Detail předmětu

Funkcionální a lifetime programování

FIT-FLPAk. rok: 2025/2026

Praktické aplikace a širší úvod do lambda kalkulu v prostředí funkcionálních programovacích jazyků. Problematika vlastnictví dat a jejich doby života (lifetime) v kontextu programovacího jazyka rust. V rámci funkcionálního programování jsou diskutovány abstraktní datové typy, použití rekurze a indukce, práce se seznamy a nekonečnými datovými strukturami v jazyce Haskell. V rámci seznámení s jazykem rust se diskutuje problematika programování v prostředí jazyka s plně deterministickou a automatickou správou paměti.

Proč je předmět vyučován

Čistě deklarativní programovací jazyky jsou fenomén, který umožňuje získat na řadu problémů nový pohled a tak i získat nová, neotřelá řešení. Jazyk rust nabízí vysoký výkon a práci ve více vláknech při automatické správě paměti plně kompilovaného jazyka.

Podmínky zápočtu

Student musí během semestru získat alespoň 20 bodů ze 40 možných, krom toho musí získat

  • alespoň 4 body z projektu na funkcionální programování (z 12 možných) a
  • alespoň 3 body z projektu na programování v jazyku rust (z 8 možných).

Pokud bude odhaleno plagiátorství nebo nedovolená spolupráce na projektech, či u půlsemestrální zkoušky, zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Dr. Ing. Dušan Kolář

Zajišťuje ústav

Ústav informačních systémů (UIFS)

Vstupní znalosti

Způsoby zpracování (analýza, vyhodnocení/interpretace/překlad) programovacích jazyků, základní pojmy a zkušenosti z programovacích jazyků a jejich užití.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

  • Půlsemestrální zkouška, u které neexistuje náhradní, či opravný termín.
  • Vypracování 2 projektů v průběhu semestru a jejich odevzdání ve stanoveném termínu.

 

  • Půlsemestrální zkouška - písemná, formou otázek a úkolů, neexistuje náhradní/opravný termín - 20 bodů.
  • Vypracování projektů - 2 projekty, jeden ve funkcionálním programovacím jazyku a druhý v programovacím jazyku rust - jednoduché programy, dle zadání - 20 bodů celkem.
  • Závěrečná zkouška - písemná, formou otázek a úkolů, 2 opravné termíny (60 bodů - pro získání bodů ze zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 25 body, v opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body).

Učební cíle

Zvládnutí principů funkcionálního programování a programovacího jazyka ruist jak prakticky tak i z pohledu formálních základů, které jsou při použití obou paradigmat využívány.

Studenti získají základní znalosti a praktické zkušenosti ve funkcionálním programování, což je významná kategorie deklarativního programování. Kromě toho obdrží základní informace o teoretických základech tohoto paradigmatu a způsobu implementace.

Užití a zvládnutí rekurze pro algoritmizaci.

Práce s dobou života data a principy vlastníka pro dosažení maximálního výkonu u kompilovaného programovacího jazyka s plně automatickou a deterministickou správou paměti.

Základní literatura

Klabnik, S., Nichols, C., Krycho, C., et al: The Rust Programming Language, Online, 2025, dostupné z: https://doc.rust-lang.org/book/ . [citováno 2025-12-04] (EN)
Lipovača, M.: Learn You a Haskell for Great Good!, No Starch Press, 2011, ISBN-13: 978-1-59327-283-8 (EN)

Doporučená literatura

Bieliková, M., Návrat, P.: Funkcionálne a logické programovanie, Vydavateĺstvo STU, Vazovova 5, Bratislava, 2000.
Jones, S.P.: Haskell 98 Language and Libraries, Cambridge University Press, 2003, p. 272, ISBN 0521826144
Klabnik, S., Nichols, C., Krycho, C., et al: The Rust Programming Language, Online, 2025, dostupné z: https://doc.rust-lang.org/book/ . [citováno 2025-12-04]
Podklady k přednáškám (slajdy, ukázky, ...)
Thompson, S.: Haskell, The Craft of Functional Programming, ADDISON-WESLEY, 1999, ISBN 0-201-34275-8

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program MITAI magisterský navazující

    specializace NSEC , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NNET , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NMAL , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NCPS , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NHPC , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NVER , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NIDE , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NISY , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NEMB do 2023/24 , 0 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NSPE , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NEMB , 0 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NBIO , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NSEN , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NVIZ , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NGRI , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NADE , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NISD , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu
    specializace NMAT , 1 ročník, letní semestr, povinný, základní teoretický předmět profilujícího základu

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Dr. Ing. Dušan Kolář

Osnova

  1. Úvod do funkcionálního programování
  2. Lambda kalkul
  3. Programovací jazyk Haskell, úvod, práce se seznamy
  4. Uživatelské datové typy, typové třídy a pole v jazyce Haskell
  5. Vstupy/výstupy v jazyce Haskell - typové třídy IO a Monad
  6. Dokazování ve funkcionálním programování
  7. Denotační sémantika, implementace funkcionálních jazyků
  8. Rust, úvod, skrývání, složené datové typy
  9. Řízení toku výpočtu, vlastnictví
  10. Slices a další datové struktury
  11. Balíky, vestavené datové kolekce
  12. Chyby a generické typy
  13. Doba života (lifetime), diskuse, závěr

Cvičení na počítači

12 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radek Hranický, Ph.D.
Ing. Daniel Poliakov

Osnova

  1. Haskell - základní rysy jazyka, rekurze, seznamy, částečná aplikace, funkce vyššího řádu (map, filter, foldX), ukázka práce s nekonečným seznamem, zkrácené vyhodnocování
  2. Haskell - datové typy, monády, vstup/výstup
  3. Haskell - demonstrační cvičení - konstrukce jednoduchého interpretru s pomocí knihovny Parsec
  4. Rust - cargo, skrývání, složené typy, tok řízení, slices
  5. Rust - datové struktury, balíky, vestavěné kolekce
  6. Rust - generické typy, doba života (lifetime)

Projekt

14 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Radek Hranický, Ph.D.
Ing. Daniel Poliakov

Osnova

  1. Jednoduchý program v jazyce Haskell (Hugs, GHC, GHCi).
  2. Jednoduchý program v jazyce Rust (cargo).