Drukuj Eksport do pliku (MS Word)
Nazwa przedmiotu:
Podstawy programowania i przetwarzania danych
Koordynator przedmiotu:
dr hab. inż. Marek Gągolewski, prof. PW
Status przedmiotu:
Obowiązkowy
Poziom kształcenia:
Studia I stopnia
Program:
Matematyka i Analiza Danych
Grupa przedmiotów:
Wspólne
Kod przedmiotu:
1120-DS000-ISP-0115
Semestr nominalny:
1 / rok ak. 2023/2024
Liczba punktów ECTS:
5
Liczba godzin pracy studenta związanych z osiągnięciem efektów uczenia się:
1. godziny kontaktowe – 80 h; w tym a) obecność na wykładach – 30 h b) obecność na ćwiczeniach – 15 h c) obecność na laboratoriach – 30 h d) konsultacje – 5 h 2. praca własna studenta – 50 h; w tym a) przygotowanie do ćwiczeń i kolokwium – 10 h b) przygotowanie do laboratoriów – 10 h c) zapoznanie się z literaturą – 5 h d) zrobienie prac domowych – 25 h Razem 130 h, co odpowiada 5 pkt. ECTS
Liczba punktów ECTS na zajęciach wymagających bezpośredniego udziału nauczycieli akademickich:
1. obecność na wykładach – 30 h 2. obecność na ćwiczeniach – 15 h 3. obecność na laboratoriach – 30 h 4. konsultacje – 5 h Razem 80 h, co odpowiada 3 pkt. ECTS
Język prowadzenia zajęć:
polski
Liczba punktów ECTS, którą student uzyskuje w ramach zajęć o charakterze praktycznym:
1. obecność na laboratoriach – 30 h 2. przygotowanie do laboratoriów – 15 h 3. zrobienie prac domowych – 25 h Razem 70 h, co odpowiada 3 pkt. ECTS
Formy zajęć i ich wymiar w semestrze:
  • Wykład30h
  • Ćwiczenia15h
  • Laboratorium30h
  • Projekt0h
  • Lekcje komputerowe0h
Wymagania wstępne:
brak
Limit liczby studentów:
.
Cel przedmiotu:
Kurs jest wprowadzeniem do programowania imperatywnego z użytkowymi elementami technik programowania obiektowego na przykładzie języka Python 3. Student poznaje pojęcie algorytmu, funkcji, programu, rekurencji, tablicy (listy), a także najbardziej podstawowe algorytmy i struktury danych, które mogą być wykorzystywane w przetwarzaniu danych, m.in. algorytmy wyszukiwania, sortowania i działania na wektorach oraz macierzach (także w podgrupach generowanych przez zmienne typu czynnikowego) oraz tablice dynamiczne, listy jednokierunkowe i drzewa binarne. Ponadto zapoznaje się z wybranymi funkcjami z biblioteki pakietów dla środowiska Python, np. służącymi do generowania wykresów, liczb pseudolosowych z wybranych rozkładów itp. Nabywa także umiejętności analizy złożoności obliczeniowej i pamięciowej poznanych algorytmów. Na zajęciach ćwiczeniowych student rozwija umiejętności analizy zagadnień problemowych i tworzenia algorytmów służących do ich rozwiązania z wykorzystaniem poznanych na wykładzie wiadomości teoretycznych. Na zajęciach laboratoryjnych student uczy się praktycznych umiejętności tworzenia pełnych programów, które są oparte na poznanych algorytmach. Szczególną uwaga zwraca się więc na: implementację programu przy użyciu gotowych, udokumentowanych bibliotek, umiejętność przetestowania programu, jego wykonania na konkretnych danych wejściowych, oraz interpretację otrzymanego wyniku. Na wybranych zajęciach laboratoryjnych student rozwiązuje samodzielnie zadania sprawdzające.
Treści kształcenia:
1. Pojęcie problemu obliczeniowego 2. Typy skalarne, podstawowe operatory i ich priorytety 3. Reprezentacja liczb całkowitych, zmiennopozycyjnych oraz znaków drukowanych. Błędy arytmetyki zmiennopozycyjnej 4. Instrukcja warunkowa i pętle. Definiowanie i dokumentowanie własnych funkcji 5. Listy (tablice) 6. Złożoność obliczeniowa i pamięciowa algorytmów, Notacje asymptotyczne: O, Θ, Ω. Przykłady rzędów wielkości funkcji, Szacowanie złożoności różnych algorytmów w problemie wyszukiwania zadanego elementu w liście 7. Referencje do obiektów, Kopiowanie płytkie a głębokie, 8. Problem sortowania i jego zastosowania. Permutacje. Stabilność algorytmów sortowania. Proste algorytmy sortowania przez porównywanie: bąbelkowe, przez wybór i przez wstawianie 9. Rekurencja: Wprowadzenie. Wieże z Hanoi; Fraktale i żółw, Sortowanie przez scalanie jako przykład zastosowania techniki dziel i rządź, Dolne ograniczenie złożoności sortowania przez porównywanie; Sortowanie szybkie, 10. Tablice dynamiczne. Analiza kosztu zamortyzowanego operacji append() i pop() 11. Sortowanie małych liczb naturalnych (np. danych jakościowych lub porządkowych): szufladkowe, przez zliczanie, kubełkowe i pozycyjne (LSD, MSD), 12. Elementy programowania obiektowego: proste klasy, pola i metody, Przeciążanie operatorów (metody specjalne). Klasa DynamicArray 13. Lista jednokierunkowa (z dowiązaniami); Binarne drzewo poszukiwań 14. Rekurencja – spamiętywanie, programowanie dynamiczne; Algorytmy z nawrotami 15. Tablice z haszowaniem. Abstrakcyjny typ danych słownik i zbiór
Metody oceny:
2 kolokwia; 6-7 laboratoryjnych zadań punktowanych; Do zdobycia maks. 100 p. Ocena końcowa wynika z sumy punktów; ≤50 p. - 2,0; (50,60] – 3,0; (60,70] – 3,5; (70,80] – 4,0; (80,90] – 4,5; >90 – 5,0. Szczegółowy regulamin zaliczenia podawany jest na początku semestru.
Egzamin:
nie
Literatura:
1. Harel D., Feldman Y., Rzecz o istocie informatyki. Algorytmika (Algorithmics: The Spirit of Computing), WNT, 2008. 2. Wirth N., Algorytmy + struktury danych = programy (Algorithms + Data Structures = Programs), WNT, 2004. 3. Cormen T.H., Leiserson C.E., Rivest R.L., Stein C., Wprowadzenie do algorytmów (Introduction to Algorithms), PWN, 2017. 4. Bentley J., Perełki programowania (Programming Pearls), Helion, 2012.
Witryna www przedmiotu:
.
Uwagi:
.

Efekty uczenia się

Profil ogólnoakademicki - wiedza

Charakterystyka W01
Zna podstawy programowania w języku Python (w tym konstrukcje programistyczne: operacje przypisania, pętle, wyrażenia warunkowe, funkcje) i najważniejsze typy danych (w tym skalary, listy, słowniki, zbiory, wektory i macierze) oraz pojęcie problemu i algorytmu.
Weryfikacja: kolokwia, zadania punktowane na laboratoriach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: MAD1_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WK, II.X.P6S_WG.2, I.P6S_WG
Charakterystyka W02
Zna proste metody i algorytmy wykorzystywane w przetwarzaniu danych
Weryfikacja: kolokwia, zadania punktowane na laboratoriach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: MAD1_W13
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_WG, I.P6S_WK, II.X.P6S_WG.2

Profil ogólnoakademicki - umiejętności

Charakterystyka U01
Potrafi implementować proste algorytmy w postaci funkcji oraz oceniać ich złożoność obliczeniową i pamięciową oraz stosować je do konstrukcji prostych programów
Weryfikacja: kolokwia, zadania punktowane na laboratoriach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: MAD1_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UO, II.X.P6S_UW.2
Charakterystyka U02
Umie stosować wybrane narzędzia zaimplementowane w pakietach dla środowiska Python 3, w tym funkcje do tworzenia wykresów oraz wybrane operacje na wektorach i macierzach
Weryfikacja: kolokwia, zadania punktowane na laboratoriach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: MAD1_U12
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_UO, II.X.P6S_UW.2

Profil ogólnoakademicki - kompetencje społeczne

Charakterystyka K01
Zna potrzebę uczenia się przez całe życie i podnoszenia kompetencji zawodowych
Weryfikacja: kolokwia, zadania punktowane na laboratoriach
Powiązane charakterystyki kierunkowe: MAD1_K01
Powiązane charakterystyki obszarowe: I.P6S_KK