Detail předmětu

Algoritmy

IAL Ak. rok 2023/2024 zimní semestr 5 kreditů

Přehled základních datových struktur a jejich použití. Časová složitost algoritmů - úvod. Specifikace abstraktních datových typů (ADT). Specifikace a implementace ADT: seznamy, zásobník, fronta, vyhledávací tabulka. Algoritmy nad binárním stromem. Vyhledávání: sekvenční, v neseřazeném a seřazeném poli, vyhledávání se zarážkou, binární vyhledávání, binární vyhledávací strom, vyvážený strom (AVL), stromy s více klíči ve vrcholech. Vyhledávání v tabulkách s rozptýlenými položkami. Řazení, principy, řazení bez přesunu položek, řazení podle více klíčů. Nejznámější metody řazení: Select-sort, Bubble-sort, Heap-sort, Insert-sort a jeho varianty, Shell-sort, Quick sort v rekurzivní a nerekurzivní notaci, Merge-sort, List-merge-sort, Radix-sort. Rekurze a dynamické programování. Vyhledávání podřetězců v textu. Grafové algoritmy. Dokazování programů. 

5 kreditů, t.j. cca 125-150 hodin představuje studijní zátěž:

  • 39 hodin přednášek
  • 26 hodin 2 domácí úlohy
  • 35 hodin práce na projektu
  • 20 hodin průběžné studium
  • 30 hodin příprava na půlsemestrální a závěrečnou zkoušku

Garant předmětu

Koordinátor předmětu

Jazyk výuky

česky, anglicky

Zakončení

zápočet+zkouška (písemná)

Rozsah

  • 39 hod. přednášky
  • 13 hod. projekty

Bodové hodnocení

  • 51 bodů závěrečná zkouška (písemná část)
  • 14 bodů půlsemestrální test (písemná část)
  • 35 bodů projekty

Zajišťuje ústav

Přednášející

Cvičící

Cíle předmětu

Student porozumí základním principům složitosti algoritmů a bude je schopen využít při tvorbě programů. Student porozumí základním abstraktním datovým typům a strukturám, naučí se je implementovat a používat. Student se naučí  rekurzivní a nerekurzivní zápisy základních algoritmů a bude schopen je využívat při tvorbě programů. Student se naučí vytvářet a analyzovat algoritmy vyhledávání a řazení. Student porozumí základním algoritmům pro vyhledávání v textu a základním grafovým algoritmům. Student se seznámí s rekurzivním způsobem řešení problémů a se základy dynamického programování. Student porozumí principům metod dokazování správnosti programů a znalosti bude schopen používat při tvorbě programů.


  • Porozumí základním principům a významu složitosti algoritmů.
  • Seznámí se se základními abstraktními datovými typy a strukturami, naučí se je implementovat.
  • Naučí se rekurzivní a nerekurzivní zápisy základních algoritmů.
  • Seznámí se s různými variantami vyhledávacích tabulek a porozumí jejich vlastnostem.
  • Naučí se vytvářet a analyzovat algoritmy vyhledávání a řazení.
  • Student se naučí odborné terminologii v českém i anglickém jazyce.
  • Student se naučí vytvářet malé projekty v malém týmu.
  • Student se naučí prezentaci a obhajobě výsledků v malém projektu.
  • Student porozumí významu metod dokazování správnosti programů a tvorby dokázaných programů.

Proč je předmět vyučován

Téměř všechny počítačové programy při své činnosti potřebují ukládat data. Studenti se v tomto předmětu seznámí s datovými strukturami, které se v praxi používají nejčastěji a také s jejich vlastnostmi. To jim později umožní vybrat datovou strukturu nejvhodnější pro daný účel. Studenti se také seznámí s algoritmy, které jsou s danými datovými strukturami spojeny a naučí se je analyzovat a hodnotit prostřednictvím asymptotické časové složitosti.

Doporučené prerekvizity

Požadované prerekvizitní znalosti a dovednosti

  • Znalost základů programování v procedurálně orientovaném programovacím jazyce.
  • Středoškolské znalosti z matematiky.

Literatura studijní

  • Mareš, M., Valla, T.: Průvodce labyrintem algoritmů, CZ.NIC, 2017, ISBN 978-80-88168-19-5, http://pruvodce.ucw.cz/
  • Honzík, J., Hruška, T., Máčel, M.: Vybrané kapitoly z programovacích technik, Ed. stř. VUT Brno, 1991
  • Cormen, T.H., Leiserson, Ch.E., Rivest, R.L.: Introduction to Algorithms, Cambridge: MIT Press, 2009
  • Knuth, D.: The Art of Computer programming, Vol.1,2,3. Addison Wesley, 1968
  • Wirth, N.: Alorithms+Data Structures=Programs, Prentice Hall, 1976
  • Aho A.V., Hoppcroft J.E., Ullman J.D.: Data Structures and Algorithms, Addison Wesley, 1983
  • Baase, S.: Computer Algorithms - Introduction to Design and Analysis. Addison Wesley, 1998
  • Sedgewick,R.:Algoritmy v C, Addison Wesley 1998, Softpress 2003

Osnova přednášek

  1. Přehled datových struktur. Časová složitost algoritmů.
  2. Abstraktní datový typ a jeho specifikace. Specifikace, implementace a použití ADT seznam.
  3. Specifikace, implementace a použití ADT zásobník, fronta, vzhledávací tabulka. Vyčíslení výrazů s použitím zásobníku.
  4. Algoritmy nad binárním stromem.
  5. Vyhledávání, sekvenční, v poli, binární vyhledávání, binární vyhledávací stromy, AVL strom.
  6. Stromy s více klíči ve vrcholech. Vyhledávání v tabulkách s rozptýlenými položkami.
  7. Řazení, principy, bez přesunu položek, s vícenásobným klíčem.
  8. Známé metody řazení polí I
  9. Vyhledávání v textu.
  10. Rekurze a dynamické programování.
  11. Grafové algoritmy.
  12. Dokazování správnosti programů.

Osnova ostatní - projekty, práce

  • Dvě domácí úlohy - implementace operací vybraných ADT.
  • Projekt s miniobhajobou skupiny studentů.

Průběžná kontrola studia

  • Domácí úlohy - 20 bodů
  • Půlsemestrální písemná zkouška - 14 bodů
  • Hodnocený projekt s obhajobou - 15 bodů
  • Zápočet - podmínkou pro udělení zápočtu je získání minimálně 20 bodů za semestr. 
  • Závěrečná písemná zkouška - 51 bodů; Pro získání bodů ze závěrečné písemné zkoušky je nutné zkoušku vypracovat tak, aby byla hodnocena nejméně 24 body. V opačném případě bude zkouška hodnocena 0 body.

 

 

Pokud v průběhu semestru student onemocní nebo se vyskytne jiná překážka ve studiu, je třeba tuto překážku řádně ohlásit a doložit. Pak k ní lze přihlédnout a přizpůsobit jí hodnocení:

  • U domácí úlohy může student požádat příslušného učitele o přiměřené prodloužení termínu pro odevzdání domácí úlohy.
  • Pokud se student nemohl zúčastnit půlsemestrální zkoušky, může svého přednášejícího požádat, aby body za půlsemestrální zkoušku byly odvozeny od bodového zisku u prvního termínu zkoušky, kterého se zúčastní. Podmínkou pro přistoupení k tomuto termínu zkoušky je zisk alespoň 14 bodů za domácí úlohy a projekt.
  • Pokud se student nemůže zúčastnit obhajoby projektu a ostatní členové týmu s tím vysloví souhlas, může získat za obhajobu stejný počet bodů jako na obhajobě přítomní členové týmu.

Podmínky zápočtu

  • získání minimálně 20 bodů za semestr

Pokud bude odhaleno plagiátorství nebo nedovolená spolupráce na projektech či domácích úlohách, zápočet nebude udělen a dále bude zváženo zahájení disciplinárního řízení.

Rozvrh

DenTypTýdnyMístn.OdDoKapacitaPSKSkupInfo
Út zkouška 2024-01-09 A112 A113 D0206 D0207 D105 E104 E105 E112 G202 10:0011:50 řádná
Út zkouška 2024-01-23 D0206 D0207 D105 E112 10:0011:50 1. termín
Út zkouška 2023-10-17 E104 E105 E112 12:0013:00 Půlsemestrální zkouška - uterý 12:15
Út přednáška 1., 2., 3., 4., 5., 6., 7., 8., 9., 10., 11., 12. výuky E104 E105 E112 12:0014:50320 2BIB 3BIT xx 20 - 29 Burgetová
Út přednáška 2023-12-12 E104 E105 E112 12:0014:50320 2BIB 3BIT xx 20 - 29 Křena
Út ostatní 2023-10-31 C231 12:0023:59 Zápočet
Út zkouška 2023-10-17 E104 E105 E112 13:0014:30 Půlsemestrální zkouška - uterý 13:20
St ostatní 2023-11-01 C231 00:0013:00 Zápočet
St zkouška 2023-10-18 E104 E105 E112 14:0015:00 Půlsemestrální zkouška - středa 14:15
St přednáška 1., 2., 3., 4., 5., 6., 7., 8., 9., 10., 11., 12. výuky E104 E105 E112 14:0016:50294 2BIA 3BIT xx 10 - 19 Hranický
St přednáška 2023-12-13 E104 E105 E112 14:0016:50294 2BIA 3BIT xx 10 - 19 Křena
St zkouška 2023-10-18 E104 E105 E112 15:0016:30 Půlsemestrální zkouška - středa 15:20
Čt zkouška 2024-02-01 D105 10:0011:50 2. termín
ostatní 2023-12-08 C228 12:0012:15 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 12:1512:30 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 12:3012:45 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 12:4513:00 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 13:0013:15 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 13:1513:30 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 13:3013:45 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 13:4514:00 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 14:0014:15 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 14:1514:30 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 14:3014:45 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 14:4515:00 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 15:0015:15 Obhajoba náhradního projektu
ostatní 2023-12-08 C228 15:1515:30 Obhajoba náhradního projektu

Zařazení předmětu ve studijních plánech

Nahoru