Požadavky ke zkoušce z předmětu PRM046
Programování II

Zkouška má písemnou a ústní část.

V písemné části řeší studenti dva příklady.
Na písemnou část mají studenti celkem 4 hodiny, po jedné hodině však musí odevzdat první příklad.

• První příklad je jednodnoduchá úloha na práci s ukazateli a spojovými datovými strukturami.
  Úlohy nejsou algoritmicky náročné. Požadují se globální deklarace typů a podprogramy realizující požadované akce nad daty těchto typů. I když to není hlavní aspekt hodnocení, měl by tento příklad být i syntakticky správný. Několik ukázkových zadání.
• V druhém příkladu studenti řeší rozsáhlejší úlohu, která je nějakým způsobem náročná.
  Součástí jejího řešení je přesnější formulace problému na základě obecného slovního zadání. Studenti nemusí programovat detailně celou úlohu, požaduje se návrh efektivního algoritmu, vhodné rozdělení úlohy na menší části, návrh jejich vzájemné komunikace, volba hlavních datových struktur a naprogramování nejpodstatnějších částí. Míra v jaké se požaduje blízkost ke kódu v Pascalu bude u každého zadání upřesněna.

V ústní části zkoušky se požadují znalosti programovacího jazyka a algoritmů podle níže uvedeného seznamu (v rozsahu přednášky). Součástí zkoušky je také rozbor úloh z písemné části zkoušky formou diskuse nad zvolenými řešeními. Požaduje se schopnost zvážit přednosti a nedostatky různých alternativních způsobů řešení.

Programovací jazyk Pascal - tato část je definitivní
(implementace Turbo Pascal verze 7 - nejde přitom o detaily, ale o principy)

• datové typy a reprezentace jejich hodnot v paměti
  rozdíl mezi typem integer a real, pole, záznam, záznam s variantami, znakový řetězec, množina, výčtový typ, inicializované proměnné (strukturované konstanty)
• předávání parametrů podprogramům
  předávání parametrů hodnotou a odkazem (princip, rozdíly, použití), procedurální parametry
• práce se soubory
  textové a datové soubory, sekvenční a přímý přístup k souboru (seek), assign, různé způsoby otevření souboru - reset, rewrite, append, formátování textového výstupu
• staticky a dynamicky alokované proměnné
  obsazení paměti a paměťová omezení, typ ukazatel, konstanta nil, způsoby alokace a uvolňování dynamicky alokovaných proměnných (New – Dispose, GetMem – FreeMem)
• objektové programování, základní principy a realizace v Borland Pascalu
  zapouzdření, dědičnost; statické a virtuální metody; implementace virtuálních metod - existence VMT tabulky, konstruktor, destruktor; veřejné a soukromé atributy objektů; abstraktní metody a objekty

Algoritmy a programovací techniky
- tato část se ještě změní (přibydou další otázky)

• efektivita algoritmů
  asymptotická složitost, nejlepší, průměrný a nejhorší případ, konkrétní odhady složitosti jednoduchých algoritmů, složitost problému
• rekurze
  rekurzivní formulace algoritmů, efektivita rekurzivních programů a její zvyšování, odstranění rekurze použitím zásobníku
• prohledávání do hloubky a do šířky
  backtracking, algoritmus vlny, ořezávání, heuristiky
• dynamické programování, metoda “rozděl a panuj”
  princip metod, příklady použití, hledání optimálního uzávorkování součinu n matic, maximální společný podřetězec
• vnitřní třídění
  konkrétní třídicí algoritmy a horní odhad jejich složitosti - třídění přímým výběrem, přímé zatřiďování, bublinkové třídění, quicksort, třídění sléváním, heapsort, přihrádkové třídění, složitost problému třídění (v nejhorším a průměrném případě)
• hledání k-tého nejmenšího prvku
  modifikace quicksortu, pomocí haldy, lineární algoritmus
• vnější třídění
  odlišnost od úlohy vnitřního třídění, přímé a přirozené slučování, polyfázové třídění, způsoby zvyšování efektivity, zvětšování běhů předtříděním v haldě
• stromy
  binární stromy, obecné stromy a jejich různé reprezentace, binární vyhledávací stromy a operace s nimi, průchody binárním stromem a jejich souvislost s algebraickými notacemi, postavení dokonale vyváženého stromu.
• vyvážené stromy
  AVL-stromy - definice, datová implementace, nejhorší případ, rotace, algoritmy vkládání a vypouštění, jejich složitost a typická implementace
• hašování
  hašovací tabulka, hašovací funkce, kolize a metody jejich řešení; srovnání různých metod ukládání a vyhledávání dat z hlediska efektivity
• aritmetické výrazy
  algoritmy na vyhodnocení výrazu zapsaného v různých notacích - infix, prefix, postfix, převody mezi různými algebraickými notacemi
• grafy
  základní grafové pojmy, způsoby reprezentace grafu v programu, programová realizace vybraných grafových algoritmů - komponenty souvislosti (průchod do šířky a do hloubky), nejkratší cesty (průchod do šířky, Dijkstrův algoritmus včetně jeho modifikací, Floyd-Warshallův algoritmus), minimální kostra grafu (hladový algoritmus, faktorové množiny), ověření acykličnosti grafu a topologické třídění
• programování her
  Strom hry, Shanonnova věta o existenci neprohrávající strategie pro jednoho z hráčů, algoritmus minimaxu, jeho negamaxová implementace, horizont, statická ohodnocovací funkce, alfa-beta prořezávání jako metoda rychlejšího zjištění přesné minimaxové hodnoty, její použití jako heuristiky (metoda okénka, kaskádní varianta).
• diskrétní simulace
  Princip – události, procesy, simulační kalendář; modelování jednoduchých úloh