Розробники та рецензенти
Заклад вищої освіти:
Компанія-рецензент 1:
Компанія-рецензент 2:
Валідація:
Розробник навчальної програми:
Шакуров Євген Олексійович, старший викладач кафедри інформатики, ХНПУ імені Г. С. Сковороди
Базова інформація
Шифр та назва спеціальності:
014 Середня освіта (Інформатика)Назва освітньо-наукової програми
Середня освіта (Інформатика)Назва дисципліни
Практикум з програмуванняВид дисципліни
ВибірковаБлок дисципліни
Алгоритмізація і програмуванняКількість студентів
12Курс/Семестр
4Загальна інформація про дисципліну
Анотація
Навчальна дисципліна «Практикум з програмування» спрямована на формування у студентів початкових практичних навичок розв’язування задач програмними засобами. У межах курсу студенти ознайомлюються з базовими поняттями алгоритмізації, основними алгоритмічними конструкціями та способами їх реалізації за допомогою сучасної мови програмування Python. Особлива увага приділяється розвитку навичок побудови, тестування, налагодження та оптимізації алгоритмів. Під час навчання студенти виконують прикладні завдання, що моделюють реальні ситуації з майбутньої професійної діяльності, а також опановують основи використання інструментів середовища програмування та систем керування версіями.Анотація
Метою викладання навчальної дисципліни «Практикум з програмування» є ознайомлення студентів з поняттями алгоритму й виконання алгоритму, принципами побудови й функціонування комп’ютера, основними алгоритмічними конструкціями та способами їх реалізації мовою програмування Python.Анотація
Лекції, лабораторні, самостійна робота. Підсумковий контроль – залік(тест).Розподіл часу
Загальний обсяг (кредитів): 7; Лекції (занять): 10; Лабораторні (занять): 24; Практичні (занять): 38; Самостійна робота (годин): 138
Попередні дисципліни
Основи алгоритмізації та програмуванняМатеріально-технічне та програмне забезпечення дисципліни
Python 3.10+ Середовища PyCharm, Visual Studio Code, бібліотеки NumPy, Matplotlib Репозиторії GitHubСтруктура дисципліни
Модуль 5. Прикладна геометрія і проєктна робота
| № | Теоретична складова Назва, перелік питань або анотація лекції | Годин | Практична складова Опис та приклад завдання, а також посилання на методичні матеріали | Годин | Інструменти, засоби та технології | |||||||||||||
| Модуль 1. Алгоритм і основні алгоритмічні конструкції | ||||||||||||||||||
| 1 | Тема 1.1 Базові поняття алгоритмів та мови програмування: (виконавець, система команд, змінні, типи даних). | 2 | Виконавець алгоритму та система команд. Дані в алгоритмах, поняття змінної. Елементи математичної логіки | Pyhon, PyCharm https://docs.python.org/3/tutorial/ | ||||||||||||||
| 2 | Тема 1.2. Алгоритмічне мислення. Уявлення алгоритмів. Блок-схеми | 1 | Способи зображення алгоритму. Документація алгоритму. Технологія тестування програми. Побудова блок-схем. | 1 | побудова блок-схем у draw.io | |||||||||||||
| 3 | Тема 1.3.Структурне програмування: розгалуження, цикли | 1 | Створення калькулятора, перевірка простого числа, задачі на умовні оператори та цикли (визначення парності числа). | 1 | Pyhon, PyCharm | |||||||||||||
| Модуль 2. Алгоритмічне мислення та лінійні структури даних | ||||||||||||||||||
| 4 | Тема 2.1. Алгоритми роботи з лінійними структурами даних: списки, словники, множини; операції додавання/видалення/пошуку; ітератори та генератори; спискові включення | 1 | Операції над списками, словниками, множинами (додавання, видалення, пошук); ітератори та генератори; спискові включення | 2 | Pyhon, PyCharm | |||||||||||||
| 5 | Тема 2.2. Функції, lambda, map, zip | 1 | Практичне використання функцій, анонімних функцій, функцій вищого порядку; приклад – обробка списків за допомогою map та zip | 2 | Python, PyCharm | |||||||||||||
| 6 | Тема 2.3. Алгоритмічна складність: часова та просторова. Тестування програм. | Обчислення складності алгоритму (наприклад, лінійний vs квадратичний). Створення юніт-тестів для перевірки алгоритмів. | 2 | Python, unittest https://docs.python.org/3/library/unittest.html | ||||||||||||||
| Модуль 3. Алгоритми пошуку, сортування та рекурсії | ||||||||||||||||||
| 7 | Тема 3.1. Алгоритми сортування: бульбашка, вибір, QuickSort. Складність сортування. | 2 | Реалізація пошуку, мінімуму, сортування "бульбашкою",QuickSort (швидке сортування). Реалізувати двійковий пошук у відсортованому масиві. | 2 | Pyhon, PyCharm, timeit для вимірювання швидкості. | |||||||||||||
| 8 | Тема 3.2.Робота з файлами: формати, буферизація, обробка помилок; хеш-пошук у словниках | Зчитування/запис у файли, пошук слова у словнику. Програма «словник-перекладач» — пошук слова в .json-словнику; логування результатів у csv. Обробка помилок при зчитуванні/записі файлів. | 2 | Pyhon, PyCharm | ||||||||||||||
| 9 | Тема 3.3. Рекурсія та рекурсивні алгоритми. Поняття рекурсії та рекурсивного виклику функцій. | Генератор усіх дужкових послідовностей довжини n; розв’язування задачі N-ферзь Застосування рекурсії в задачах пошуку з поверненням. | 2 | Pyhon, PyCharm | ||||||||||||||
| 10 | Тема 3.4. Бінарні дерева: побудова, обходи (DFS/BFS). Застосування дерев для сортування та пошуку даних. | Побудувати BST із випадкових даних, реалізувати пошук/вставку, порівняти з бінарним пошуком у відсортованому масиві. Порівняти ефективність пошуку у BST та у відсортованому масиві. | Pyhon, PyCharm | |||||||||||||||
| Модуль 4. Побудова алгоритмів динамічного програмування. | ||||||||||||||||||
| 11 | Тема 4.1. Комбінаторика + Backtracking Перестановки, розміщення, комбінації. Генерація скобкових послідовностей. | 1 | Застосування технік backtracking та pruning для ефективного перебору. Робота з генераторами Python для створення послідовностей з одиниць та нулів. Написати генератор усіх перестановок для набору чисел.Реалізувати алгоритм для генерації дужкових послідовностей довільної довжини n. | 2 | Pyhon, PyCharm https://docs.python.org/3/library/collections.html | |||||||||||||
| 12 | Тема 4.2. Динамічне програмування з інтеграцією математичних задач. Основи ДП на одномірних та двомірних масивах. | 1 | Підрахунок підпослідовностей Реалізувати функцію для знаходження N-го числа Фібоначчі через ДП. Задача “Сходи”: кількість способів дійти до вершини з n сходинок. Задача “Рюкзак”: оптимальне розміщення предметів у рюкзаку для максимальної вартості. | 2 | Python, PyCharm, timeit | |||||||||||||
| 13 | Тема 4.3. Жадібні алгоритми з інтеграцією математичних задач | Розклад інтервалів, монети, прості оптимізаційні задачі. Порівняння з динамічним програмуванням для вибору ефективних рішень. Реалізувати жадібний алгоритм для задачі про мінімальну кількість монет. Написати алгоритм для оптимального вибору інтервалів без перекриття. | 2 | Pyhon, PyCharm, pytest | ||||||||||||||
| Модуль 5. Прикладна геометрія і проєктна робота | ||||||||||||||||||
| 14 | 5.1 Прикладна обчислювальна геометрія. Основи роботи з геометричними об’єктами на координатній площині | 2 | Обчислення площ, перетин AABB (bounding box), базові задачі з векторами. Скалярний добуток для перевірки орієнтації/перпендикулярності. | 2 | Python, PyCharm | |||||||||||||
| 15 | 5.2 Міні-проєкт: «Пошук прямокутників на площині» Зчитувати вершини прямокутників із файлу (CSV або JSON) | Реалізація алгоритму у вигляді завершеної програми з документацією. Використовувати (списки, словники) для зберігання координат. Студенти реалізують програму, яка визначає прямокутники на координатній площині за заданими вершинами, обчислює їхні площі та перевіряє на перетини. | 4 | PyCharm, Git модулі math і csv/json | ||||||||||||||
Теми та завдання для самостійної роботи
| № | Назва та опис завдання | Методи контролю та критерії оцінювання | Годин | |||||||||||||||
| 1 | Обчислення n-степеня числа Реалізація алгоритму швидкого піднесення до степеня | Реалізація алгоритму швидкого піднесення до степеня; перевірка коду, коректність результатів, оптимальність, аналіз складності | 4 | |||||||||||||||
| 2 | Числа Фібоначчі Реалізація рекурсивного та ітеративного варіантів | Реалізація рекурсивного та ітеративного варіантів; тестування програм, швидкодія, пояснення алгоритму, аналіз часової складності | 6 | |||||||||||||||
| 3 | Алгоритм сортування «бульбашкою» Опис та реалізація | Опис та реалізація; демонстрація роботи, порівняння з іншими алгоритмами, оцінка ефективності | 4 | |||||||||||||||
| 4 | Алгоритм сортування методом обміну Відмінності від «бульбашки», оптимізація | Відмінності від «бульбашки», оптимізація; аналіз коду, швидкість сортування на великих масивах, оцінка складності | 4 | |||||||||||||||
| 5 | Алгоритми швидкого сортування Реалізація QuickSort | Реалізація QuickSort; пояснення стратегії «розділяй і володарюй», оцінка складності, порівняння з іншими алгоритмами | 6 | |||||||||||||||
| 6 | Пошук слів у словниках Використання бінарного пошуку, хешування | Використання бінарного пошуку, хешування; робота з файлами, перевірка функціоналу пошуку, обробка помилок, тестування на неіснуючі ключі | 6 | |||||||||||||||
| 7 | Стек. Демонстрація стеків цілих чисел Реалізація операцій push/pop | Демонстрація стеків цілих чисел; реалізація операцій push/pop; тестування роботи на граничних значеннях та переповнення | 4 | |||||||||||||||
| 8 | Обчислення кількості перестановок, поєднань Використання формул комбінатори | Використання формул комбінаторики; розв’язання прикладів, точність обчислень, перевірка результатів | 6 | |||||||||||||||
| 9 | Генерація перестановок рядка/числа задачі олімпіадного рівня | Генерація всіх перестановок рядка/числа, пошук максимального шляху у матриці; пояснення рішення, тестування на різних прикладах | 8 | |||||||||||||||
| 10 | Динамічне програмування | Задачі на підрахунок кількості підпослідовностей, задача «рюкзак»; коректність результатів, оптимальність алгоритму, пояснення рішення | 10 | |||||||||||||||
| 11 | Розв’язування задач олімпіад з програмування | Вибрані задачі з qbit або інших платформ; оцінка якості алгоритму, ефективності та пояснення рішення | 18 | |||||||||||||||
Проєкт
Немає
Рекомендовані джерела інформації та навчальні матеріали
Основні
| № | Назва | До теми (модуль/тема) |
|---|---|---|
| 1 | Висоцька В.А., Оборська О.В. Python: алгоритмізація та програмування: навчальний посібник – Львів : Видавництво «Новий Світ – 2000», 2021. – 514 с. | Модуль 1–4 |
| 2 | Гаврильків В.М. Формальні мови та алгоритмічні моделі: навч. посібник. – Івано-Франківськ: Голіней, 2023. – 180 с. | Тема 1.1, 1.2; Модуль 2 |
| 3 | Ковальчук О. Python: програмування на мові високого рівня. – Харків: ВД "Інжек", 2019. – 336 с. | Модуль 1–2; Тема 1.2, 2.1–2.3 |
| 4 | Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р., Штайн К. Алгоритми. Побудова та аналіз : Пер. з англ. – Київ : Видавничий дім «Ін Юре», 2019. – 1328 с. | Модулі 2–3 |
| 5 | Шакуров Є.О. Класифікація комп’ютерів // Наумовські читання : матеріали ХІХ наук.-метод. конф. здобувачів вищої освіти та молодих учених. – Харків : [Б.в.], 2022. – С. 237–239. | Тема 1.1, 2.1 |
Додаткові
| № | Назва | До теми (модуль/тема) |
|---|---|---|
| 1 | Маттес Е. Пришвидшений курс Python. – Видавництво Старого Лева, 2021. – 600 с. | Модулі 1–4 |
| 2 | Холод М.Ю., Шостак Ю.В. Основи програмування. – Львів : Світ, 2021. – 304 с. | Модулі 1–2 |
| 3 | Joshi, P. Artificial Intelligence with Python: A Comprehensive Guide to Building Intelligent Apps for Python Beginners and Developers. – Packt Publishing, 2019. – 448 с. | Модуль 4 |
Контрольні заходи
| № | Назва та опис | Методи контролю та критерії оцінювання | |||||||||||||||||
| 1 | Поточна перевірка відвідування та активності на лекційних заняттях | Фіксація присутності, залучення до обговорення; до 5 балів за модуль | |||||||||||||||||
| 2 | Захист лабораторних робіт | Перевірка працездатності програми, пояснення логіки, ефективність — до 10 балів за роботу | |||||||||||||||||
| 3 | Практичні завдання на заняттях (розв’язання задач за темою заняття) | Правильність виконання, обґрунтування рішень, робота в IDE — до 5 балів за заняття | |||||||||||||||||
| 4 | Виконання та захист самостійних робіт | Аналіз коду, захист рішення, використання алгоритмів — до 10 балів за роботу | |||||||||||||||||
| 5 | Онлайн-тестування з тем модулю | Виконання тестів на базі LMS або Google Forms; — до 15 балів | |||||||||||||||||
| 6 | Розв’язання олімпіадних задач | 20 балів | |||||||||||||||||
| 7 | Підсумковий контроль / залік | виконання контрольного завдання | |||||||||||||||||
Результати навчання
Знати базові алгоритмічні конструкції та структури даних, розуміти принципи побудови алгоритмів пошуку, сортування, рекурсії, обробки структурованих даних, орієнтуватися в підходах до розв’язання задач різної складності, вміти розробляти програми мовою Python, тестувати і відлагоджувати власні програми, аналізувати ефективність реалізованих алгоритмів, самостійно формулювати задачі, шукати оптимальні способи їх розв’язання
Зв'язок з ринком праці
Спеціальність/професія, підготовці до діяльності в якій читається курс:
інформатика/вчитель інформатикиПосилання на вакансії (понад 3),
https://www.work.ua/jobs/6377593https://www.work.ua/jobs/6677770
https://robota.ua/company14753617/vacancy10615512?ref=search&cre=search_new&pos=dkp_search_newПерелік компетентностей із вказаних як вимоги до вакансії, які набувають студенти, в процесі проходження дисципліни.
Розуміння алгоритмів та структур даних Робота з масивами, списками, деревами Знання Python 3.x Робота з Git Написання чистого, документованого коду Навички тестуванняІнструменти оцінювання результатів навчання за дисципліною
| № | Об'єкт оцінювання (знання методів та принципів, практичні навички, командна робота тощо) | Методи контролю (тести, виконання поточних практичних завдань та їх форма: написання коду, створення діаграми Гантта, створення прототипу тощо) | Інструмент оцінювання (доступ до результатів тесту, гостьова лекція, посилання на виконані завдання, посилання на проєкт, присутність на захисті проєктів, доступ до запису захисту тощо) |
| 1 | Знання базових алгоритмічних конструкцій | Тестування (онлайн/офлайн) з теоретичних основ програмування | Moodle, результати тестів |
| 2 | Навички написання коду | Виконання лабораторних завдань (реалізація алгоритмів сортування, пошуку тощо) | Посилання на виконані завдання у Git, демонстрація коду |
| 3 | Розуміння принципів структур даних | Розв’язання задач з використанням стеків, черг, дерев тощо | Посилання на виконані завдання, демонстрація роботи в IDE |
| 4 | Побудова складених алгоритмів | Розв’язання задач підвищеної складності | Демонстрація коду, захист рішень |
| 5 | Самостійна робота | Виконання завдань з переліку самостійної роботи | Посилання на виконані роботи |
| 6 | Розв’язання олімпіадних задач | Участь у міні-турнірі або виконання задач підвищеної складності | https://ucup.dots.org.ua/ демонстрація рішень |