00mjk / 2019-fall-polytech-cs

Курс по информатике в Политехе

Информатика 2019 🔥

Курс по информатике в Политехе.

Содержание

• О чем курс
• Слайды
• Практика
• Что уже прошли
• Известные алгоритмы и структуры данных в курсе

О чем курс

Слайды

1. Вводная лекция

• Как устроен курс.
• Инфраструктура: slack, github, docker, linux.
• Курс молодого питониста.
• Дополнительно: элементарная комбинаторика, решето Эратосфена, линейный конгруэнтный метод.

2. Алгоритмы и структуры данных. Начало

• Основные определения: алгоритм, АТД, структура данных, тип данных.
• Нужная математика: числовые ряды, О-большое, рекуррентные формулы.
• Как сравнивать алгоритмы.
• Поиск: линейный, бинарный.
• Дополнительно: интерполяционный поиск, поиск прыжками, фибоначчиев поиск, экспоненциальный поиск.

3. Проектирование алгоритмов ☠️

• Метод грубой силы (aka решение «в лоб»). Исчерпывающий перебор. Метод поиска с возвратом, ветвей и границ.
• Метод преобразования (aka «преобразуй и властвуй»).
• Жадные методы.
• Метод уменьшения размера задачи (aka «уменьшай и властвуй»). Рекурсия.
• Метод декомпозиции (aka «разделяй и властвуй»).
• Компромисс время-память. Динамическое программирование. Мемоизация.
• Дополнительно: сортировка Шелла, сортировка пузырьком, быстрая сортировка, порядковые статистики, radix-сортировка.

4. АТД с линейным порядком

• АТД список.
• Строка — список символов.
• АТД очередь. Стек и дек. Очередь с приоритетом.
• Структуры: массив, связный список, список с пропусками.
• Дополнительно: куча (aka пирамида).

5. Бонус: программирование, IT и рок-н-ролл 🎸

• Парадигмы программирования.
• Типизация.
• Компиляторы и интерпретаторы.

6. Бонус: ООП, функциональное программирование, TDD и чистый код

• Объектно-ориентированное программирование, S.O.L.I.D., паттерны.
• Чистые функции, высшие функции.
• Разработка через тестирование (TDD).
• Рекомендации.

7. Бонус: планирование в IT

• Водопадная модель, Agile, Scrum, канбан-доска.
• Максим Дорофеев и игры.

8. АТД: словарь и множество

• АТД словарь и АТД множество, мультимножество.
• Хэш-таблица. Хэширование. Разрешение коллизий.
• Алгоритм Рабина-Карпа.
• Словарь и множество в Python.
• Дополнительно: фильтр Блума.

9. АТД: дерево ☠️

• АТД дерево
• Реализация деревьев
• Бинарное дерево
• Бинарное дерево поиска
• Сбалансированные деревья: АВЛ-дерево, RB-дерево, 2-3-дерево, B-дерево
• Дополнительно: splay-дерево, k-d дерево, scapegoat-дерево.

10. Графы: карта злачных мест Петербурга. 18+

• АТД граф
• Обход графа
• Топологическая сортировка
• Кратчайшие пути
• Минимальное остовое дерево
• Задача о максимальном потоке
• Задача коммивояжера

11. Числа в компьютере

• Как работает компьютер
• Как биты превращаются в числа
• Дополнительно: алгоритм Евклида, алгоритм Карацубы, алгоритм Штрассена, метод Ньютона, Алгоритм численного дифференцирования.

12. Конкурентное программирование

• Parallelism != Concurrency
• Threads и processes
• Синхронизация
• Actors
• GPU: параллелизм данных
• Лямбда-архитектура

Что не вошло в курс и предлагается для самостоятельного изучения:

• Машинное обучение: решающие деревья, нейронные сети, обучение с подкреплением, уменьшение размерности.
• NP-задачи и эвристики
• Квантовые алгоритмы ☠️

Практика

Задачи курса находятся тут.

Что уже прошли?

Известные алгоритмы и структуры данных в курсе

• 2-3 дерево [см. тема 9]
• Scapegoat-дерево [см. тема 9]
• Splay-дерево [см. тема 9]
• k-d дерево [см. тема 9]
• АВЛ-дерево [см. тема 9]
• Алгоритм Дейкстры [см. тема 10]
• Алгоритм Крускала [см. тема 10]
• Алгоритм Прима [см. тема 10]
• Алгоритм Рабина-Карпа [см. тема 8]
• Бинарный поиск [см. тема 2]
• Быстрая сортировка [см. тема 3]
• Граф [см. тема 10]
• Дек [см. тема 4]
• Интерполяционный поиск [см. тема 2]
• Код Хаффмана [см. тема 9]
• Красно-черное дерево [см. тема 9]
• Куча (aka пирамида) [см. тема 4, тема 3]
• Линейный конгруэнтный метод [см. тема 1]
• Линейный поиск [см. тема 2]
• Массив [см. тема 4]
• Обход дерева в глубину (DFS) [см. тема 9]
• Обход дерева в ширину (BFS) [см. тема 9]
• Очередь [см. тема 4]
• Очередь с приоритетом [см. тема 4]
• Пирамидальная сортировка (сортировка кучей) [см. тема 3]
• Поиск прыжками [см. тема 2]
• Решето Эратосфена [см. тема 1]
• Связный список [см. тема 4]
• Сортировка Шелла [см. тема 3]
• Сортировка вставкой [см. тема 3]
• Сортировка выбором [см. тема 3]
• Сортировка кучей (пирамидой) [см. тема 3]
• Сортировка пузырьком [см. тема 3]
• Сортировка слиянием [см. тема 3]
• Топологическая сортировка [см. тема 10]
• Фибоначчиев поиск [см. тема 2]
• Хэш-таблица [см. тема 8]
• Экспоненциальный поиск [см. тема 2]

Что не успели рассмотреть

• Kadane's algorithm
• Q-learning
• Radix-сортировка
• SVD-разложение
• Алгоритм A*
• Алгоритм k-mean
• Алгоритм kNN
• Алгоритм PageRank
• Алгоритм PCA
• Алгоритм QR
• Алгоритм Белмана-Форда
• Алгоритм Бойера-Мура
• Алгоритм Евклида
• Алгоритм Карацубы
• Алгоритм Кнута-Морриса-Пратта
• Алгоритм обратного распространения ошибки
• Алгоритм Флойда
• Алгоритм численного дифференцирования
• Алгоритм Шора
• Алгоритм Штрассена
• Градиентный спуск
• Код Хэмминга
• Кольцевая очередь
• Метод t-SNE
• Метод Монте-Карло
• Метод Ньютона
• Префиксное дерево
• Симплекс-метод
• Система непересекающихся множеств
• Суффиксное дерево
• Схема Горнера
• Фильтр Блума
• Фильтр Калмана