İşlevsel Programlama (Functional Programming) Nedir?

İşlevsel programlama, kod yazımında işlevleri merkeze alan bir yaklaşımdır. Bu paradigma, veri dönüşümlerini işlevler aracılığıyla gerçekleştirir ve yan etkilerden kaçınmayı hedefler. İşlevsel programlama, kodun daha temiz, anlaşılır ve etkili olmasını sağlar.

İşlevsel programlamanın temel amacı, işlevleri birinci sınıf nesneler olarak ele almak ve bu işlevleri veri üzerinde uygulayarak sonuçları elde etmektir. Bu yaklaşım, matematiksel işlevlere benzer şekilde çalışır ve yan etkisiz olmalıdır. Yani, işlevler dış dünyaya etki etmeden sadece hesaplamalar yapmalıdır.

Temel Kavramlar

Fonksiyonlar

İşlevsel programlamanın temel taşıdır. Fonksiyonlar, girdi değerlerini alır ve çıktı üretir. Bir işlev, belirli bir mantıksal işlemi gerçekleştiren bir kod bloğudur. Örneğin, bir sayının karesini hesaplayan bir işlev veya bir listedeki elemanları filtreleyen bir işlev olabilir. İşlevler, kodun daha modüler ve anlaşılır olmasını sağlar.

Yan Etkisizlik

Yan etkisiz kod, işlevlerin dış dünyaya etki etmeden sadece hesaplamalar yapmasını ifade eder. Bu sayede kod daha güvenli ve tahmin edilebilir hale gelir. Yan etkilerden kaçınmak için işlevlerin durumsuz (stateless) olması önemlidir. Yani, işlevlerin dışarıdan erişilebilir değişkenlere bağımlı olmaması gerekmektedir.

Yüksek Seviyeli Fonksiyonlar

Yüksek seviyeli fonksiyonlar, diğer fonksiyonları veri olarak kullanma yeteneğine sahiptir. Bu sayede kod daha esnek ve modüler hale gelir. Örneğin, bir işlevi başka bir işlevin parametresi olarak iletebilir veya bir işlevi döndürebilirsiniz. Bu, işlevleri yeniden kullanılabilir ve genel amaçlı hale getirir.

Örneklerle İşlevsel Programlama

1. Haritalama (Map)

Haritalama (Map), bir liste üzerinde işlev uygulama işlemidir. Verilen bir işlevi listenin her elemanına uygulayarak yeni bir liste oluşturur. Bu sayede listenin her elemanını dönüştürebiliriz.

# İşlev: Bir sayının karesini hesaplayan fonksiyon
def kare_al(sayi):
    return sayi ** 2

# Liste: [1, 2, 3, 4, 5]
sayilar = [1, 2, 3, 4, 5]

# Haritalama işlemi: Her sayının karesini al
kareler = list(map(kare_al, sayilar))

print(kareler)  # Çıktı: [1, 4, 9, 16, 25]

2. Filtreleme (Filter)

Filtreleme (Filter), belirli koşullara uyan elemanları seçme işlemidir. Verilen bir işlevi listenin her elemanına uygulayarak, koşulu sağlayan elemanları yeni bir liste olarak döndürür.

# İşlev: Bir sayının çift olup olmadığını kontrol eden fonksiyon
def cift_mi(sayi):
    return sayi % 2 == 0

# Liste: [1, 2, 3, 4, 5]
sayilar = [1, 2, 3, 4, 5]

# Filtreleme işlemi: Çift sayıları seç
cift_sayilar = list(filter(cift_mi, sayilar))

print(cift_sayilar)  # Çıktı: [2, 4]

3. Kısmi Uygulama (Partial Application)

Kısmi uygulama (Partial Application), fonksiyonları parçalara ayırma işlemidir. Bir fonksiyonun bazı parametrelerini sabit değerlerle doldurarak yeni bir fonksiyon oluştururuz. Bu sayede daha özelleştirilmiş işlevler elde edebiliriz.

# İşlev: İki sayıyı toplayan fonksiyon
def topla(x, y):
    return x + y

# Kısmi uygulama: İlk parametreyi 5 ile doldur
topla_bes = lambda y: topla(5, y)

print(topla_bes(3))  # Çıktı: 8 (5 + 3)

Neden İşlevsel Programlama?

Kodun Daha Temiz Olması: Yan Etkilerden Kaçınma

İşlevsel programlama, yan etkisiz kod yazımını teşvik eder. Yan etkisiz kod, işlevlerin dış dünyaya etki etmeden sadece hesaplamalar yapmasını ifade eder. Bu sayede kod daha güvenli ve tahmin edilebilir hale gelir. İşlevlerin durumsuz (stateless) olması önemlidir. Yani, işlevlerin dışarıdan erişilebilir değişkenlere bağımlı olmaması gerekmektedir. Bu yaklaşım, kodun bakımını kolaylaştırır ve hataları azaltır.

# Yan etkili kod (stateful)
def toplama(a, b):
    global sonuc
    sonuc = a + b

toplama(3, 5)
print(sonuc)  # Çıktı: 8

# Yan etkisiz kod (stateless)
def topla(a, b):
    return a + b

print(topla(3, 5))  # Çıktı: 8

Paralel İşlemler: İşlevsel Programlama ile Daha Kolay Paralel İşlemler Yapma

İşlevsel programlama, paralel işlemleri daha kolay hale getirir. İşlevsel programlama yaklaşımı, işlevleri bağımsız olarak çalıştırılabilir hale getirir. Bu sayede paralel işlemler daha doğal bir şekilde gerçekleştirilebilir. Özellikle büyük veri işlemleri veya çok çekirdekli işlemcilerde performans artışı sağlar.

# İşlevsel programlama ile paralel işlem
from multiprocessing import Pool

def kare_al(sayi):
    return sayi ** 2

if __name__ == "__main__":
    sayilar = [1, 2, 3, 4, 5]
    with Pool(processes=2) as pool:
        sonuclar = pool.map(kare_al, sayilar)
        print(sonuclar)  # Çıktı: [1, 4, 9, 16, 25]