МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА г. СЕМЕЙ
Документ СМК 3 уровня
УМКД
УМКД 042-39. 1.ХХ/012013
УМКД
Редакция №____от_____
Программа дисциплины
«Структуры и алгоритм
обработки данных»
для преподавателя
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИИ КОМПЛЕКС
ДИСЦИПЛИНЫ
«Структуры и алгоритм обработки данных»
для специальности 5В011100 – «Информатика »
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ДЛЯ ПРЕПОДАВАТЕЛЯ
Семей
2013
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАНО
Составитель____________«28» августа 2013 г. С.Т. Умирбаева,
магистр информатики, старший преподаватель кафедры Информатики
2ОБСУЖДЕНО
2.1
На заседании кафедры «Информатики»
Протокол от «11» сентября 2013 г., №1
Заведующий кафедрой _________ Абишова А.А.
2.2 На заседании учебно-методического бюро физико-математического
факультета
Протокол от «12» сентября 2013 г., №1
Председатель _____________ К.А. Батырова
3 УТВЕРЖДЕНО
Одобрено и рекомендовано к изданию
методического совета университета
Протокол от «18» сентября 2013 г., №1.
на
Председатель УМС _____________Г.К. Искакова
4 ВВЕДЕНО ВПЕРВЫЕ
заседании
Учебно-
СОДЕРЖАНИЕ
1
2
3
4
5
6
7
8
Область применения
Нормативные ссылки
Общие положения
Содержание учебной дисциплины (модуля)
Перечень тем для самостоятельной работы студентов
Учебно-методическая карта по дисциплине
Карта обеспеченности учебно-методической литературой
Литература
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Программа дисциплины для преподавателя, входящая в состав учебнометодического комплекса по дисциплине «Структуры и алгоритм обработки
данных», предназначена для студентов специальности 5В011100 –
Информатика.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Настоящая программа дисциплины для преподавателя устанавливает
порядок организации учебного процесса по дисциплине «Структура и
алгоритм обработки данных» в соответствии с требованиями и
рекомендациями следующих документов:
Государственный
общеобязательный
стандарт
образования
соответствующего уровня образования;
- Типовой учебный план специальности 5В011100 – Информатика.
- СТУ 042-ГУ-4-2013 Стандарт университета «Общие требования к
разработке и оформлению учебно-методических комплексов дисциплин»;
- ДП 042-1.01-2013 Документированная процедура «Структура и
содержание учебно-методических комплексов дисциплин».
3 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
3.1 Краткое содержание дисциплины:
Методы и алгоритмы решения задач в программировании способствуют
эффективной
организации
вычислительного
процесса,
повышают
эффективность решаемой задачи. К наиболее важным задачам, возникающим
при организации вычислительного процесса, следует отнести сегментацию
программ, оптимальное размещение отдельных блоков программ, определение
порядка решения задач с общими страницами в памяти ЭВМ, оптимальное
размещение информации, контроль записей и т.п.
Изучение курса «Структуры и алгоритмы обработки данных в ЭВМ»
опирается на знания, умения и навыки, которые студенты должны получить
при изучении дисциплин: «Математический анализ», «Линейная алгебра и
аналитическая
геометрия»,
«Информатика»,
«Программирование»,
«Дискретная математика».
3.2 Цель изучения дисциплины:
Целью изучения курса «Структуры и алгоритмы обработки данных в
ЭВМ» является глубокое освоение студентами методов представления данных
в памяти ЭВМ и основных алгоритмов, оперирующих с ними
3.3 Основная задача изучения дисциплины:
Студент должен иметь представление об основных структурах
представления данных в ЭВМ; об алгоритмах, оперирующих со структурами;
об использовании структур представления данных для решения возникающих
задач.
3.4 Результаты обучения:
В результате изучения дисциплины студент должен:
- знать основные понятия алгоритмических структур для построения
алгоритмов и задач по их математическим моделям;
- приобрести навыки грамотной постановки задач, возникающих в
практической деятельности для их решения с помощью ЭВМ; разработки
оптимальных алгоритмов для решения поставленных задач; формализованного
описания поставленных задач
3.5 Пререквизиты курса: для изучения дисциплины студентам
необходимы
знания
следующих
дисциплин:
«Информатика»,
«Программирование 1», «Дискретная математика».
3.6 Постреквизиты курса: знания данной дисциплины необходимы при
изучении дисциплин «Теория алгоритмов», «Теория обучения информатике».
3.7 Выписка из рабочего плана:
Курс Семестр Кредиты ЛК
час
ЛБ СРСП СРС Всего
час час
час час
3
30
5
3
15
22,5
67,5 135
Форма
итогового
контроля
экзамен
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ (МОДУЛЯ)
Наименование тем и их содержание
Количество
часов
1
2
ЛЕКЦИОННЫЕ ЗАНЯТИЯ
Введение. Анализ алгоритмов. Сортировка и поиск. Анализ
1
алгоритмов. Время выполнения программ. Алгоритмы
сортировки массивов. Сортировка посредством выбора.
Сортировка обменом (сортировка методом пузырька).
4
Сортировка вставками. Сортировка с разделением (быстрая
сортировка). Слияние сортированных последовательностей
Поиск. Последовательный поиск. Бинарный поиск
Файлы. Операции с данными на внешних носителях
Типы данных линейной структуры с последовательным доступом
к данным.
Стеки. Очереди.
Деревья. Основные определения. Двоичные (бинарные) деревья
Структура двоичного дерева. Двоичные деревья выражений.
Деревья двоичного поиска
Операции с двоичными деревьями. Алгоритмы обхода дерева.
Удаление элемента из дерева двоичного поиска
Бинарные деревья, представляемые массивами. Турнирная
сортировка. Пирамиды (heap - tree)
Сбалансированные деревья.
Сильноветвящиеся деревья
Графы
Алгоритмы обхода графов
Теория сложности алгоритмов.
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
Организация линейных связанных структур данных и операции с
ними
Реализация структур данных типа дерево
Реализация структур данных типа граф
Решение задачи поиска. Исчерпывающий поиск: перебор с
возвратом.
Решение задачи поиска. Исчерпывающий поиск: метод ветвей и
границ, динамическое программирование, поиск в глубину
Быстрый поиск: бинарный и последовательный поиски в
массивах, М-блочный поиск, хеширование. Выбор в линейных
списках
Использование деревьев в задачах поиска: бинарные, случайные
бинарные, оптимальные и сбалансированные деревья поиска.
Решение задачи сортировки. Внутренняя и внешняя сортировки.
Задачи сортировки. Алгоритмы сортировки: пузырьковая
сортировка, сортировка вставкой.
Задачи сортировки. Алгоритмы сортировки: сортировка
посредством выбора, слияние списков, сортировка списков путем
слияния, быстрая и распределяющая сортировки
Сортировка на основе бинарного дерева. Топологическая
сортировка. Рекурсивная сортировка. Сравнение методов
сортировки. Анализ сложности и эффективности алгоритмов
поиска и сортировки.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
4
4
4
4
5
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
СТУДЕНТОВ
5.1 Линейные и нелинейные структуры данных. Их представление в ЭВМ
5.2 Анализ алгоритмов. Время выполнения программ.
5.3 Задачи сортировки. Алгоритмы сортировки: пузырьковая сортировка.
5.4 Ассоциативные списки
5.5 Задачи сортировки. Cортировка вставкой.
5.6 Пирамидальная сортировка
5.7 Задачи сортировки. Сортировка посредством выбора.
5.8 Анализ сортировки массивов
5.9 Задачи поиска
5.10 Решение задачи поиска. Исчерпывающий поиск: перебор с возвратом.
5.11 Быстрый поиск: бинарный и последовательный поиски в массивах.Мблочный поиск, хеширование. Выбор в линейных списках
5.12 Решение задачи поиска. Исчерпывающий поиск: метод ветвей и границ.
5.13 Динамическое программирование, поиск в глубину
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ КАРТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Тема
Лекционного занятия
1
Введение.
Анализ
алгоритмов.
Сортировка и поиск.
Анализ
алгоритмов.
Время
выполнения
программ. Алгоритмы
сортировки массивов.
Наглядны
Вопросы для
Форма
е
самостоятельног контрол
Лабораторного
пособия,
о изучения
я
занятия
ТСО,
плакаты,
стенды
2
3
4
5
Организация
Сортировка
линейных
посредством
связанных
выбора.
структур
Сортировка
данных и
обменом
операции с
(сортировка
ними
методом
пузырька)
Презентация,
интерактивная
доска
6
Сортировка вставками.
Сортировка
с
разделением (быстрая
сортировка).
Поиск.
Последовательный
поиск.
Файлы. Операции с
данными на внешних
носителях
Типы данных линейной
структуры
с
последовательным
доступом к данным.
Реализация
структур
данных типа
дерево
Реализация
структур
данных типа
граф
Решение
задачи поиска.
Исчерпывающ
ий
поиск:
перебор
с
возвратом.
Решение
задачи поиска.
Исчерпывающ
ий поиск:
метод ветвей и
границ,
динамическое
программирова
ние, поиск в
глубину
Слияние
сортированных
последовательн
остей
Бинарный поиск
Стеки. Очереди.
Деревья.
Основные
определения.
Структура двоичного
дерева.
Двоичные
деревья выражений.
Операции с двоичными
деревьями. Алгоритмы
обхода дерева.
Бинарные
деревья,
представляемые
массивами. Турнирная
сортировка. Пирамиды
(heap - tree)
Сбалансированные
деревья.
Быстрый
поиск:
бинарный
и
последователь
ный поиски в
массивах, Мблочный
поиск,
хеширование.
Использование
деревьев в
задачах
поиска:
бинарные,
случайные
бинарные,
оптимальные и
сбалансирован
ные деревья
поиска.
Решение
задачи
сортировки.
Внутренняя и
внешняя
сортировки.
Задачи
сортировки.
Алгоритмы
сортировки:
пузырьковая
сортировка,
сортировка
вставкой.
Задачи
сортировки.
Алгоритмы
сортировки:
сортировка
посредством
выбора,
слияние
списков
Сортировка на
основе
Выбор
линейных
списках
в
Двоичные
(бинарные)
деревья
Деревья
двоичного
поиска
Удаление
элемента
дерева
двоичного
поиска
из
Алгоритмы
сортировки:
сортировка
списков путем
слияния,
быстрая
и
распределяюща
я сортировки
Сравнение
методов
бинарного
дерева.
Топологическа
я сортировка.
Рекурсивная
сортировка..
Сильноветвящиеся
деревья
Графы
Алгоритмы
графов
обхода
Теория
сложности
алгоритмов.
7
КАРТА ОБЕСПЕЧЕННОСТИ
ЛИТЕРАТУРОЙ
Наименование учебников,
Количество
учебно-методических
экземпляров
пособий
1
2
сортировки.
Анализ
сложности
и
эффективности
алгоритмов
поиска
и
сортировки
Б-деревья
Способы задания
графов
Достижимость и
алгоритм
Уоршолла
Правила анализа
программ
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЙ
Количество
студентов
Процент
обеспеченности
3
4
8. ЛИТЕРАТУРА
8.1 Основная литература
8.1.1 В.Б.Попов. Основы компьютерных технологий.-М.:Финансы и
статистика, 2002
8.1.2 С.А.Немнюгин. Тurbo Pasсal –СПб.:Издательство «Питер», 2001 г
8.1.3 Гусева А.И. Учимся программировать: PASCAL 7.0. Задачи и методы их
решения.-2-ое изд-М.: «Диалог-МИФИ», 2003 г.
8.1.4 Вирт Н. Алгоритмы и структуры данных: пер. с англ.-2-ое изд.: Невский
Диалект, 2001 г
8.1.5 Фаронов В.В. Турбо Паскаль 7.0. Начальный курс.Учебное пособие
М.:«Нолидж»,1997г
8.1.6 Андреева Т.А. Программирование на языке Pasсal. Интернет-университет
информацион-ных технологий-ИНТУИТ.ру, 2006 г.
8.1.7 Зыков С.В. Введение в теорию программирования. Интернет-университет
информацион-ных технологий-ИНТУИТ.ру, 2004 г.
8.1.8 Анисимов А.Е., Пупышев В.В. Сборник заданий по основаниям
программирования. БИНОМ. Лаборатория знаний, Интернетуниверситет информацион-ных технологий-ИНТУИТ.ру, 2006 г.
8.1.9 Терехов А.Н. Технология программирования. БИНОМ. Лаборатория
знаний, Интернет-университет информацион-ных технологийИНТУИТ.ру, 2006 г.
8.2 Дополнительная литература
8.2.1 Немнюгин С.А. TURBO PASCAL:Практикум.-2000
8.2.2 Фаронов В.В. Турбо Паскаль. Начальный курс.- М.,2000
8.2.3 Фаронов В.В. Турбо Паскаль 7.0: Практика программирования.-М.,1999
8.2.4 Turbo Pascal. - Алматы,2004
8.2.5 Лапчик М.П. Вычисление. Алгоритмизация. Программирование. - М.,
1988
8.2.6 Культин Н.Б. Программирование в Turbo Pascal 7.0 и Delphi.- Учебник по
языку программирования РАSCAI/+ дискета. - Спб.,1998