Алгоритмы и алгоритмические языки: альтернативная версия

Аннотация

/!\ TODO

Концепция

Курс состоит из пяти неравных по объёму тематических разделов:

  1. Введение в теорию алгоритмов
  2. Обзор языка программирования и исполнителя Pyton
    • Одно занятие, посвящённое поверхностному знакомству с языком и интерпретатором командной строки
  3. Алгоритмические языки. Основы ЯП Python
    • Базовый набор операторов и структур данных, необходимых для того, чтобы составлять и изучать алгоритмы
  4. Возможности ЯП Python
    • Достаточно полное описание исполнителя и подмножества ЯП, достаточного для эффективного програмиорвания
  5. Алгоритмы и структуры данных.
    • Классические алгоритмы и структуры данных, в них используемые

Темы последнего раздела идут не отдельно в конце семестра, а появляются после изучения поджходящей конструкции ЯП или приёма программирования.

Лекции

примерный почасовой план

Введение в теорию алгоритмов

  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.

Алгоритмические языки. Основы ЯП Python

  1. Характеристика алгоритмических языков. Понятие трансляции. Компилируемые и интерпретируемые языки. Понятие исполнителя.
  2. Алфавит, синтаксис и семантика алгоритмического языка. Описание синтаксиса языка с помощью металингвистических формул (БНФ) и синтаксических диаграмм.
  3. История Python. ИКС и неформальное использование Python как калькулятора.
  4. Константы-конструкторы основных скалярных объектов. Операции над объектами. Интерпретация выражения: конструирование и удаление объектов.
  5. Основные типы последовательностей. Индексирование и секционирование. Множественный оператор именования, распаковка последовательностей.
  6. Ссылки на объекты: имена; ссылки из составных объектов. Счётчик ссылок. Идентификаторы объектов и их сравнение.
  7. Условный оператор. Блок операторов. Вложенные операторы.
  8. Оператор цикла с условием. Каноническая схема цикла.
  9. Старшинство операций. Логические операции. Нулевой объект типа.
  10. Функции: задание и оператор вызова. Контекст выполнения, глобальное и локальное пространства имён, их перекрытие.
  11. Оформление исходного кода: комментарии, строки документации, договорённости об именовании. Модернизация языка Python сообществом.
  12. Пространство имён объекта: поля и методы объекта.
  13. Методы последовательностей. Использование последовательностей в качестве стека.
  14. Цикл с итерируемым объектом. Циклические конструкторы объектов.
  15. Строковые методы. Конкатенация и разбиение строк.
  16. Модуль как контейнер имён. Использование модуля. Стандартные модули. Файл как модуль. Строки документации.
  17. Файловый ввод-вывод. Сериализация.
  18. Взаимодействие с ОС: потоки ввода-вывода, параметры командной строки, /!\

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