma geral de uma compressão de lista em Miranda é [ body | qualifers ]. Quando se tem uma sequência de elementos do tipo misto chamamos de tupla. A tupla é escrita usando parênteses em vez de colchetes. As tuplas, em Miranda são similares aos registros em Pascal, e não podem ser subscritas. O o aos elementos de uma tupla é feito por correspondência de padrão. 5.1 Estrutura de Bloco Uma equação pode ter várias alternativas, o que distingue qualequação usar são o que chamamos de “guard” que ficam do lado direito da equação, logo depois de uma vírgula. Exemplo: mdc ab = mdc (a-b) b, if a>b = mdc a (b-a), if a
tempo de compilação. Os scripts podem conter declarações de tipo, que são escritas usando “::” para dizer é do tipo. O compilador é sempre capaz de deduzir o tipo de um identificador de sua equação de definição, por isso não é necessário declaração de tipo. O programador pode introduzir novos tipos, fazendo uso de “::=”. Sendo que os tipos definidos por ele podem ser polimórficos. Para analisar um objeto definido pelo programador, utiliza correspondência de padrão. Estes tipos definidos pelo programador são chamados de “tipos algébricos”, eles incluem tipos básicos de enumeração. Todos os tipos básicos de Miranda também poderiam serdefinidos usando “::=”. O programador pode introduzir um novo nome para um tipo já existente, usando “==”. 5.4 Tipos Abstratos de Dados Miranda permite a definição de tipos abstratos de dados, cuja implementação fica “escondida” do resto do programa. Exemplo: abstype stack * with empty :: stack * isempty :: stack * -> bool push :: * -> stack * -> stack * pop :: stack * -> stack * top :: stack * -> * stack * == [*] empty = [ ] isempty x = (x=[ ]) push a x = (a:x) pop (a:x) = x top (a:x) = a A definição de um tipo abstrato de dados consiste de duas partes. Primeira parte é a declaração da forma “abstype..with..”, onde é chamado a do tipo abstrato. A segunda parte é o conjunto de equações que ligam os nomes introduzidos na declaração abstype. Funciona da seguinte forma, o compilador verifica as equações de implementação do tipo abstrato e sua representação e os trato como sendo do mesmo tipo. Em todo resto do programa, o tipo e sua representação abstrata são tratados como dois tipos distintos. 6 PARALELO COM AS LINGUAGENS: ML, HASKELL | MIRANDA | ML | HASKELL | Surgiu em | 1985 | 1973 | 1990 | Criado por | David Turner | Robin Milner | Simon Peyton-Jones, Paul Hudak, et al. | Estilo de tipagem | Estática, fortemente tipada | Estática, fortemente tipada | Estática,

fortemente tipada | Influenciada por | KRC, SASL, ML | ISWIM | Miranda, ML | Influenciou | Haskell | Haskell, Miranda | C#, Python, F#, Scala | Paradigma | Funcional | Multi-paradigma: imperativo, funcional | Funcional | Tipo de Avaliação | Tardia | Normal | Tardia | Aplicação | Meio acadêmico| Bioinformatica, sistemas financeiros | Meio comercial | Comparação da implementação do Quick Sort em Miranda, ML e Haskell: MIRANDA | ML | HASKELL | qsort [] = [] qsort (a:x) = qsort [b|b<-x;b<=a] ++ [a] ++ qsort[b|b<-x;b>a] testdata = f 10 f n = concat(transpose [[0,2..2*n],[2*n-1,2*n-3..1]]) | fun filter nil elem cmp = nil | filter (x::xl) elem cmp = if (cmp(x, elem)) then x :: filter xl elem cmp else filter xl elem cmp;fun quicksort nil = nil | quicksort (pivot::xl) = let val small = filter xl pivot (op <); val medium = pivot :: filter xl pivot (op =); val large = filter xl pivot (op >); in (quicksort small) @ medium @ (quicksort large) end; | sort :: (Ord a) => [a] -> [a] sort [] = [] sort (pivot:rest) = (sort [y | y <- rest, y < pivot]) ++ [pivot] ++ (sort [y | y <- rest, y >=pivot]) | * Estilo de Tipagem Miranda, ML e Haskell apresentam o estilo de tipagem estática e são fortemente tipada. Tendo como base o artigo proposto, dizemos que essas linguagens de programação possuem tipagem estática pelo fato de que o tipo de cada expressão pode ser determinado pelo programa de análise estática e que são fortemente tipada pelo fato de que todas as expressões são do tipo consistente. * Paradigma Miranda e Haskell possuem paradigma funcional, por conta disso não apresentam efeitos colaterais. Já ML que possui um multi-paradigma, imperativo e funcional, apresenta efeitos colaterais. * Tipo de Avaliação O tipo de avaliação de Miranda e Haskell é o mesmo,que é o tipo de avaliação tardia. Esse tipo de avaliação significa que nenhuma subexpressão é avaliada até que o seu valor seja necessário. O tipo de avaliação de ML é avaliação normal, que significa que todas as subexpressões são sempre avaliadas. 7 EXEMPLOS DE PROGRAMAS

8 CONSIDERAÇÕES FINAIS Através desde trabalho podemos conhecer uma nova linguagem e ter um maior conhecimento sobre programação funcional. Como visualizamos, a grande aplicação

da linguagem Miranda atualmente tem sido no aprendizado de linguagens funcionais. Conseguimos observar que este tipo de programação tem um bom tratamento para erros, porém seu consumo de memória é relativamente alto. Ao ver todas as características desta linguagem chega-se a conclusão que se trata de uma ótima ferramenta acadêmica podendo ser uma boa ferramenta também para o meio comercial. BIBLIOGRAFIA Artigo: TURNER, David. An Overview of Miranda. Disponível em ado em 11/09/2012 Livro: SEBESTA, Robert W. Conceitos de linguagens de programação. 4. ed. Porto Alegre: Bookman, 2000. Sites: ado em 11/09/2012 ado em 17/10/2012 ado em 17/10/2012 ado em 17/10/2012 ado em 17/10/2012