Detail předmětu

Matematické základy informatiky

FSI-VZIAk. rok: 2019/2020

Kurz seznamuje studenty se základy matematické informatiky. Jsou diskutovány základní matematické struktury oboru, jejich vlastnosti a implementace. Jako vyjadřovacího jazyka je užito C#. Je demonstrováno praktické využití vět a důsledků při implementaci jednoduchých technických aplikací.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

4

Garant předmětu

prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav automatizace a informatiky (ÚAI)

Výsledky učení předmětu

Kvalifikovaná tvorba a používání netriviálních objektově orientovaných implementací základních matematických struktur oboru.

Prerekvizity

Předpokládá se znalost algoritmizace, strukturovaného přístupu k řešení problémů a znalost metodiky tvorby neobjektových programů.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách.

Způsob a kritéria hodnocení

Požadavky k zápočtu: je vyžadován samostatně vypracovaný softwarový projekt, který důsledně používá přednášených metodik. Zpracování projektu je kontrolováno a konzultováno průběžně. Zkouška probíhá obvyklým způsobem.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základními matematickými strukturami oboru a metodikou jejich možných implementací. To je úvodem do vhodností a přiměřeností jejich použití.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na přednáškách je žádoucí, na cvičeních povinná. Výuka běží podle týdenních plánů. Způsob nahrazení zameškaných cvičení je plně v kompetenci vyučujícího.

Základní literatura

Greenshaw, R. and Hoover, H.J.: Fundamentals of the Theory of Computation Principle and Practice. Morgan Kaufmann, 1998. (EN)
Jungnickel, D: Graphs, networks and algorithms, 4th edition. Springer Berlin, Heidelberg, 2013. (EN)
Meduna, A., Švec, M.: Grammars with context conditions and their applications. Wiley, 2005. (EN)

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-AIŘ , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    obor M-AIŘ , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

prof. RNDr. Ing. Miloš Šeda, Ph.D.

Osnova

1. Úvod.
2. Seznam, fronta, zásobník, návrhy reprezentace a implementace.
3. Zobecnění seznamu; orientovaný graf, reprezentace a implementace.
4. Prohledávání grafu do šířky, do hloubky, smíšené prohledávání; využití fronty a zásobníku.
5. Způsoby implementace ohodnocení grafu, prohledávání ohodnoceného grafu.
6. Speciální grafové topologie (zejm. stromy, binární stromy), reprezentace a implementace, rámcově použití. AND-OR grafy.
7. Jazyky a gramatiky, Chomského klasifikace jazyků.
8. Automaty a gramatiky, reprezentace.
9. Konečný automat bez zásobníku, reprezentace.
10. Konečný automat se zásobníkem, reprezentace.
11. Turingův stroj, vyčíslitelnost, složitost algoritmu.
12. Základní pojmy teorie fuzzy množin.
13. Shrnutí probírané látky.

Cvičení s počítačovou podporou

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Petr Šoustek, Ph.D.

Osnova

1. Zásady zvýšení bezpečnosti kódu, oddělení režijních a datových tříd.
2. Implementace seznamu.
3. Implementace fronty a zásobníku.
4. Implementace stromu.
5. Implementace obecného orientovaného grafu, prohledávání I.
6. Implementace obecného orientovaného grafu, prohledávání II, hledání cesty.
7. Implementace ohodnocení grafu; příklady využití.
8. Prohledávání speciálních grafových topologií; příklady využití.
9. Návrh řešení jednoduchých problémů realizovaných prohledáváním orientovaného ohodnoceného grafu.
10. Implementace konečného automatu bez zásobníku.
11. Implementace konečného automatu se zásobníkem.
12. Implementace lingvistické proměnné, implikace.
13. Zápočet.