Detail předmětu

Programování a algoritmy 1

FEKT-BPC-PP1Ak. rok: 2023/2024

Celý kurz bude vyučován v programovém prostředí MATLAB (případně jeho freeware alternativách). Studenti se seznámí s maticovými operacemi, logickými a relačními operátory. Dále budou probrány pokročilé datové typy (komplexní čísla, struktury, cell), nástroje pro řízení běhu programu (podmínky if-elseif-else, cykly while, for, metody switch-case), tvorba funkcí. Důraz bude kladen především na vektorizaci a optimalizaci kódu. Studenti se naučí základy objektově orientovaného programování a tvorby grafického uživatelského prostředí.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Ústav radioelektroniky (UREL)

Vstupní znalosti

Jsou požadovány znalosti na úrovni středoškolského studia.

Pravidla hodnocení a ukončení předmětu

Studenti mohou získat maximálně 36 bodů za aktivní práci v počítačových cvičení a  na domácích úkolech, 30 bodů za průběžné testy během semestru a 34 bodů za individuální projekt v jazyce MATLAB.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění stanoví každoročně aktualizovaná vyhláška garanta předmětu.

Učební cíle

Cílem předmětu je seznámit studenty se základy programování a algoritmizace. Předmět bude vyučován v programu MATLAB, jenž nezatěžuje uživatele s alokací proměnných, uvolňování paměti jako je tomu u jazyka C, ale umožňuje soustředit na samotné algoritmy. Cílem předmětu je taktéž, aby studenti získali praktické programátorské návyky (atomizace, struktura kódu, komentáře, názvy proměnných atd.). Studenti by měli po absolvování být schopni sestavit jednoduchý programový toolbox a k němu grafické uživatelské rozhraní (GUI).
Absolvent předmětu je schopen:
1) Provádět maticové operace v MATLABu.
2) Převést matematické algoritmy do formy matlabovských funkcí.
3) Vykreslovat průběhy 2D a 3D funkcí.
4) Sestavit jednoduchou aplikaci s grafickým rozhraním v MATLABu.
5) Psát přehledný a srozumitelný kód dle programátorských zvyklostí.

Základní literatura

Cormen, Thomas H., et al. Introduction to algorithms. MIT press, 2009. (CS)
MATLAB Primer. Www.mathworks.com [online]. 3 Apple Hill Drive Natick, MA 01760-2098: The MathWorks, 2017 [cit. 2017-08-21]. Dostupné z: https://www.mathworks.com/help/pdf_doc/matlab/getstart.pdf (CS)

Doporučená literatura

VALENTINE, D. T. a Brian D. HAHN. Essential MATLAB for engineers and scientists. 3rd ed. London: Butterworth Heinemann, 2007. (CS)

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program BPC-EKT bakalářský 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.

Osnova

1. Úvod, historie Matlabu, alternativy, zásady psaní kódu, skript.
2. Tvorba matic, maticové operace, indexování, logické a relační operátory.
3. Pokročilé datové typy (komplexní čísla, char, logical, struktury, cell).
4. Řízení programu, podmínky, cykly.
5. Funkce - hlavička, lokální vs. globální proměnné a Workspace.
6. Algoritmy - zápis algoritmů, časová/paměťová náročnost, algoritmy řazení.
7. Algoritmy - datové struktury, paradigmata - hrubá síla, rozděl a panuj, hladový algoritmus, dynamické programování, zpětné prohledávání
8. Funkce - handle, vekorizace, optimalizace kódu, kontrola programu, bsxfun, arrayfun, cellfun.
9. Grafika - možnosti vykreslování, tex příkazy.
10. Práce se soubory - čtení a zápis.
11. GUI - grafické uživatelské prostředí, systém guide.
12. GUI - uicontrols.
13. OOP - třída/objekt,vlastnosti a metody, konstructor, set, get. dědění, přístup, jmenné prostory, enumerace.

Cvičení na počítači

39 hod., povinná

Vyučující / Lektor

doc. Ing. Petr Kadlec, Ph.D.
Ing. Tomáš Doležal

Osnova

1. Úvod, historie Matlabu, alternativy, zásady psaní kódu, skript.
2. Tvorba matic, maticové operace, indexování, logické a relační operátory.
3. Pokročilé datové typy (komplexní čísla, char, logical, struktury, cell).
4. Řízení programu, podmínky, cykly.
5. Funkce - hlavička, lokální vs. globální proměnné a Workspace.
6. Algoritmy - zápis algoritmů, časová/paměťová náročnost, algoritmy řazení.
7. Algoritmy - datové struktury, paradigmata - hrubá síla, rozděl a panuj, hladový algoritmus, dynamické programování, zpětné prohledávání
8. Funkce - handle, vekorizace, optimalizace kódu, kontrola programu, bsxfun, arrayfun, cellfun.
9. Grafika - možnosti vykreslování, tex příkazy.
10. Práce se soubory - čtení a zápis.
11. GUI - grafické uživatelské prostředí, systém appdesigner.
12. GUI - uicontrols.
13. OOP - třída/objekt,vlastnosti a metody, konstruktor, set, get. dědění, přístup, jmenné prostory, enumerace.

Elearning

eLearning: aktuální otevřený kurz