Detail předmětu

Algoritmy

FIT-IALAk. rok: 2020/2021

Přehled základních datových struktur a jejich použití. Specifikace abstraktních datových typů (ADT). Specifikace a implementace ADT: seznamy, zásobník, fronta, vyhledávací tabulka, graf, binární strom. Algoritmy nad binárním stromem. Vyhledávání: sekvenční, v neseřazeném a seřazeném poli, vyhledávání se zarážkou, binární vyhledávání, binární vyhledávací strom, vyvážený strom (AVL). 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. Sekvenční metody řazení. Rekurze a algoritmy s návratem. Vyhledávání podřetězců v textu. Grafové algoritmy. Dynamické programování. Dokazování programů, tvorba dokázaných 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

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

prof. Ing. Jan M. Honzík, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav informačních systémů (UIFS)

Výsledky učení předmětu

  • Student porozumí významu metod dokazování správnosti programů a tvorby dokázaných programů. 
  • Porozumí základním principům a významu složitosti algoritmů.
  • Seznámí se se základními abstraktními datovými typy a strukturami, naučí se je implementovat a používat.
  • Naučí se rekurzivní a nerekurzivní zápisy základních algoritmů.
  • 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

Prerekvizity

  • Znalost základů programování v jazyce C
  • Středoškolské znalosti z matematiky

Způsob a kritéria hodnocení

  • Domácí úlohy - 20 bodů
  • Půlsemestrální písemná zkouška - 14 bodů
  • Hodnocený projekt s obhajobou - 15 bodů
  • 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.

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.

Učební cíle

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 se seznámí s vybranými grafovými algoritmy, s dynamickým programováním a s tvorbou dokázaných programů (Dijkstra).

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

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.

Prerekvizity a korekvizity

Doporučená literatura

Aho A.V., Hoppcroft J.E., Ullman J.D.: Data Structures and Algorithms, Addison Wesley, 1983
Amsbury, W: Data Structures: From Arrays to Priority Cormen, T. H., Leiserson, Ch.E., Rivest, R.L.: Introduction to Algorithms.
Baase, S.: Computer Algorithms - Introduction to Design and Analysis. Addison Wesley, 1998
Knuth, D.: The Art of Computer programming, Vol.1,2,3. Addison Wesley, 1968
Kruse, R.L.: Data Structures and Program Design. Prentice- Hall,Inc. 1984
Mareš, M., Valla, T.: Průvodce labyrintem algoritmů, CZ.NIC, 2017, ISBN 978-80-88168-19-5, http://pruvodce.ucw.cz/
Wirth, N.: Alorithms+Data Structures=Programs, Prentice Hall, 1976

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3A-P bakalářský

    obor B-MAI , 3 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program IT-BC-3 bakalářský

    obor BIT , 2 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program BIT bakalářský 2 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

39 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Bohuslav Křena, Ph.D.
Ing. Ivana Burgetová, Ph.D.
prof. Ing. Jan M. Honzík, CSc.

Osnova

  1. Základy algoritmického jazyka. Přehled datových struktur. Abstraktní datový typ a jeho specifikace.
  2. Specifikace, implementace a použití ADT seznam.
  3. Specifikace, implementace a použití ADT zásobník, fronta. Vyčíslení výrazů s použitím zásobníku.
  4. ADT pole, množina, graf, binární strom.
  5. Algoritmy nad binárním stromem.
  6. Vyhledávání, sekvenční, v poli, binární vyhledávání.
  7. Binární vyhledávací stromy, AVL strom.
  8. Vyhledávání v tabulkách s rozptýlenými položkami.
  9. Řazení, principy, bez přesunu, s vícenásobným klíčem.
  10. Známé metody řazení polí I
  11. Známé metody řazení polí II, řazení souborů.
  12. Rekurze, algoritmy s návratem.
  13. Dokazování správnosti programů, tvorba dokázaných programů.

Projekt

13 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Michal Koutenský
Ing. Bohuslav Křena, Ph.D.
prof. Ing. Jan M. Honzík, CSc.
Ing. Ivana Burgetová, Ph.D.
Ing. Kamil Jeřábek, Ph.D.
Ing. Zbyněk Křivka, Ph.D.

Osnova

  • Dvě domácí úlohy
  • Projekt s miniobhajobou skupiny studentů.