Лекции Техносферы. Подготовительный курс «Алгоритмы и структуры данных» (весна 2016)
Цель этого курса — познакомить слушателей с основными алгоритмами, применяемыми для разработки программного обеспечения. Вы научитесь выбирать подходящие структуры данных и алгоритмы для реализации возникающих задач, и узнаете, как использовать языки С/С++ для реализации алгоритмов.
Курс ведет Сергей Бабичев, доцент кафедр информатики и вычислительной математики, а также теоретической и прикладной информатики в МФТИ. Под катом вас ждет восемь лекций:
- Лекция 1. «Введение. Исполнители. Абстракции интерфейсов. Рекурсия»
- Лекция 2. «Жадные алгоритмы»
- Лекция 3. «Сортировки»
- Лекция 4. «Поиск. Списки»
- Лекция 5. «Деревья»
- Лекция 6. «Хеш-таблицы»
- Лекция 7. «Динамическое программирование»
- Лекция 8. «Алгоритмы на графах»
Лекция 1. «Введение. Исполнители. Абстракции интерфейсов. Рекурсия»
На первой лекции вспомним основы алгоритмов и посмотрим, как их можно использовать на практике. Поговорим о свойствах алгоритмов, исполнителях, нотациях, параметрах и классах сложности. Разберем неполиномиальную задачу (сколько поместится предметов в рюкзак). Кроме того, поговорим об абстракциях (массив, стек, множество) и рекурсии (основная теорема).
Лекция 2. «Жадные алгоритмы»
Лекция посвящена разным алгоритмам нахождения оптимальных (или близких к оптимальным) решений для самых разнообразных задач. Посмотрим на приближенное решение задачи нахождения оптимальных значений. Разберем абстракцию строки символов, префиксную функцию, динамические структуры данных.
Лекция 3. «Сортировки»
Сведения про разные сортировки и около сортировочную деятельность. Будут рассмотрены несколько технологий сортировок: сравнением, быстрая, с использованием свойств элементов, внешняя и другие. Также дается сравнение сортировок, когда и какой метод нужно применять.
Лекция 4. «Поиск. Списки»
Занимаемся поиском, работой с динамическими структурами данных, работой со списками и деревьями. Проводим сравнительный анализ методов поиска: простой последовательный поиск, распределяющий поиск, поиск с сужением зоны. Кроме того, поговорим о структуре данных «список», который тоже используется для поиска, и структуре данных «дерево», который считается обобщением «списка».
Лекция 5. «Деревья»
Продолжение темы «деревьев», затронутой еще на второй лекции. Рассматриваются две абстракции (множество и отображение), от них перейдем к сбалансированным деревьям поиска, красно-черным деревьям (двоичное дерево поиска), после чего коснемся интерфейса абстракции приоритетной очереди (основанной на деревьях).
Лекция 6. «Хеш-таблицы»
Как производить внешний поиск (на внешних носителях) с использованием B-деревьев, что такое обобщенный быстрый поиск, хеш-функции, разные виды хеш-таблиц. Также вы узнаете об еще одном виде поиска, который хорошо подходит к параллельным алгоритмам — списки с пропусками. Напоследок рассматривается пример решения задачи, которая требует нескольких разных структур данных.
Лекция 7. «Динамическое программирование»
Тут мы поговорим о способах решения больших задач, которые сами по себе делятся на подзадачи. Узнаете, как с помощью структур данных можно решать своеобразные задачи (о количестве маршрутов, о возрастающей подпоследовательности наибольшей длины), метод решения которых мы попробуем обобщить. Пойдет разбор этапов решения задачи методом динамического программирования.
Лекция 8. «Алгоритмы на графах»
Последняя лекция, в которой будут разные виды представления граф, понятие релаксации, несколько режимов поиска (BFS, DFS), топологическая сортировка, поиск остовных деревьев в графе, алгоритм Дейкстры (его связь с жадными алгоритмами) и алгоритм Флойда-Уоршалла (и его связь с динамическим программированием).
По завершению курса вы узнаете основные понятия: исполнитель, абстракция, объекты, методы, итерация, рекурсия, жадные алгоритмы, динамическое программирование, сортировка, поиск, графы. Получите навык анализировать основные свойства алгоритмов, научитесь выбирать необходимые структуры данных для решения задач и обосновывать свой выбор. Сможете эффективно реализовывать алгоритмы на языках С и С++.
Плейлист всех лекций находится по ссылке. Напомним, что актуальные лекции и мастер-классы о программировании от наших IT-специалистов в проектах Технопарк, Техносфера и Технотрек по-прежнему публикуются на канале Технострим.
