Основы алгоритмизации и программирования: Курсы

Лекции

Раздел 1. Вводная часть.

• Программное и аппаратное обеспечение. Языки программирования: уровень и тип языка программирования, характеристики. Краткий обзор парадигм программирования: процедурные языки, объектно-ориентированные языки.
• Этапы разработки программного обеспечения. Жизненный цикл программного продукта.
• Характеристики разрабатываемой программы.
• Основные принципы обработки команд программы исполнителем (компьютером).
• Организация ЭВМ. Принципы построения ЭВМ, машина Фон Неймана.

Раздел 2. Понятие Данные.

• Понятие данные, информация. Свойства информации. Представление данных разного типа в компьютере: целочисленные данные и числа с плавающей точкой, строки фиксированной и переменной длины, символы, логические значения, даты. Различные варианты кодировки символов. Сравнение данных разных типов. Системы счисления. Общие понятия и конкретные системы: десятичная, двоичная, шестнадцатеричная, восьмеричная. Правила перевода числа из одной системы в другую. Устройство памяти. Адресация. Понятие переменная. Объявление (декларация) и инициализация переменных. Правила именования.

Раздел 3. Понятие Программа.

• Понятие программа, алгоритм, исполнитель.
• Типы программного обеспечения: системное, прикладное, инструментальное (средства разработчика).
• Трехуровневая модель программного продукта.
• Свойства алгоритмов. Формы представления алгоритмов: естественный язык, блок-схема, формальный язык. Составление блок-схем алгоритмов.
• Иерархическая организация программы, модульность. Область видимости и время жизни. Секции программного модуля.
• Понятия транслятор, компилятор, интерпретатор. Статическая и динамическая компиляция.

Раздел 4. Понятие Интерфейс.

• Варианты интерфейсов: UI, GUI и др. Важность правильной разработки интерфейса. Различные методы построения диалога с пользователем.

Раздел 5. Язык программирования. Переменные.

• Состав и структура языка программирования. Понятия алфавита, синтаксиса и семантики.
• Комментарии.
• Переменные. Определение имени переменной. Объявление переменной. Инициализация переменной по умолчанию и из кода.
• Область видимости и время жизни переменных. Затенение имен.
• Оператор присваивания.
• Типы переменных. Преобразование типов явное и неявное. Стандартные операции с переменными.
• Константы.
• Указатель или ссылка на переменную.

Раздел 6. Язык программирования. Операторы.

• Понятие оператора. Запись операторов. Многострочные операторы, понятие блока.
• Оператор условия. Составления условия: сравнение числовых значений, дат, строковых и логических значения. Составление сложных условий: использование логических операций OR, AND, XOR, NOT. Приоритет операций. Вложенные операторы. Оптимизация условий.
• Оператор выбора. Оптимизация оператора выбора.
• Оператор цикла: циклы с предусловием, с постусловием, с параметром. Цикл для обхода элементов группы. Понятия: тело цикла, условие цикла, счетчик, итерация. Использование счетчика цикла. Оператор досрочного выхода из цикла.

Раздел 7. Процедуры и функции.

• Декомпозиция задачи на подзадачи. Программирование сверху вниз и снизу вверх. Парадигма черного ящика. Входные и выходные данные подпрограммы.
• Понятия подпрограмма, процедура, функция. Процедуры стандартные, пользовательские, обработки событий. Описание, объявление, вызов процедуры. Библиотеки функций.
• Вызов процедуры и функции.
• Аргументы формальные и фактические. Тип аргумента. Передача аргументов по значению и по ссылке. Значение, возвращаемой функцией.
• Способы взаимодействия различных фрагментов программы. Структурная декомпозиция.

Раздел 8. Способы организации данных.

• Роль организации данных в программе.
• Понятие массива. Массивы одномерные и многомерные. Понятие индекса и элемента массива. Подсчет объема памяти занимаемой массивом. Типовые задачи с массивами: доступ к элементу, обход элементов, инициализация элементов.
• Представление текстовой информации. Понятие строка. Различные способы организации строковых данных. Работа с отдельными символами. Наиболее употребительные функции для работы со строками.
• Пользовательский тип данных (структура). Объявление и использование пользовательского типа. Совместное использование пользовательских типов данных и массивов.
• Применение списков и файлов. Однонаправленный, двунаправленный, кольцевой списки. Организация стеков различных типов.

Раздел 9. Решение общих алгоритмических задач.

• Поиск элемента в массиве: линейный, двоичный и интерполяционные алгоритмы. Поиск наибольшего и наименьшего элемента в массиве. Различные способы сортировки элементов массива: метод прямого выбора, метод вставки, пузырьковая сортировка. Оценка сложности алгоритма и сравнение алгоритмов.
• Алгоритмы работы со строками. Разбиение и объединение строк, поиск и извлечение подстроки, удаление подстроки, синтаксический анализ текста.
• Рекурсивные и итерационные алгоритмы. Рекурсивные математические функции на примере вычисления факториала.

Раздел 10. Объектно-ориентированное программирование.

• Преимущества применения объектно-ориентированного подхода в программировании. Понятия класс, объект, свойство, метод, событие. Основные характерные черты объектно-ориентированного подхода (обзорно): инкапсуляция, наследование, полиморфизм.

Практические работы

Практика 1. Знакомство со средой программирования.

• Знакомство со средой программирования MS Visual Studio. Основные типы файлов. Понятие решения, проекта, модуля. Создание нового проекта, присвоение имен. Основные операции в проекте, навигация.
• Основные необходимые понятия для начала работы с объектами и классами.
• Проектирование пользовательского графического интерфейса. Работа в Form Designer.
• Написание кода. Создание обработчиков событий, реагирование на действия пользователя.
• Решение простейших алгоритмических задач:

- ввод, вывод данных,

- использование подпрограмм,

- проверка правильности ввода, реагирование на ошибки,

- обмен значений двух переменных,

- определение четности числа.

• Компиляция проекта. Подготовка и запуск исполняемого файла.
• Работа со справочной системой.

Практика 2. Работа с массивом

• Создание проекта, добавление, удаление, переименование модулей.
• Проектирование приложения, двухуровневая модель. Реализация независимости пользовательского интерфефса от логики.
• Реализация подпрограмм для работы с массивом: добавление элемента, удаление, очистка массива, выбор элемента, сортировка элементов. Контроль входных данных.
• Разработка пользовательской формы. Проектирование интерфейса. Организация ввода и вывода данных, реакция на ошибки.

Практика 3. Работа со строками

• Решение следующих задач:

- переворот строки,

- отображение кодов символов,

- получение случайного слова,

- подсчет и вывод отдельных слов в строке.

• Реализация рекурсивного алгоритма
• Реализация рекурсивного алгоритма на примере факториала.

Дополнительные темы

• Итерационный алгоритм. Работа с объектами: методы, свойства, события.

Экзамен.

На данном курсе применяется три формы проведения занятий:

• Лекции, на которых излагается теоретический материал, приводятся многочисленные примеры, советы и рекомендации.
• Упражнения – слушатели самостоятельно или совместно с преподавателем решают разнообразные задачи по алгоритмизации и программированию. Всего разбирается более 70 примеров.
• Практика – занятия в компьютерном классе, на которых слушатели закрепляют пройденный материал.

Курс ориентирован на тех пользователей, кто не имеет никаких знаний по алгоритмизации и программированию или является начинающим программистом. Примеры и упражнения приводятся с применением современного языка Microsoft Visual Basic .Net, но все изучаемые темы распространяются на любые языки программирования высокого уровня.