Základy algoritmizace a programování

ALGORITHMIZATION AND PROGRAMMING

Informace k zimnímu semestru 2018/2019

Podrobné informace - sylabus přednášek a cvičení, požadavky k zápočtu, ukázky testů, příklady z přednášek ...

Příklady k procvičování

Program cvičení

1. lekce - úvod do prostředí Matlab

pomocné přehledy (pro Matlab i C):
- operace a funkce
- základní příkazy

spuštění Matlabu: Aplikace / Ostatní / Matlab Classroom

vzorové příklady: dialogové okno, skripty

doporučená cvičení

DÚ: příklady - první odstavec a libovolné 3 příklady z druhého odstavce

2. lekce - Matlab: cykly a větvení programu

vzorové příklady

cvičení:

podmíněný příkaz:
napište skript, který
- přečte číslo a napíše, zda leží v otevřeném intervalu od 3 do 7 (s použitím jen jedné - složené - podmínky)
- přečte číslo a napíše, zda leží ve sjednocení uzavřených intervalů od 3 do 7 a od 15 do 17 (opět s použitím jen jedné složené podmínky)
cyklus for:
napište skript, který
- postupně požádá o 5 čísel a vždycky zobrazí, které číslo bylo zadáno
- postupně požádá o 7 čísel a bude průběžně zobrazovat jejich součet
cyklus while:
napište skript, který
- postupně (po jednom) přečte posloupnost nenulových čísel, která bude ukončena nulou, a čísla bude průběžně zobrazovat
- vypíše všechny členy Fibonacciho posloupnosti menší než 1000

postupně programujte tyto příklady - odstavce 3 a 4

DÚ

3. lekce - Matlab: práce s poli, I/O

vzorové příklady: práce s poli, vstupy a výstupy (I/O)

cvičení:

načtěte posloupnost čísel a zjistěte, na kterých místech se vyskytují záporná čísla a kolik jich je
načtěte vektor čísel a vypište jejich střední hodnotu (jako aritmetický průměr) a směrodatnou odchylku
(od každé složky vektoru odečtete střední hodnotu, vypočítáte Euklid. normu takto vzniklého vektoru a dělíte ji odmocninou z počtu složek vektoru);
pomocí funkce std zkontrolujte správnost svého výsledku
vytiskněte tabulku velké násobilky (návod: rozmyslete si, jak vypadá součin a*a', když a=[1;2;3])
načtěte tabulku čísel a doplňte ji dole o řádek se součtem hodnot v jednotlivých sloupcích
načtěte matici a vypište max. čísla v jejích řádcích
vytvořte tabulku velké násobilky (návod: rozmyslete si, jak vypadá součin a*a', když a=[1;2;3])

postupně programujte tyto příklady - odstavce 5 a 6

DÚ

4. lekce - Matlab: funkce

vzorové příklady

cvičení:

Skript pro výpočet BMI:
- napište funkci pro výpočet BMI (BMI = (váha v kg)/(výška v m)²):
  vstup: výška v cm, váha v kg
  výstup: index BMI
  správnost své funkce si můžete porovnat např. s výsledky zde
- změňte funkci BMI, aby měla 2 výstupy: kromě indexu BMI také odpovídající kategorii, kterou označíte čísly 1 až 3 (pod 18.5 podváha, 18.5-25 ideální váha, nad 25 nadváha)
- použijte výše uvedenou funkci BMI ve skriptu, který se zeptá na výšku a váhu, zavolá funkci BMI a vypíše hodnotu BMI (jako číslo) a odpovídající kategorii (slovy)

Napište (matlabovskou) funkci pro numerický výpočet určitého integrálu dané funkce (ta bude napevno naprogramovaná ve zdrojovém textu programu). Soubor s textem programu může mít přibližně tuto strukturu:

function int = my_int(a, b, n)
% funkce pro vypocet urciteho integralu f(x)
% vstup:
%   a, b ... meze intervalu
%   n ... pocet dilku pro numer. integraci
% vystup:
%   int ... urcity integral od a do b funkce f(x) def. nize
   ...
   ... zde lze pouzivat f(x)
   ...
end

function y = f(x)
% integrovana funkce
   ...
   ...
end

DÚ

5. lekce - Matlab: grafy, opakování

vzorové příklady:

grafy
použití funkce jako parametru na příkladu numerického výpočtu aproximace pomocí Fourierovy řady

cvičení:

Napište skript, který nakreslí graf zvolené funkce (například nějakého polynomu) a jeho aproximaci pomocí částečných součtů Fourierovy řady, postupně od 0 až do n členů. (Můžete použít funkce ze vzorových příkladů.)

Opakování: měli byste umět naprogramovat kterýkoliv z těchto příkladů

6. až 8. lekce - úvod do jazyka C

téma:

začínáme s C: buď lokálně na počítači s linuxem, nebo "online" v prohlížeči
čtení z klávesnice a výpis na obrazovku (viz příklady níže)
operace a funkce
seznam základních příkazů:
- příkaz if
- cyklus s počtem opakování předem neznámým - příkaz while
- cyklus s předem známým počtem opakování - příkaz for

vzorové příklady, příklady na čtení a zápis

cvičení:

napište cvičení z lekce 2 v jazyku C
napište v C postupně tyto příklady (nepoužívejte přitom pole, není-li to nutné)

9. lekce - C: pole, příkazy switch a break

vzorové příklady, příklad na práci s textem

cvičení:

přečtěte N (počet čísel), a pak posloupnost N čísel; vytiskněte daná čísla v opačném pořadí
přečtěte posloupnost kladných celých čísel zakončenou číslem nula a napište, kolikrát se které číslo v posloupnosti vyskytlo (předpokládejte, že v posloupnosti jsou jen čísla od 1 do 10)
vyberte si úlohy z odstavců "cykly" a "jednorozměrná pole" v těchto úlohách přepište je v C s použitím pole
* přečtěte posloupnost kladných celých čísel zakončenou číslem nula a napište, které číslo (resp. čísla) se v posloupnosti vyskytlo nejčastěji a s kolika výskyty (předpokládejte, že v posloupnosti jsou jen čísla od 1 do 100)

10. lekce - C: funkce

vzorové příklady

cvičení: vraťte se k úlohám ze 4. lekce a přepište je z Matlabu do C

11. lekce 12.12.2018

1. zápočtový test

První test bude bez použití počítače. Dostanete úlohy podobné těmto, řešení v Matlabu i v jazyku C napíšete na papír. Jako pomůcku si můžete předem vytisknout a používat seznam operací a funkcí a seznam příkazů.

12. a 13. lekce 19.12.2018 a 2.1.2019

2. zápočtový test (pouze pro ty, kteří prošli prvním testem),

případně možnost opravy 1. testu.

Druhý test bude na počítači, můžete si vybrat buď Matlab, nebo C. Dostanete nějakou úlohu podobnou těmto příkladům, na které ukážete, že umíte napsat funkci, která má více vstupních i více výstupních parameterů, a umíte ji zavolat v hlavním programu.

Doporučená literatura

Základy algoritmizace a programování - přednášky FS ČVUT
Petr Pošík: Úvod do Matlabu
Jan Němec: Seriál o programování v C
Eric Huss: The C Library Reference Guide

Další odkazy k předmětu

Algoritmizace v systému MATLAB - výukový text VŠCHT Praha
Portál Programujte, zvolte Desktopový vývoj / C & C++ / Seriál C (lekce jsou řazené odspodu)
Holan T.: slajdy k přednáškám na MFF
příklady několika záludných chyb, kterých se snadno dopustíme v jazyce C
další odkazy na literaturu jsou na této stránce dole (všechno v angličtině)

SW

Dev-C++ - IDE (programovací prostředí) pro C pro Windows
Matlab - studentskou verzi lze nainstalovat ze stránek download.cvut.cz
(používání vyžaduje přístup k síti z domény ČVUT)
GNU OCTAVE - volně šiřitelný program velice podobný Matlabu
Průvodce programem OCTAVE - anglicky
Český průvodce programem OCTAVE
GNUPLOT - volně šiřitelný program pro kreslení grafů