2024 - Programação Funcional (MCCC015-23)

Turmas: DA1MCCC015-23SA e NA1MCCC015-23SA
Professor: Emilio Francesquini
E-mail: e.francesquini@ufabc.edu.br

1 Avisos

2 Informações Gerais

Esse oferecimento da disciplina será completamente presencial, incluindo aulas, plantões e avaliações. Contudo, o professor poderá responder a eventuais questionamentos e dúvidas no servidor do Discord no canal da disciplina cujo endereço está disponível abaixo.

Todo o material das aulas é disponibilizado online segundo a Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial 4.0 Internacional (CC-BY-NC).

Inscreva-se o quanto antes no servidor do Discord da disciplina (https://discord.gg/JSgnfdE). Todos os anúncios e comunicações serão feitos por lá.

Figure 1: Servidor do Discord da disciplina.

Figure 1: Servidor do Discord da disciplina.

Teremos Quizzes quinzenais, feitos em sala de aula com exercícios sobre o conteúdo apresentado. As entregas destes quizzes serão consideradas como uma avaliação e deverão ser feitas durante a aula. As notas dessas atividades serão utilizadas para a composição da média final. Teremos também dois projetos de programação que serão usados para compor a nota final. Veja mais sobre o critério de avaliação aqui.

2.1 Horário e local das aulas

Turma Quarta Sala Sexta Sala
DA1MCCC015-23SA 10h-12h A-108-0 08h-10h A-108-0
NA1MCCC015-23SA 21h-23h A-108-0 19h-21h A-108-0

2.2 Atendimento

  • Presencial

    • Nos horários listados abaixo não é preciso confirmar ou marcar, apenas apareça! :-)
    • Quarta-feira, das 20:00 às 21:00, Sala 509-2.
    • Sexta-feira, das 10:00 às 11:00, Sala 509-2.
    • Agendado por e-mail
      • Verifique minha agenda e sugira pelo menos dois possíveis horários!
    • Em sala de aula - Após as aulas

  • Online

3 Sobre a Disciplina

MCCC015-23 Programação Funcional

  • TPEI 4-0-0-4
  • Recomendação: Algoritmos e Estrutura de Dados I; Programação Estruturada; Processamento da Informação

Objetivos

Apresentar noções básicas e intermediárias sobre paradigma funcional não-tipado (cálculo lambda) e tipado. Ensinar os conceitos fundamentais como funções, recursão, recursão de cauda, sistemas de tipos, álgebra de tipos, polimorfismo, funções de alta ordem, abstração, tratamento de efeitos colaterais, e conceitos elementares da teoria dos tipos e das categorias aplicados na programação funcional. Para tanto, será utilizada uma linguagem estritamente funcional moderna ou que estimule o uso dos conceitos desse paradigma.

Conteúdo Programático

Paradigma funcional e imutabilidade. Cálculo lambda. Funções, recursão, recursão de cauda. Funções de alta ordem e currying. Tipos de Dados Algébricos. Polimorfismo ad-hoc e paramétrico. Semigrupos e monoides. Funtores e mônadas. Tratamento de efeitos colaterais com mônadas. Estruturas de dados funcionais.

Fonte: Catálogo de Disciplinas 2023/2024

4 Datas Importantes e Avaliações

ATENÇÃO - A prova de recuperação será feita durante as duas primeiras semanas do Q3, com a data a ser combinada com os interessados.

4.1 Avaliações escritas (Quizzes quinzenais)

  • Quiz 1 - 10/07/2024 - Cálculo Lambda
  • Quiz 2 - 24/07/2024 - Haskell Básico
  • Quiz 3 - 07/08/2024 - ADTs
  • Quiz 4 - 21/08/2024 - Monoids, Functors, Applicatives, Traversable
  • Quiz 5 - 04/09/2024 - Mônadas (Parte 1)
  • Quiz 6 - 13/09/2024
  • Quiz Substitutivo - 13/09/2024

Listas de exercícios para estudos:

Exemplos dos exercícios que podem cair nos quizzes podem ser vistos nas playlists com a resolução de todas as listas dadas nos oferecimentos anteriores da disciplina podem ser encontradas aqui:

4.2 Projeto de programação

  • Projeto 1 - 04/08/2024 \(\to\) 18/08/2024
    • Link para entrega: https://classroom.github.com/a/OtqBkTFh
    • ATENÇÃO : A data no GitHub é até dia 21/08/2024, MAS essa é data máxima para entrega com atraso (ou seja, valendo 50%). Para garantir nota valendo 100% você precisa fazer o commit e push até no máximo às 23:59 do dia 18/08/2024.
  • Projeto 2 - 08/09/2024 \(\to\) 15/09/2024 $→ 18/09/2025
    • Link para entrega: https://classroom.github.com/a/hgkzo6_D
    • ATENÇÃO : A data no GitHub é até dia 18/09/2024. MAS essa é data máxima para entrega com atraso (ou seja, valendo 50%). Para garantir nota valendo 100% você precisa fazer o commit e push até no máximo às 23:59 do dia 15/08/2024.

  • O projeto pode ser feito em grupos de no máximo 3 pessoas

    • Apenas um dos integrantes do grupo deve fazer o upload do projeto para o GitHub e deve estar bem claro quais são os integrantes da equipe no relatório.

  • Todos os commits e o push final devem ter sido feitos até no máximo às 23h59 do respectivo dia de entrega..

    • Atenção, caso ocorram/commits/pushes após o prazo, será considerada apenas a última versão para avaliação. Caso o último esteja com atraso > 3 dias, então será considerado o último commit até 3 dias (valendo no máximo 5).
    • Entregas em atraso (no EP1) sofrerão descontos conforme a tabela abaixo. Para o EP2 não serão aceitas entregas em atraso .
      Dias em atraso Nota máxima
      1 dia 7
      2 dias 6
      3 dias 5
      >3 dias 0

  • No mesmo repositório do seu código, deverá haver um relatório de no máximo 1 páginas (em PDF! nada de .md, .docx, .odt, ou qualquer outro formato da moda…) descrevendo:

    • Qual é o seu projeto
    • Como utilizar (se for qualquer coisa diferente de stack run) o seu código
    • Dificuldades, surpresas e destaques do seu código

  • O seu relatório também deverá conter obrigatoriamente um link para um vídeo que:

    • Esteja abrigado no Youtube (ou qualquer serviço semelhante)
    • Seja privado/não listado e disponível apenas àqueles com o link
    • Tenha no máximo 3 minutos (ou seja, <= 180 segundos). Sem exceções.
    • Mostre a compilação, o uso e uma apresentação do código do projeto

  • Durante a correção o professor pode pedir por esclarecimentos adicionais.

**Que tipos de projetos serão aceitos? **

Lembre-se que você terá o quadrimestre todo para entregar o seu projeto final, em duas etapas. Logo é esperado que o seu projeto reflita um esforço de desenvolvimento compatível com o prazo disponível.

Como exemplo, em oferecimentos anteriores da disciplina tivemos alunos que implementaram jogos (inclusive dois deles que implementaram um clone completo do Pac-Man), algoritmos de IA e aprendizado de máquina e avaliações de desempenho, paralelizações de algoritmos clássicos, ferramentas completas para sincronização de arquivos, clientes de e-mail, servidores de banco de dados com suporte para SQL,…

Caso esteja com dúvidas se a sua ideia é o suficiente para um projeto final que será bem avaliado converse com o professor o quanto antes!

E, caso esteja sem ideias, veja a seguinte proposta de Projeto e os projetos de exemplo feitos pelos alunos nos oferecimentos anteriores.

5 Projetos de exemplo de oferecimentos anteriores

  • Haskeroid - Por Artur Henrique Allen Santos

  • Pac-Man - Por Edson Gomes Martinelli e Rafael Akio Shishito Matos

  • Pac-Man: Get the Curry - Por Jair Edipo Jerônimo e Michelle Kaori Hamada

  • Tetris I - Por Bárbara Dias de Sena

  • Tetris II - Por Fabio Luis Arruda Fernandes

  • Xadrez - Por Eduardo Castilho Ferreira

6 Aulas

A disciplina será completamente presencial. Contudo, o material da disciplina mantém uma boa interseção com os oferecimentos anteriores da disciplina que foram online. Os vídeos e material escrito destas aulas está disponível online no seguinte endereço:

http://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell

A playlist com todos os vídeos das aulas teóricas do curso pode ser encontrada aqui:

https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqJ25sVTLcMhxsE0Hci58mpQ

Para facilitar, na tabela abaixo você encontra os assuntos juntamente com links diretos para o conteúdo e vídeos.

Semana Tópico Material de Estudo Playlist
1 Preparando o ambiente https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/00.bootstraping/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqLedblNsncIUfk3cHv_FS7O
1 Paradigmas de programação https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/01.paradigmas/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqIZ_ih1mSoc1roCZGIfj8-t
2 Cálculo Lambda https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/02.lambda/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqKPbnSblJ_fxNIFRgEoI-7_
2 Conceitos Básicos - Parte 1 https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/03.haskell.basico.1/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqLlCPN9vbDIc8FAKhG-RfbM
2 Conceitos Básicos - Parte 2 https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/04.haskell.basico.2/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqLlCPN9vbDIc8FAKhG-RfbM
3 QuickCheck https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/05.quickcheck/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqJ25sVTLcMhxsE0Hci58mpQ
3 Funções de Alta Ordem https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/06.higher.order/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqLBLt6oXFVBaloU7-xZsV-v
4 Tipos de Dados Algébricos https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/07.adt/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqJWdfiLuMsIm_4ag3fJjHTo
5 Monoid e Foldable https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/08.monoids.foldable/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqIzShhLgcVVti0d0kAaJMWC
5 Functor https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/09.functors/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqKtSdeBAjz0GOM_3oq3pP8-
6 Applicative Functor e Traversable https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/10.applicatives.traverse/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqLyKtl_Cnx0g_H4Bk686e4Y
7 Monads - Parte 1 https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/11.monads/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqLW_mPtIpVA8qHpuQ3YbnVO
8 Monads - Parte 2 https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/11.monads/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqIl6y3FydOuEjFMH6jp7ROm
9 Avaliação Preguiçosa https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/12.laziness/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqJwLa9rY-bT_B9-EmtaiPT0
9 Haskell Paralelo https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/13.paralelismo/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqJ1jteUbGOHfBycg5NM9thq
10 Programação Concorrente https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/haskell/14.concorrencia/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqKz0Jw8RTA2epq8VimzSqGp
10 Estruturas de dados funcionais e persistência https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/estruturas-de-dados//01.persistencia/ https://www.youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqIOxQzCMsK3zciIXxxgzlcG
11 Árvores: Roseiras e Rubro-Negras https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/estruturas-de-dados//02.arvores/ https://youtube.com/playlist?list=PLYItvall0TqLE8OELzykHZOn7LaKu6-Ze
12 Heaps funcionais https://haskell.pesquisa.ufabc.edu.br/estruturas-de-dados//03.heaps/

Exercícios complementares:

6.1 Materiais das aulas práticas

Em oferecimentos anteriores da disciplina, ainda haviam aulas práticas. O material dessas podem ser vistoss abaixo. Vasculhe o site em busca dos oferecimentos anteriores da disciplina em busca dos vídeos sobre sua resolução! ;)

Slides
Slides Prática 01 - Preparando o Ambiente
Slides Prática 02 - Tipos e Classes
Aula de Resolução de Exercícios
Atividade - Cifra de César
Atividade - Exercícios de recursão
Atividade - Tautologia
Atividade - Transformando Coelhos 🐇🐇 em Tomates 🍅🍅
Atividade - Monóides (Arquivo base)

7 Notas

As notas podem ser vistas aqui.

8 Critério de avaliação

Honestidade Acadêmica

Entre outros, o código de ética da UFABC estabelece em seu artigo 25 que é eticamente inaceitável que os discentes:
I - fraudem avaliações;
II - fabriquem ou falsifiquem dados;
III - plagiem ou não creditem devidamente autoria;
IV - aceitem autoria de material academico sem participação na produção;
V - vendam ou cedam autoria de material acadêmico próprio a pessoas que não participaram da produção.

Muitos ainda têm dúvidas sobre a interpretação das regras definidas pelo Código de Ética da UFABC. Por esta razão, diversos professores elaboraram um documento (disponível aqui) com vários exemplos e esclarecendo a interpretação das regras acima. Abaixo uma versão resumida. Sempre consulte o documento completo ou converse com o seu professor em caso de dúvidas!

  • Regra 1 - Você não pode enviar para avaliação um trabalho que não seja de sua própria autoria ou que seja derivado/baseado em soluções elaboradas por outros.

  • Regra 2 - Você não pode compartilhar a sua solução com outros alunos nem pedir aos seus colegas que compartilhem as soluções deles com você.

  • Regra 3 - Nos trabalhos enviados para avaliação você deve indicar eventuais assistências que você tenha recebido.

    ATENÇÃO: todos os trabalhos enviados para avaliação poderão ser verificados por um sistema automatizado de detecção de plágio.

Qualquer violação às regras descritas acima implicará:

  • Descarte dos conceitos atribuídos a TODAS as tarefas avaliativas regulares de TODOS os envolvidos, causando assim suas reprovações automáticas com conceito F .
  • Possível denúncia à Comissão de Transgressões Disciplinares Discentes da Graduação, a qual decidirá sobre a punição adequada à violação que pode resultar em advertência, suspensão ou desligamento , de acordo com os artigos 78-82 do Regimento Geral da UFABC.
  • Possível denúncia apresentada à Comissão de Ética da UFABC, de acordo com o artigo 25 do Código de Ética da UFABC.

Regulamentações relevantes:

8.1 Presença

A resolução CONSEPE nº 139 estabelece no seu Artigo 2º, § 4 que nas disciplinas presenciais, a frequência mínima obrigatória para aprovação é de 75% das aulas ministradas e/ou atividades realizadas. Alunos que não atingirem a frequência mínima receberão conceito O.

  • Abonos de faltas: Conforme descrito no portal do MEC, na educação superior não há abono de faltas . Há, contudo, casos especiais para alunos reservistas , alunos com representação na CONAES, gestantes e em dias de guarda religiosa.

  • Substituição de faltas por exercícios domiciliares: As situações em que a falta às aulas podem ser preenchidas por exercícios domiciliares são regulamentadas pelo Decreto-Lei nº 1.044, de 21 de outubro de 1969, e estendidos pela Lei nº 6.202, de 17 de abril de 1975. Nestes casos os alunos devem protocolar requerimento diretamente junto à Central de Atendimento ao Estudante da Pró-reitoria de Graduação da UFABC. A Resolução nº 25/2020 da CG dispõe o procedimento a ser seguido para o Regime de Exercícios Domiciliares na UFABC.

  • Mecanismos de avaliação substitutivos:

    • Atividades não presenciais: Não existe adiamento ou reposição de mecanismos de avaliação não presenciais (como, por exemplo, listas de exercícios) devido a faltas justificadas, afastamentos médicos, etc., uma vez que tais atividades tem um prazo de entrega extenso. Em particular, o Artigo 1º, da Resolução 227 do CONSEPE deixa claro que mecanismos de avaliação substitutivos só se aplicam a “avaliações presenciais”.
    • Atividades presenciais: No caso de ausência justificada em uma avaliação presencial (e.g., prova escrita) através de um dos comprovantes previstos na Resolução 227 do CONSEPE, o aluno terá direito a requerer uma avaliação substitutiva em uma data a ser combinada.

Regulamentações Relevantes:

8.2 Mecanismos de avaliação

A avaliação da disciplina será composta pelas seguintes notas:

  • \(M_Q\) é média dos quizzes
  • \(M_{EP}\) é a média dos exercícios programas

A \(M_Q\) será calculada como a média aritmética entre as notas dos quizzes 1 a 6 (\(Q_1\), \(Q_2\), \(Q_3\), \(Q_4\), \(Q_5\), \(Q_6\)) conforme a fórmula abaixo:

\begin{equation*} M_Q = \frac{Q_1 + Q_2 + Q_3 + Q_4 + Q_5 + Q_6}{6} \end{equation*}

Os quizzes substitutivos substituem algum quiz que tenha sido perdido (com justificativa).

A \(M_{EP}\) é a média ponderada dos dos exercícios programas (\(EP_1\) e \(EP_2\)) com pesos 2 e 3 respectivamente, conforme a fórmula abaixo:

\begin{equation*} M_{EP} = \frac{2 EP_1 + 3 EP_2}{5} \end{equation*}

A nota final (\(N_F\)) será determinada pela média harmônica ponderada de \(M_Q\) e \(M_{EP}\) com pesos 2 e 3 respectivamente, conforme a fórmula abaixo:

\begin{equation*} N_F = \frac{5}{\frac{2}{\max\{0.1, M_Q\}} + \frac{3}{\max\{0.1, M_{EP}\}}} \end{equation*}

O conceito final (\(C_F\)) será obtido de acordo com a equação abaixo:

\begin{equation*} C_F = \begin{cases} \textbf{F} ,& \text{se } N_F \in [0,0;5,0) \\ \textbf{D} ,& \text{se } N_F \in [5,0;6,0) \\ \textbf{C} ,& \text{se } N_F \in [6,0;7,0) \\ \textbf{B} ,& \text{se } N_F \in [7,0;8,5) \\ \textbf{A} ,& \text{se } N_F \in [8,5;10,0] \end{cases} \end{equation*}

Caso seja verificado ocorrência de plágio nos EPs ou nos quizzes, o aluno será automaticamente reprovado com F.

  1. Recuperação

    A resolução ConsEPE nº 182 assegura a todos os alunos de graduação com \(C_F\) igual a D ou F o direito a fazer uso de mecanismos de recuperação.

    A recuperação será feita através de uma nova avaliação escrita a ser marcada durante o Q3. A sua nota será utilizada para compor a o conceito pós-recuperação \(C_R\) conforme as equações abaixo:

    \[N_R = \frac{P_R + N_F}{2}\]

    Caso 1 \(C_F = D\):

    \begin{equation*} C_R = \begin{cases} \textbf{C} ,& \text{se } N_R \geq 6,0 \\ \textbf{D} ,& \text{caso contrário} \end{cases} \end{equation*}

    Caso 2 \(C_F = F\):

    \begin{equation*} C_R = \begin{cases} \textbf{D} ,& \text{se } N_R \geq 5,0 \\ \textbf{F} ,& \text{caso contrário} \end{cases} \end{equation*}

  1. Regulamentações Relevantes

9 Recursos Online

9.1 Grupos, listas, páginas, …

9.2 Disciplinas em Haskell

  • MCTA016-13: Paradigmas de Programação (em Haskell), UFABC. 2023, 2022, 2021, 2020, 2019, 2018.
  • CR062-Programação Funcional em Haskell, UFABC. 2019, 2018.
  • Estruturas de Dados Puramente Funcionais. 2019.
  • G51PGP: Programming Paradigms, University of Nottingham. 2019.
  • CS653: Functional Programming, Indian Institute of Technology Kanpur. 2018.
  • CIS 194: Introduction to Haskell, University of Pennsylvania. 2016, 2015, 2014, 2013.
  • … mais exemplos aqui

9.3 Leituras

9.4 Documentação

10 Bibliografia

Os principal texto utilizado neste curso será o GH Segunda Edição.

[GH]

  • Programming in Haskell. 2nd Edition.
    • Por Graham Hutton.

A primeira edição, que tem boa parte do conteúdo da segunda edição, está disponível na biblioteca:

1st Edition (antiga)

[SGS]

[ML]

  • Learn You a Haskell for Great Good!: A Beginner’s Guide.

[HIPF]

[SM]