FP per simulazione e modellazione

Sto per iniziare un progetto di simulazione / modellazione. So già che OOP è utilizzato per questo tipo di progetti. Tuttavia, studiare Haskell mi ha fatto considerare di usare il paradigma FP per modellare un sistema di componenti. Lasciami elaborare:

Diciamo che ho un componente di tipo A, caratterizzato da un insieme di dati (un parametro come temperatura o pressione, un PDE e alcune condizioni al contorno, ecc.) E un componente di tipo B, caratterizzato da un diverso insieme di dati (diverso o stesso parametro, PDE e condizioni al contorno differenti). Supponiamo anche che le funzioni / i metodi che verranno applicati su ciascun componente siano uguali (ad esempio un metodo Galerkin). Lo stato mutabile dell'oggetto verrebbe utilizzato per parametri non costanti.

Se dovessi usare un approccio OOP, creerei due oggetti che incapsulerebbero i dati di ciascun tipo, i metodi per risolvere il PDE (l'ereditarietà sarebbe usata qui per il riutilizzo del codice) e la soluzione al PDE.

D'altra parte, se dovessi usare un approccio FP, ogni componente verrebbe suddiviso in parti di dati e funzioni che agirebbero sui dati al fine di ottenere la soluzione per il PDE. I parametri non costanti sarebbero passati come funzioni di qualcos'altro (tempo per esempio) o espressi da un qualche tipo di mutabilità (emulazione della mutabilità, ecc.) Questo approccio mi sembra più semplice supponendo che le operazioni lineari sui dati sarebbero banali.

Per concludere, implementare l'approccio FP sarebbe effettivamente più semplice e più facile da gestire (aggiungere un diverso tipo di componente o un nuovo metodo per risolvere il pde) rispetto a quello OOP?

Vengo da un background C ++ / Fortran, inoltre non sono un programmatore professionista, quindi correggimi su tutto ciò che ho sbagliato.

Bella domanda, ho pensato in modo simile. Storicamente, il paradigma OO è nato dalla necessità di una simulazione al computer - vedi la storia di Simula - e nonostante i primi linguaggi OO come Smalltalk siano stati fatti da persone che sapevano cosa stavano facendo (ad esempio Alan Kay), OO è ora discutibilmente sovrautilizzato e porta troppa complessità accidentale .

Generalmente, i programmi in stile FP saranno più brevi, più facili da testare e più facili da modificare rispetto ai programmi OO. Come ha affermato Rob Harrop nel suo discorso, Il futuro è funzionale? , non puoi mai essere più semplice di funzioni e dati; i due si compongono all'infinito, per costruire qualunque astrazione sia necessaria. Quindi un modo per rispondere alla tua domanda (o sto semplicemente riaffermandola? :) è chiedere: Qual è la funzione di livello più alto e come appaiono i dati di input di livello più alto -> output-data? Quindi puoi iniziare a scomporre quelle funzioni "alfa" e tipi di dati nel livello successivo di astrazioni, e ripetere se necessario.

Un'altra prospettiva (non proprio le risposte) sulla tua domanda è quella di guardare questo thread (disclaimer, l'ho iniziato) su StackOverflow, alcune delle risposte sono molto interessanti: /programming/3431654/how-does- funzionale-programmazione-applica-to-simulazioni

La mia opinione a questo punto è, a meno che tu non stia modellando una situazione in cui ci sono davvero oggetti discreti che interagiscono solo in modi definiti (ad esempio un modello di una rete di computer) - e quindi mappano direttamente le capacità di un messaggio pulito, linguaggio OO del paradigma del passaggio: è più semplice utilizzare FP. Si noti che anche nella comunità di programmazione di giochi - in cui le simulazioni sono molto diffuse e i requisiti di prestazione sono fondamentali - gli sviluppatori esperti si stanno allontanando dal paradigma OO e / o utilizzano più FP, ad esempio vedere questa discussione HN o i commenti di John Carmack su FP

IMHO per quasi tutte le attività di ragionevole complessità la domanda "è uno stile FP o OOP la scelta migliore" non può essere risolta in modo obiettivo. In genere, in una situazione del genere la domanda non è "né FP o OOP", ma come combinare le parti migliori di entrambi i paradigmi per risolvere il problema.

Il problema che hai scovato sopra sembra essere molto matematico, e immagino selvaggiamente che avrai bisogno di alcune operazioni con la matrice. OOP è ottimo per la modellazione di tipi di dati astratti e il calcolo della matrice può essere facilmente implementato come "oggetti matrice" con operazioni su matrici. L'implementazione in un modo in cui tutte le operazioni di matrice fanno parte di una classe di matrice ti aiuta a tenere insieme le cose che appartengono insieme, mantenendo così una buona struttura generale.

D'altra parte, i PDE sono equazioni sulle funzioni e la soluzione potrebbe essere di nuovo funzionale. Quindi l'utilizzo di un approccio funzionale per quel tipo di "componenti" può sembrare naturale qui. Tali funzioni possono avere parametri di matrice, che mostrano un esempio di come combinare OOP e FP. Un altro esempio potrebbe essere l'implementazione di una classe di matrici, che utilizza strumenti funzionali per mappare una determinata operazione su ogni elemento della tua matrice. Quindi anche qui non è "OOP contro FP" ma "OOP combinato con FP" che ti dà i migliori risultati.