Алгоритмы и алгоритмические языки: альтернативная версия

Аннотация

TODO

Концепция

• Цели курса:
  • Заложить основы алгоритмического мышления
  • Дать эффективный язык описания алгоритмов и структур данных
  • Дать универсальный инструмент программирования
• Задачи курса:
  • Познакомить с основами теории алгоритмов
  • Привить представление об ЭВМ как алгоритмическом исполнителе команд, и о языке программирования как о формализации таких команд
  • Развить навыки составления алгоритмов и отлаживания программ на языке Python3
  • Познакомить с алгоритмами и структурами данных, используемыми при решении типовых задач

Курс состоит из пяти неравных по объёму тематических разделов:

1. Введение в теорию алгоритмов
2. Обзор языка программирования и исполнителя Pyton
3. Алгоритмические языки. Основы ЯП Python
4. Возможности ЯП Python
5. Алгоритмы и структуры данных.

Задача первого раздела — знакомя слушателей с понятием алгоритма, формальными методами записи и

Второй раздел укладывается в одно занятие, в котором даётся

Лекции

примерный почасовой план

1. Интуитивное понятие алгоритма. Свойства алгоритмов.
2. Пример исполнителя (программируемый калькулятор): данные, команды, последовательное, условное и циклическое выполнение.
3. Алгоритм как преобразование слов из заданного алфавита. Нормальные алгоритмы Маркова.
4. Машина Тьюринга. Тезис Тьюринга и принцип нормализации, их обоснование.
5. Алгоритмически неразрешимые проблемы.
6. Неразрешимость проблем самоприменимости, останова и эквивалентности алгоритмов.
7. Характеристика алгоритмических языков. Понятие трансляции. Компилируемые и интерпретируемые языки. Понятие исполнителя.
8. Алфавит, синтаксис и семантика алгоритмического языка. Описание синтаксиса языка с помощью металингвистических формул (БНФ) и синтаксических диаграмм.
9. История Python. ИКС и неформальное использование Python как калькулятора.
10. Константы-конструкторы основных скалярных объектов. Операции над объектами. Интерпретация выражения: конструирование и удаление объектов.
11. Основные типы последовательностей. Индексирование и секционирование. Множественный оператор именования, распаковка последовательностей.
12. Ссылки на объекты: имена; ссылки из составных объектов. Счётчик ссылок. Идентификаторы объектов и их сравнение.
13. Условный оператор. Блок операторов. Вложенные операторы.
14. Оператор цикла с условием. Каноническая схема цикла.
15. Старшинство операций. Логические операции. Нулевой объект типа.
16. Функции: задание и оператор вызова. Контекст выполнения, глобальное и локальное пространства имён, их перекрытие.
17. Оформление исходного кода: комментарии, строки документации, договорённости об именовании. Модернизация языка Python сообществом.
18. Пространство имён объекта: поля и методы объекта.
19. Методы последовательностей. Использование последовательностей в качестве стека.
20. Цикл с итерируемым объектом. Циклические конструкторы объектов.
21. Строковые методы. Конкатенация и разбиение строк.
22. Модуль как контейнер имён. Использование модуля. Стандартные модули. Файл как модуль. Строки документации.
23. Файловый ввод-вывод. Сериализация.

24. Взаимодействие с ОС: потоки ввода-вывода, параметры командной строки, …

25. Понятие вычислительной сложности алгоритмов в худшем случае и в среднем. Поиск и бинарный поиск в упорядоченных последовательностях.
26. Рекурсия. Достоинства, недостатки, критерий применения в Python.
27. Алгоритмы поиска с возвратами (backtracking), реализация их с помощью рекурсии. Замещение рекурсии стеком контекстов.
28. Методы сортировки, оптимальные оценки числа сравнений и перемещений при сортировке.
29. Задача хеширования. Открытое и закрытое хеширование. Требования к функции расстановки.
30. Хешируемые объекты Python. Словари. Методы словарей.
31. Множества, байтовые массивы. Константные (хешируемые) варианты. Операции над множествами.
32. Позиционные и именованные параметры функции, значение по умолчанию. Упаковка и распаковка параметров функции.
33. Функции с произвольным количеством и именами параметров. Словари-пространства глобальных и локальных имён.
34. Генераторы: выражения-генераторы, повторно входимые функции (функции-генераторы). Работа цикла с итерируемым объектом.
35. Класс как конструктор пространства имён. Экземпляр класса: динамические поля и поля класса. Методы. Вызов метода. Строки документации.
36. Спецметоды. Реализация операций над объектами путём задания спецметодов.

TODO: что ещё должно быть: выбрать и подсунуть в нужное место Ещё:

1. Моделирование списков. Однонаправленные, двунаправленные и циклические списки. Заглавное звено.
2. Двоичные (бинарные) деревья. Обход дерева с использованием стека, очереди и рекурсии.
3. Деревья поиска (сравнений), алгоритмы поиска, вставки и удаления элементов.
4. Куча
5. Замыкание транзитивного бинарного отношения.
6. Моделирование многомерных массивов.
7. Исключения как средство управления потоком вычислений