Алгоритмы и алгоритмические языки

2023/2024

Учебный год

RUS

Обучение ведется на русском языке

7

Кредиты

Кто читает:

Базовая кафедра «Системное программирование» Института системного программирования им. В.П. Иванникова РАН (ИСП РАН)

Статус:

Курс обязательный

Когда читается:

1-й курс, 1-3 модуль

Преподаватели

Алейник Владислав Владимирович

Белеванцев Андрей Андреевич

Егоров Данила Игоревич

Иконникова Мария Кирилловна

Малышев Никита Евгеньевич

Терлыч Никита Андреевич

Программа дисциплины

Аннотация

Курс является первой частью годового базового курса программирования, целью которого является заложить системные основы понимания архитектуры компьютера, основ теории алгоритмов, базовых алгоритмов и структур данных. В качестве языка программирования для этого используется язык С. Изучаются самые вводные понятия теории алгоритмов (формализации алгоритмов, алгоритмическая неразрешимость, универсальный вычислитель), язык программирования С, а также основные структуры данных (списки, деревья, хеш-таблицы) и соответствующие алгоритмы (сортировка, поиск). Кроме того, в третьем модуле изучаются основы языка С++.

Цель освоения дисциплины

• ● Знать базовые понятия теории алгоритмов
• ● Знать основы языка С, в том числе утилиты сборки – компилятор, компоновщик
• ● Знать базовые алгоритмы и структуры данных
• ● Научиться писать и отлаживать программы на С, понимать, какие структуры данных использовать, какова сложность работы с ними
• Знать основы языка С++, базовые типы данных, основные понятия объектно-ориентированного программирования и их реализацию в С++: пространства имен, классы, методы, конструкторы и деструкторы, механизмы наследования.

Планируемые результаты обучения

• Знания основы языка С
• Знать основы языка С++

Содержание учебной дисциплины

• Цели и задачи курса. Характеристика разделов курса.
• Структура программного файла. Системные библиотеки и их использование. Описание Си-машины. Типы данных языка Си.
• Приведение типов при вычислении выражений (явное и неявное). Операторы: выражение-оператор, составный оператор, условный оператор, оператор выбора, циклы, оператор перехода.
• Обработка строк. Операция sizeof. Указатели. Адресная арифметика.
• Возврат из функции. Рекурсия. Хвостовая рекурсия. Встраивание функций. Указатели на функцию.
• Схема компиляции программ на языке Си. Препроцессор. Директивы препроцессора. Динамическое выделение и освобождение памяти.
• Инструменты поиска ошибок с динамической памятью. Представление данных с плавающей точкой. Стандарт IEEE 754.
• Организация типа данных «стек» на динамической памяти. Реализация стека как библиотеки. Использование стека для построения обратной польской записи.
• Простейшие алгоритмы сортировки (выбором, вставками, обменами). Оценка сложности алгоритмов сортировки.
• "Прошитое" двоичное дерево и его обход. Двоичные деревья поиска и операции над ними.
• Красно-черные деревья, их высота и вставка в красно-черное дерево.
• Хеширование. Хеширование цепочками.
• C++. Сборка бинарных файлов
• С++. Типы данных
• C++. Процедуры
• С++. Объектно-ориентированное программирование.

Элементы контроля

• Самостоятельная работа
  Две самостоятельные работы в модуле.
• Контрольная работа
  Одна контрольная работа в 1-м модуле. Две контрольные работы во 2-м модуле.
• Домашние задания
  По три домашних задания в 1-м и 2-м модулях.
• Экзамен по 1/2 модулям
  Экзамен состоит из нескольких задач (обычно между 8 и 12). Каждая задача оценивается в некоторое количество баллов. Оценка за экзамен вычисляется как сумма баллов по всем решенным задачам, поделенная на сумму баллов по всем задачам.
• С++. Семинарские занятия. Домашняя работа 1.
  Релизация проекта на С++ "Длинная арифметика"
• С++. Экзамен
• С++. Семинарские занятия. Домашняя работа 2.
  Реализация проекта на С++ "Эмулятор CPU"

Промежуточная аттестация

• 2023/2024 учебный год 2 модуль
  П = 0.4 х ЭКЗ + 0.3 х КР + 0.3 х ДЗ, если ЭКЗ >= 0.3 Если ЭКЗ < 0.3, то П = ЭКЗ Результат = Округление(П * 10)
• 2023/2024 учебный год 3 модуль
  0.35 * С++. Семинарские занятия. Домашняя работа 1. + 0.35 * С++. Семинарские занятия. Домашняя работа 2. + 0.3 * С++. Экзамен

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

• Керниган, Б. В. Язык программирования C : учебник / Б. В. Керниган, Д. М. Ричи. — 2-е изд. — Москва : ИНТУИТ, 2016. — 313 с. — Текст : электронный // Лань : электронно-библиотечная система. — URL: https://e.lanbook.com/book/100543 (дата обращения: 00.00.0000). — Режим доступа: для авториз. пользователей.

Рекомендуемая дополнительная литература

• Алгоритмы : построение и анализ, 2-е изд., 1290 с., Кормен, Т., Лейзерсон, Ч., Ривест, Р., Штайн, К., 2012