ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ВЫСШАЯ ШКОЛА ЭКОНОМИКИ

ПЕРМСКИЙ ФИЛИАЛ

Программа дисциплины

«Программирование»

для направления 080500.62 – Бизнес-информатика

Утверждена Одобрена на заседании кафедры Учебно-методическим Советом ПФ ГУ-ВШЭ Информационные технологии в бизнесе Зав. кафедрой_Казаченко Т.А.

Председатель Володина Г.Е.

«»2010 г.

«_»_2010 г.

Пермь 2010 I. Обязательный минимум содержания дисциплины по ГОС Программа разработана в соответствии государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 080500 «Бизнесинформатика (квалификация (степень) "бакалавр")», утвержденным приказом Министерства образования и науки РФ от 14 января 2010 г. № 27.

Государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования определяет совокупность требований, обязательных при реализации основных образовательных программ бакалавриата по направлению подготовки 080500 «Бизнес-информатика» образовательными учреждениями высшего профессионального образования на территории Российской Федерации.

Выпускник должен обладать следующими общекультурными компетенциями (ОК):

осознает сущность и значение информации в развитии современного общества; владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации (ОК-12);

имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией, способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ОК-13);

способен работать с информацией из различных источников (ОК-16);

способен к организованному подходу к освоению и приобретению новых навыков и компетенций (ОК-17).

Выпускник должен обладать следующими профессиональными компетенциями (ПК):

использовать основные методы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности для теоретического и экспериментального исследования (ПК-19);

использовать соответствующий математический аппарат и инструментальные средства для обработки, анализа и систематизации информации по теме исследования (ПК-20);

готовить научно-технические отчеты, презентации, научные публикации по результатам выполненных исследований (ПК-21).

Основы реализации этих требований закладываются на первом курсе, в частности, при изучении дисциплин, входящих в естественнонаучный и профессиональный цикл.

Изучение курса «Программирование» на первом курсе обеспечивает получение следующих основных знаний, навыков и умений, определяемых ГОС ВПО:

Бакалавр бизнес-информатики должен знать:

теоретические основы информатики;

основные технологии программирования;

уметь:

применять математические методы и инструментальные средства для исследования объектов профессиональной деятельности;

уметь строить математические модели объектов профессиональной деятельности;

уметь использовать математические инструментальные средства для обработки, анализа и систематизации информации по теме исследования;

систематизировать и обобщать информацию;

владеть:

навыками решения задач дискретной математики;

навыками решения оптимизационных задач с ограничениями;

методами поиска, хранения и обработки информации.

методами и инструментальными средствами разработки программ.

Программа дисциплины включает изучение следующих основных вопросов:

Основы алгоритмизации: понятие алгоритма и методы разработки алгоритмов, теория сложности алгоритмов: NP-сложные и труднорешаемые задачи.

Решение задач с помощью компьютера: основные этапы компьютерного решения задач; критерии качества программы; диалоговые программы; дружественность; постановка задачи и спецификация программы; способы записи алгоритма.

Программирование на языке высокого уровня: стандартные типы данных; представление основных структур: итерации, ветвления, повторения; процедуры: построение и использование; типы данных, определяемые пользователем; записи; файлы; динамические структуры данных; списки: основные виды и способы реализации; способы конструирования программ; модульные программы; программирование рекурсивных алгоритмов; основы доказательства правильности; архитектура и возможности языков высокого уровня.

Нелинейные структуры данных: классификация; деревья: ориентированные, упорядоченные и бинарные; представление деревьев в памяти компьютера: последовательное и связанное размещение элементов; операции над деревьями; графы и их представление в компьютере; алгоритмы, оперирующие со структурами типа графа.

Задачи поиска: исчерпывающий поиск: перебор с возвратом, метод ветвей и границ, динамическое программирование; быстрый поиск: бинарный и последовательный поиски в массивах, хеширование; использование деревьев в задачах поиска: бинарные, случайные бинарные, оптимальные и сбалансированные деревья поиска; алгоритмы поиска на графах; задачи сортировки; внутренняя и внешняя сортировки; алгоритмы сортировки; анализ сложности и эффективности алгоритмов поиска и сортировки; файлы: организация и обработка, представление деревьями: B-деревья.

Языки программирования и методы трансляции: основные понятия языков программирования; синтаксис, семантика, формальные способы описания языков программирования; типы данных, способы и механизмы управления данными; методы и основные этапы трансляции; конструкции распределенного и параллельного программирования.

Изучение дисциплины опирается на знания и умения, навыки, получаемые студентами при изучении факультативного курса «Программирование на языке Pascal».

Полученные при изучении этого курса знания, умения и навыки служат основой для изучения других дисциплин профессионального цикла учебного плана: «Теоретические основы информатики», «Информационные процессы, системы и сети», «Базы данных», «Объектно-ориентированный анализ и программирование», «Операционные системы, среды и оболочки», «Вычислительные системы, сети и телекоммуникации», «Дискретная математика», «Теория алгоритмов и эволюционные вычисления».

II. Пояснительная записка 1. Авторы программы: Л.Н. Лядова (к.ф.-м.н., доцент), М.А. Плаксин (к.ф.-м.н., доцент) 2. Требования к студентам:

Приступая к изучению данной дисциплины, студент должен обладать знаниями информатики и математики в объеме общеобразовательной школы.

3. Аннотация:

Программа составлена в соответствии с требованиями ГОС подготовки бакалавра бизнес-информатики.

Дисциплина «Программирование» относится к профессиональному циклу.

Цель дисциплины – дать фундаментальную подготовку, необходимую для успешного освоения как дисциплин профессионального цикла, так и математического и естественнонаучного цикла (базовых и вариативных частей), изучение которых связано с применением средств информационно-коммуникационных технологий, созданием эффективных алгоритмов, разработкой программного обеспечения для различных предметных областей.

познакомить студентов с базовыми понятиями в области информатики и программирования, современных информационных технологий;

познакомить с теоретическими основами разработки эффективных алгоритмов и современными средствами разработки программ;

дать навыки практического применения различных методов решения задач с помощью компьютеров;

познакомить с основами организации современных компьютеров, базовыми принципами их функционирования.

Курс призван повысить общую эрудицию студентов, показать методы применения алгоритмического подхода в различных, в том числе гуманитарных, областях.

В курсе «Программирование» изучаются вопросы, касающиеся проблем, связанных с понятием алгоритма, сложности алгоритмов. Изучаются способы формализации алгоритмов, позволяющие изучать их свойства, рассматриваются основные методы разработки алгоритмов и приемы конструирования типов данных, их использования при разработке программ.

Вводятся понятия формальных языков и грамматик, изучаются средства формального описания языков программирования, и их возможности для разработки эффективных программ.

ЭВМ рассматривается как основной исполнитель алгоритма и как основное устройство хранения, обработки и передачи информации.

Содержание программы дисциплины должно обеспечить базовую подготовку студентов в процессе формирования устойчивых знаний и практических навыков разработки алгоритмов и программ, их оценки, решения задач с помощью компьютеров.

4. Учебная задача курса:

В результате изучения курса студент должен:

о месте программирования среди других дисциплин;

об основных возможностях современных средств программирования;

об организации вычислительного процесса и общих принципах функционирования компьютеров с традиционной архитектурой.

определение, свойства и средства формализации алгоритмов, методы исследования их свойств, оценки эффективности;

основные управляющие структуры и способы описания алгоритмов;

основные методы разработки алгоритмов, особенности их реализации;

понятие типа данных, форматы представления данных при решении задач с помощью компьютера, а также средства конструирования новых типов на основе стандартных типов, используемых в языках программирования;

основные алгоритмы сортировки и поиска;

динамические типы данных и алгоритмы реализации основных операций над динамическими структурами данных;

основы организации файлов, выполнения операций над файлами, возможности их использования при решении задач;

способы формального описания языков и возможности современных систем основы прикладной архитектуры современных персональных компьютеров.

решать задачи, используя различные методы разработки алгоритмов и выбирая наиболее подходящие алгоритмы и средства их реализации в зависимости от постановки задачи;

разрабатывать программы средней сложности на языке Pascal с использованием основных управляющих конструкций, стандартных типов и функций анализировать алгоритмы и программы, оценивать эффективность алгоритмов и их реализации;

разработки и анализа алгоритмов решения типовых задач, исследования их разработки программ средней сложности на языке Pascal, их тестирования и самостоятельного решения задач с помощью компьютеров.

Студенты после изучения курса должны уметь самостоятельно разрабатывать алгоритмы решения различных задач средней степени сложности, производить оценку временных затрат при выполнении алгоритмов независимо от свойств исполнителя (архитектуры компьютера и языков программирования), а также разрабатывать программы, реализующие алгоритмы, выбирая наиболее эффективные средства реализации. Требуется умение выбирать типы и конструировать структуры данных для решения задач для тех предметных областей, для которых разрабатываются алгоритмы. Студенты должны представлять, как происходит исполнение их программ на ЭВМ различной архитектуры.

5. Формы контроля:

Текущий контроль: выполнение лабораторных работ сопровождается проведением контрольных опросов, согласно графику контрольных мероприятий выполняются домашние задания и контрольные работы.

Итоговый контроль: зачет проводится в соответствии с учебным планом в конце второго модуля. Изучение дисциплины завершается сдачей экзамена. Итоговая оценка: складывается в соответствии с «Положением о рейтинге», принятом в ПФ ГУ-ВШЭ. Формы проведения определяются учебным планом.

Содержание программы III.

Тема 1. Введение в теорию алгоритмов Интуитивное понятие алгоритма. Свойства алгоритмов. Понятие об исполнителе алгоритма. Уточнение понятия алгоритма. Способы записи алгоритмов.

Тема 2. Машины Тьюринга Алгоритм как преобразование слов из заданного алфавита. Машина Тьюринга. Формат команды и программа машины Тьюринга. Способы записи программы: таблицы, диаграммы.

Примеры. Композиция машин Тьюринга. Примеры. Тезис Тьюринга и его обоснование.

Тема 3. Нормальные алгорифмы Маркова Нормальные алгоритмы Маркова. Формулы подстановки и схемы. Выполнение алгорифма. Примеры. Принцип нормализации и его обоснование.

Тема 4. Вычислимые функции Понятие вычислимой функции. Суперпозиция, примитивная рекурсия, минимизация.

Примеры.

Тема 5. Алгоритмическая неразрешимость Понятие об алгоритмической неразрешимости. Доказательство существования алгоритмически неразрешимых задач. Примеры.

Тема 6. Методы разработки алгоритмов Основные методы разработки алгоритмов. Рекурсия и математическая индукция. Реализация механизма рекурсии. Рекурсия и итерация. Реализация. Сравнение.

Тема 7. Развитие понятия алгоритма Развитие понятия алгоритма: параллельное программирование и распределенные алгоритмы, объектно-ориентированный подход к разработке программ, методы искусственного интеллекта. Конструкции языков высокого уровня для организации ветвлений и циклов, конструкции распределенного и параллельного программирования.

Тема 8. Понятие сложности алгоритма и классы сложности задач Понятие вычислительной сложности (по времени и памяти) алгоритма и его применение для анализа алгоритмов. Асимптотические верхние и средние оценки для итеративных и рекурсивных алгоритмов; сравнение алгоритмов по времени и памяти. Основные методы и приемы анализа сложности. Сложность алгоритмов с ветвлениями, циклами. Сложность рекурсовных алгоритмов. Оптимизация алгоритмов. Основы доказательства правильности.

Разрешимые и неразрешимые задачи. Сложность задачи. Задачи полиномиальной и экспоненциальной сложности (труднорешаемые задачи). Сводимость и другие классы сложности. Класс задач NP, NP-сложные и NP-полные задачи. Примеры.

Тема 9. Формальные языки и понятие грамматики Понятие о формальных языках. Основные понятия: алфавит, лексика, синтаксис и семантика, прагматика языка. Понятие грамматики. Классификация формальных языков.

Тема 10. Способы описания алгоритмических языков Способы строгого описания формальных языков, понятие о метаязыках. Алфавит, синтаксис и семантика алгоритмического языка. Формальные способы описания языков программирования: описание синтаксиса языка с помощью металингвистических формул и синтаксических диаграмм. Примеры.

Раздел 3. Рекурсивные данные и динамическое управление памятью Тема 11. Рекурсивные данные Конструирование типов. Понятие рекурсивно определенного типа данных и динамическое распределение памяти. Линейные списки, деревья, графы: определение и способы представления.

Тема 12. Операции над линейными списками Создание списков, включение элементов в голову и конец списка, на указанное место.

Просмотр списков. Поиск элемента в списке. Удаление элемента списка. Сравнение списков.

Тема 13. Операции над бинарными деревьями Создание деревьев, включение элементов в бинарное древо. Просмотр деревьев и поиск элементов. Удаление элемента списка. Сравнение деревьев. Применение бинарных деревьев в программировании.

Тема 14. Представление графов и операции над графами Способы представления графов. Сравнение. Создание графа (добавление вершин и дуг). Поиск вершины и дуги. Удаление вершин и дуг. Алгоритмы на графах.

Тема 15. Понятие файла Понятие файла, способы организации файлов, физическая и логическая организация.

Файловые системы, примеры.

Тема 16. Операции над файлами Операции над файлами. Особенности работы с текстовыми и бинарными файлами.

Примеры использования файлов.

Тема 17. Основные понятия, задачи сортировки и поиска Формулировка задач сортировки и поиска. Основные понятия. Связь между задачами.

Тема 18. Сортировка массивов Основные подходы к разработке алгоритмов сортировки массивов, классификация алгоритмов сортировки. О(n) алгоритмы сортировки (например, выбором и вставкой); оценки сложности, лучшие и худшие случаи. О(n log n) алгоритмы сортировки (например, быстрая сортировка, метод слияния); оценка сложности; другие методы сортировки (метод Шелла и т.д.); сравнение алгоритмов сортировки.

Тема 19. Внешние сортировки Понятие файла. Представление деревьями, В-деревья.

Особенности сортировки файлов. Общие подходы и основные методы сортировки файлов (двухпутевое слияние, фибоначчиева сортировка и пр.).

Тема 20. Поиск и хеширование Подходы к решению задач поиска. Последовательный и бинарный поиск, оценки сложности, лучшие и худшие случаи. Поиск в массивах. Использование деревьев в решении задач поиска. Исчерпывающий поиск: перебор с возвратом, метод ветвей и границ, динамическое программирование.

Понятие хеш-функции и возможность эффективной реализации, проблема коллизий.

Основные методы разрешения коллизий: устранение коллизий с помощью рехеширования (линейное и случайное рехеширование), метод цепочек. Сравнение.

Раздел 6. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ И МЕТОДЫ ТРАНСЛЯЦИИ Тема 21. Языки программирования Основные понятия и классификация языков программирования. Языки программирования высокого уровня и возможности современных систем программирования. Типы данных, способы и механизмы управления данными. Представление основных структур: итерации, ветвления, повторения. Процедуры и функции: построение и использование, способы передачи параметров. Модульное программирование. Конструкции распределенного и параллельного программирования. Состав систем программирования. Способы конструирования программ и этапы подготовки программ к выполнению.

Тема 22. Методы трансляции программ Основы разработки трансляторов. Этапы трансляции. Алгоритмы разбора, лексический, синтаксический и семантический анализ. Генерация кода. Используемые структуры данных.

IV. Учебно-методическое обеспечение дисциплины 1. Литература:

Базовые учебники:

1. Королев Л.Н., Миков А.И. Информатика. Введение в компьютерные науки. М.:

Высшая школа, 2010.

Основная:

1. Плаксин М.А. Тестирование и отладка программ – для профессионалов будущих и настоящих. М.: БИНОМ. Лаборатория базовых знаний, 2007.

Дополнительная:

1. Андреева Т.А. Программирование на языке Pascal: Учебное пособие. М.: 2006.с.

2. Борисенко В.В. Основы программирования: Учебное пособие. М.: Интернетуниверситет информационных технологий; МГУ им. М. В. Ломоносова, 2005.с.

3. Залогова Л.А. Разработка Паскаль-компилятора. М.: БИНОМ. Лаборатория базовых 4. Острейковский В.А. Информатика: Учебник для вузов М.: 2001.-511с.

5. Кнут Д.Э. Искусство программирования. (Классический труд. Исправленное и дополненное издание). В 3-х томах. М.: 2004.

6. Анисимов А.Е., Пупышев В.В. Сборник заданий по основаниям программирования:

Учеб. пособие. М.: 2006. -348 с.

7. Пентус А.Е., Пентус М Р. Математическая теория формальных языков: Учеб. пособие / М.: 2006. -247 с.

8. Васильев П.П. Турбо Паскаль в примерах и задачах: Освой самостоятельно:

Учеб.пособие. М.: Финансы и статистика, 2002. 496 с.

9. Конспект лекций по курсу «Информатика и программирование». М.: ГУВШЭ.[Электронный ресурс] 10. Основы алгоритмизации и программирования. [Электронный ресурс] 2. Тематика заданий по различным формам текущего контроля:

Тематика контрольных работ:

1. Теоретические основы программирования.

2. Оценка сложности и способы записи алгоритмов.

3. Основные алгоритмы и структуры данных.

Перечень примерных заданий представлен в приложении.

Тематика домашних заданий:

1. Основы программирования на языке Pascal: массивы, строки, записи, рекурсия и 2. Рекурсивные типы данных и динамическое распределение памяти.

3. Сортировка и поиск.

Перечень примерных заданий представлен в приложении.

Перечень вопросов для самоконтроля студентов:

Перечень вопросов для самоконтроля студентов представлен в приложении.

Тематика практических занятий:

Примерный перечень заданий, выполняемых на практических занятиях приведен в приложении.

Тема 1. Решение задач с помощью компьютера (2 ч.) Основные этапы компьютерного решения задач. Постановка задачи и спецификация программы, способы записи алгоритма. Программа на языке высокого уровня. Понятия тестирования и отладки. Критерии качества программы. Диалоговые программы, дружественность интерфейса. Стиль программирования.

Тема 2. Основы программирования на языке высокого уровня Лексика языка. Описание синтаксиса языка. Стандартные типы данных. Операции и стандартные функции. Операторы и основные управляющие структуры: итерация, ветвление, повторение. Нисходящее программирование и пошаговая детализация и использование процедур и функции: построение, описание данных, глобальные и локальные переменные, способы передачи параметров. Блочная структура. Понятие типа данных. Классификация языков по типизации. Классификация типов данных. Идентичность типов. Идентичность типов в языке Pascal. Числовые типы. Тип Boolean. Тип Char и тип String. Типы данных, определяемые пользователем: перечисления, диапазоны, множества, массивы, записи, файлы. Типизированные константы. Реализация процедур и функций.

Тема 3. Тестирование и отладка программ (4 ч.) Принципы тестирования. Полнота тестирования. Критерии черного ящика. Критерии белого ящика. МГТ. Ошибкоопасные ситуации при работе с файлами. Ошибкоопасные ситуации при обращении к данным. Ошибкоопасные ситуации при вычислениях. Ошибкоопасные ситуации при передаче управления и вызовах подпрограмм. Безмашинное тестирование.

Оценка количества ошибок в программе. Мера доверия к миллсовой модели оценки количества ошибок в программе. Оценка количества необходимых тестов.

Отладка. Отладочные операторы. Методы поиска ошибки. Принципы отладки. Анализ обнаруженной ошибки. Отладочные средства. Нисходящее программирование и нисходящее тестирование.

Тема 4. Методы разработки алгоритмов, рекурсия и итерация Разработка рекурсивных процедур и функций. Вычисление факториала. Последовательность чисел Фибоначчи. Бинарный поиск и решение уравнений методом деления отрезка пополам. Использование процедурных типов.

Тема 5. Ввод/вывод и работа с файлами (2 ч.) Ввод данных с клавиатуры. Вывод данных на экран.

Файлы. Виды файлов. Методы доступа.

Текстовые файлы. Файлы записей.

Триада для работы с файлом. Синхронизация. Буферизация. Блокирование. Двоичные файлы в Турбо-Паскале. Потоковые файлы в Турбо-Паскале.

Тема 6. Работа с массивами, строками и записями (4 ч.) Описание и использование массивов. Операции над элементами массивов и над массивами. Тип String и операции над строками. Функции для работы со строками. Реализация машины Тьюринга и нормальных алгорифмов Маркова.

Тема 7. Рекурсивные типы данных и динамическое распределение памяти (16 ч.) Динамические структуры данных. Списки: основные виды, способы организации, создание списков и операции над списками. Линейные списки. Нелинейные структуры данных, их классификация. Понятие графов и деревьев. Ориентированные графы. Упорядочение данных и бинарные деревья, их представление в памяти компьютера и применение. Реализация интерпретатора выражений с использованием деревьев. Графы и способы их представления:

матричное представление, представление списками.

Тема 8. Сортировка и поиск (12 ч.) Запись, ключ и информационная часть. Ключи простые и составные, лексикографический порядок; ключи первичные и вторичные; хранимые и вычислимые. Хранение ключей отдельно от информационной части.

Сортировка внутренняя и внешняя, записей и ключей, массивов и списков, линейная и нелинейная, простая и комбинированная, оптимальная по памяти и по времени. Самоупорядочивающиеся списки.

Методы внутренней сортировки: вставки (простые и бинарные), выбор, обмен (стандартный, пузырек, шейкер, просеивание), подсчет, распределительная сортировка. Сортировка Шелла. Сортировка Хоара (варианты Вирта и Кнута).

Внешняя сортировка. Предварительное упорядочивание блоков внутренней сортировкой. Сбалансированное слияние. Трехленточное слияние. Четырехленточное слияние. Pпутевое слияние. Многофазная сортировка. Распределение начальных серий по N лентам (Фиббоначиева сортировка). Естественное слияние.

Сравнение сложности алгоритмов.

Методы поиска: последовательный и быстрый поиск, бинарный (двоичный), блочный, многоуровневый блочный. Их применение для внутреннего и внешнего поиска.

Использование деревьев в задачах поиска, деревья поиска.

Хэширование и разработка хэш-функций, удовлетворяющих требованиям. Методы борьбы с коллизиями: метод цепочек, рехэширование. Виды функций рехэширования. Первичные и вторичные скопления.

Механизм бэктрекинга. Пример: формирование набора чисел с заданной суммой. Поиск одного решения. Поиск всех решений. Варианты организации режима возвратов. Схема реализации бэктрекинга на языке Pascal. Реализация перебора с возвратом: формирование набора чисел с заданной суммой, задача о 8 ферзях, задача об устойчивых браках. Поиск одного решения и всех решений. Внимание на глобальную оптимизацию. В задаче о 8 ферзях – на структурирование информации (вместо того, чтобы проверять каждую клеточку по отдельности, манипулируем горизонталями, вертикалями и диагоналями), в задаче об устойчивых браках – на сокращение перебора.

Тема 9. Алгоритмы на графах (4 ч.) Представление графов в памяти компьютера и операции над графами: создание, добавление, поиск и удаление вершин и дуг. Алгоритмы поиска на графах кратчайших путей, минимального сечения, построения остовного дерева.

3. Методические рекомендации (материалы) преподавателю:

На лекциях используется «проблемный» подход к изложению материала: материал каждой лекции иллюстрируется примерами, рассматриваются нестандартные ситуации, требующие решения с использованием рассматриваемого материала. При этом студенты должны активно участвовать в обсуждении вопросов, выработке решений, предлагаемые студентами решения, обсуждаются, анализируются и оцениваются в ходе лекции. Предлагается рассматривать не только «верные», оптимальные решения, но и решения, приводящие к ошибкам.

По каждому рассматриваемому на лекции вопросу следует предложить задачи для самостоятельного решения и вопросы для самостоятельного изучения с использованием материалов, размещенных на сервере.

На лабораторных занятиях используются следующие методы обучения и контроля усвоения материала:

1) выполнение лабораторных работ по теме занятия сопровождается контрольным 2) обсуждение различных вариантов решения, предложенных студентами, сравнение решений, анализ возможных ситуаций.

4. Методические указания студентам:

Для решения практических задач и выполнения домашних заданий, для подготовки к контрольным работам рекомендуется использовать следующие основные источники:

1. Королев Л.Н., Миков А.И. Информатика. Введение в компьютерные науки. М.:

2. Плаксин М.А. Тестирование и отладка программ – для профессионалов будущих и настоящих. М.: БИНОМ. Лаборатория базовых знаний, 2007.

При разработке программ на языке Pascal рекомендуется использовать справочную систему системы программирования, примеры и рекомендации по решению задач, приведенные в электронных пособиях по курсу, указанных в списке дополнительной литературы.

Студенту рекомендуется следующая схема подготовки к практическому занятию:

1) проработать конспект лекций;

2) проанализировать основную и дополнительную литературу, рекомендованную по изучаемому разделу;

3) проанализировать варианты решений, предложенные преподавателем;

4) при затруднениях сформулировать вопросы к преподавателю.

Студенту рекомендуется следующая схема подготовки к лекции:

1) проработать конспект лекций;

2) изучить материал, предложенный для самостоятельного изучения;

3) выполнить предложенные преподавателем задания;

4) при затруднениях задать вопросы к преподавателю при проведении индивидуальных консультаций.

Для самостоятельного изучения и подготовки к лекциям предлагается использовать электронные ресурсы, размещаемые на сервере.

5. Рекомендации по использованию информационных технологий:

Все практические занятия проводятся в компьютерном классе. Программное обеспечение сети должно поддерживать 1) возможность доступа к материалам для подготовки в различных форматах (документы MS Word, документы в формате HTML, презентации MS Power Point), размещаемым на сервере;

2) разработки, тестирования, отладки программ, написанных на языке Pascal (Pascal 3) возможность оформления отчетов по выполненным заданиям с помощью текстовых редакторов и электронных таблиц (MS Word и Excel).

высокого уровня сложности задач распределение памяти графами 1. Написать программу, которая выводит на экран максимальное из значений элементов целочисленного массива, содержащего 15 элементов.

2. Написать программу, которая выводит на экран номера строк матрицы размером 510, содержащей вещественные числа, сумма элементов которых меньше нуля. Если такой строки нет (по всем строкам суммы элементов неотрицательны), то на экран нужно вывести сообщение – строку «Таких строк в матрице нет!».

3. Написать программу сортировки (упорядочения) элементов массива, содержащего 20 элементов – символов (букв латинского алфавита), в лексико-графическом (алфавитном) порядке.

1. Написать программу, которая выводит на экран номер первого элемента целочисленного массива, содержащего 25 элементов, значение которого является минимальным среди значений всех элементов массива.

2. Написать программу, которая выводит на экран номера строк матрицы размером 105, содержащей вещественные числа, и суммы элементов, находящихся в этих строках.

Номер и сумма для каждой строки матрицы должны выводиться в отдельных строках на экране.

3. Написать программу сортировки (упорядочения) элементов массива, содержащего 20 элементов – символов (букв латинского алфавита), в лексико-графическом (алфавитном) порядке.

Примечание: программу можно написать на любом языке, которым Вы владеете (предпочтительнее – Pascal); если Вы не можете написать программу на языке программирования, можно записать алгоритм решения задачи на псевдокоде или представить его в виде блоксхемы.

Примерный перечень задач для подготовки к контрольной работе № Приведены примерные задания для подготовки к контрольной. По темам и уровню сложности приведенные задачи соответствуют контрольным заданиям. Для подготовки к контрольной необходимо выполнить все домашние задания и разобрать примеры, приведенные в лекциях. Задания, помеченные звездочками, имеют больший уровень сложности. Их решение необходимо для получения отличной оценки.

Контрольная работа включает задачи по следующим темам:

1. Машины Тьюринга.

2. Алгорифмы Маркова.

3. Вычислимые функции.

4. Рекурсия.

Типовые задачи для подготовки к контрольной работе № по дисциплине «Информатика и программирование»

I. Построить машину Тьюринга (представить программу в виде таблицы и в форме диаграммы) для решения следующих задач:

1. Прибавить 1 к целому неотрицательному числу (вычислить функцию F(x) = x + 1).

Рассмотреть задачу для машины Тьюринга с алфавитами a) A = {0, 1, e} (операции выполняются в двоичной системе);

b) A = {1, e} (строка «…e1e…» соответствует x = 0, в записи любого другого целого числа x > 0 количество единиц равно x + 1).

2. Вычесть 1 из целого неотрицательного числа (вычислить функцию F(x) = x – 1).

Операции выполняются по следующему правилу:

Рассмотреть задачу для машины Тьюринга с алфавитами a) A = {0, 1, e} (операции выполняются в двоичной системе);

b) A = {1, e} (строка «…e1e…» соответствует записи x = 0 на ленте, в записи любого другого целого числа x > 0 количество единиц равно x + 1).

3. Прибавить 3 к целому неотрицательному числу (вычислить функцию F(x) = x + 3).

Построить решение в двух вариантах:

a) машина Тьюринга строится для вычисления указанной функции;

b) машина Тьюринга строится как композиция машин Тьюринга, вычисляющих 4. Умножить на 2 целое положительное число x (вычислить функцию F(x) = 2x)).

Числа записываются в двоичной системе (используется алфавит A = {0, 1, e}).

5. Умножить на 2 целое положительное число (вычислить функцию F(x) = 2x). Для записи чисел используется алфавит A = {1, e} (строка «…e1e…» соответствует записи x = 0 на ленте, в записи любого другого целого числа x > 0 количество единиц 6. Умножить на 4 целое положительное число, записанное в двоичной системе (вычислить функцию F(x) = 4x).

a) машина Тьюринга строится для вычисления указанной функции;

b) машина Тьюринга строится как композиция машин Тьюринга, вычисляющих 7. Умножить на степень 2 (на 2n) целое положительное число x (вычислить функцию Числа записываются в двоичной системе (используется алфавит A = {0, 1, e, }).

На ленте числа x и n записываются последовательно и разделяются символом „. В результате выполнения программы машины Тьюринга на ленте должно остаться одно число – результат умножения***.

8. На ленте записано целое число (используется двоичная система счисления, значение может быть как положительным, так и отрицательным, отрицательное значение записывается в прямом коде со знаком минус, перед положительным числом может стоять знак плюс, т.е. используется алфавит A = {0, 1, e, +, –}). Написать программу машины Тьюринга для вычисления функций*** a) F(x) = x + 1 (увеличения на 1 к записанного на ленте числа);

b) F(x) = x – 1 (вычитания 1 из записанного на ленте числа).

9. Построить композицию машин Тьюринга для вычисления функций f(x) = (x+1)4, 10. Построить машину Тьюринга для вычисления функции I n (x1, x2,…, xn) = xm. Исходm ные данные – записанные на ленте значения m, x1, x2,…, xn, разделенные запятыми.

Результат – значение xm (все остальные значения должны быть стерты)***.

Проверьте результаты работы созданных машин, протестировав их на различных входных данных (тесты разработайте самостоятельно).

II. Какую функцию вычисляет машина Тьюринга с программой, представленной таблицей, приведенной ниже, если на ленте записано подряд x + 1 единиц, а слева и справа от них – символы e. Маркер находится против левой единицы. Таблица имеет вид:

Покажите по шагам, как вычисляется результат выполнения приведенной выше программы машины для числа 15, записав число в предложенной системе.

III. Какую функцию вычисляет машина Тьюринга с программой, представленной таблицей, если на ленте записано подряд x + 1 единиц, а слева и справа от них – символы e.

Маркер находится против левой единицы. Таблица имеет вид:

Покажите по шагам, как вычисляется результат выполнения программы построенной машины для числа 7.

IV. Определить результат применения алгорифма Маркова с заданной схемой к заданной строке (показать по шагам, как применяются формулы подстановок).

1. Каков результат действия на слово P = nnnnnnnnnn нормального алгорифма со 2. Каков результат действия на слово P = hgdfasdfghjgdsadfgg нормального алгорифма со схемой F = | fg sa | df. hg | j | gg. d |?

V. Имеется множество вычислимых функций (z(x) = 0, I m(x1, x2,…, xn) = xm, Inc(x) = x + 1). Используя операции суперпозиции, примитивной рекурсии и минимизации, постройте функции 5. Power(x, y) = x y, 6. F(x) = x!, где x – целое неотрицательное число.

Покажите порядок вывода формулы и пример вычисления функции для 0 и 3, подставляя указанные значения в построенную формулу. При построении функций можно использовать полученные ранее функции, расширяя ими базовый набор.

VI. Напишите рекурсивную процедуру закраски фигуры. Используется два цвета (цвет границ фигур и цвет закраски). Покажите порядок закраски по шагам (постройте дерево вызова и выполните «заливку» (до 15 вызова процедуры), используя приведенную ниже схему). Начальная точка отмечена буквой “x” (первый вызов процедуры выполняется для точки с координатами, соответствующими выделенной на схеме клетке), каждой точке на экране соответствует элемент матрицы на схеме:

VII. Напишите рекурсивную функцию на языке Pascal, вычисляющую функцию Маккарти («Функция 91») по следующему правилу:

Построить дерево вызовов и показать состояние стека при вызове функции со следующими начальными значениями: n = 98.

VIII. Напишите рекурсивную функцию на языке Pascal, вычисляющую функцию Аккермана по следующему правилу:

Аккерман(m, n) = n+1, если m = 0 или Построить дерево вызовов при вызове функции со следующими начальными значениями: n = 2, m = 1.

Напишите программу, которая позволила бы ввести данные (числа m и n) с клавиатуры и вычислить и вывести на экран значение функции Аккермана. Проверьте полученный результат (дерево вызова), выполнив программу в пошаговом режиме. Измените входные данные.

Примерный перечень задач для подготовки к контрольной работе № Задание 1. Постройте диаграммы Вирта для операторов языка Pascal.

Задание 2. Постройте БНФ (формулы Бэкуса-Наура) для операторов языка Pascal.

Задание 3. Постройте дерево вызовов (используйте написанные на паре описания процедур), дерево разбора и обратную польскую запись для следующих выражений:

(A*B+C/D)*5–A*(2*B/(C+D)) Задание 4. В программе на языке Pascal выделите лексемы (возьмите фрагменты любых программ), выпишите синтаксические правила, которым удовлетворяют использованные в программе конструкции.

Задание 5. В программе на языке Pascal выделите лексемы (возьмите фрагменты любых программ).

Задание 6. Дайте понятие грамматики и определите по виду приведенных правил, к какому классу относится язык L(G) (используйте классификацию по Хомскому):

Является ли строка словом в языке L(G)? Покажите порядок разбора (вывода) строки.

Задание 7. Оцените сложность процедуры (в зависимости от исходных данных V):

1.procedure F (V: integer);

2.procedure P (V: integer; var B: real);