Егэ по информатике пробники: ЕГЭ 2021 по информатике — пробники и реальные тесты с ответами

Содержание

Открытый вариант №1 ЕГЭ 2021 по информатике от ФИПИ с ответами и решениями

]]>

]]>
01.05.2021

Официальный открытый вариант ЕГЭ 2021 по информатике от ФИПИ.

Вариант №1 был опубликован ФИПИ 29 апреля 2021 года. Входит в серию открытых вариантов по всем предметам в формате ЕГЭ 2021 года. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ФАЙЛЫ к варианты СКАЧАТЬ.

Напоминаем, что в 2021 году нет досрочной волны ЕГЭ. И такой открытый вариант - это некая альтернатива досрочному ЕГЭ 2021 по информатике (ФИПИ ранее традиционно всегда выкладывал досрочный вариант по информатике)

Данный открытый вариант также является неким аналогом демоверсии ФИПИ по информатике. Однако, открытый вариант не содержит правильных ответов (как и досрочный вариант).

Есть вопросы? Задавайте их ниже в комментариях!

Некоторые задания из открытого варианта №1

ЗАДАНИЕ 7

Для хранения произвольного растрового изображения размером 1536×2048 пикселей отведено не более 6 Мбайт памяти без учёта размера заголовка файла. Для кодирования цвета каждого пикселя используется одинаковое количество бит, коды пикселей записываются в файл один за другим без промежутков. Какое максимальное количество цветов можно использовать в изображении?

ЗАДАНИЕ 20

Для игры, описанной в задании 19, найдите два таких значения S, при которых у Пети есть выигрышная стратегия, причём одновременно выполняются два условия:

  • Петя не может выиграть за один ход;
  • Петя может выиграть своим вторым ходом независимо от того, как будет ходить Ваня.

Найденные значения запишите в ответе в порядке возрастания.

ЗАДАНИЕ 24

Текстовый файл состоит не более чем из 1 200 000 символов X, Y, и Z.

Определите максимальное количество идущих подряд символов, среди которых нет подстроки XZZY.

Для выполнения этого задания следует написать программу.

Видеоразбор открытого варианта №1 по информатике

Мы постарались разобрать на видео детально каждое задание из открытого вариант, предоставить правильное решение и правильный ответ (ответы ко всем заданиям).

Смотреть в PDF:

Или прямо сейчас: cкачать в pdf файле.

Сохранить ссылку:
Добавить комментарий

Комментарии без регистрации. Несодержательные сообщения удаляются.

Демоверсии, спецификации, кодификаторы

Единый государственный экзамен по русскому языку

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация
  • Словарик паронимов
  • Орфоэпический словник

Единый государственный экзамен по математике

  • Демонстрационный вариант для базового уровня
  • Спецификация для базового уровня
  • Кодификатор требований
  • Кодификатор элементов
  • Демонстрационный вариант для профильного уровня
  • Спецификация для профильного уровня

Единый государственный экзамен по физике

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по химии

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по информатике

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по биологии

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по истории

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по географии

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по обществознанию

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по литературе

  • Демонстрационный вариант
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по английскому языку

  • Демонстрационный вариант (письменная часть)
  • Демонстрационный вариант (устная часть)
  • Демонстрационный вариант (аудио)
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по немецкому языку

  • Демонстрационный вариант (письменная часть)
  • Демонстрационный вариант (устная часть)
  • Демонстрационный вариант (аудио)
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по французскому языку

  • Демонстрационный вариант (письменная часть)
  • Демонстрационный вариант (устная часть)
  • Демонстрационный вариант (аудио)
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по испанскому языку

  • Демонстрационный вариант (письменная часть)
  • Демонстрационный вариант (устная часть)
  • Демонстрационный вариант (аудио)
  • Кодификатор
  • Спецификация

Единый государственный экзамен по китайскому языку

  • Демонстрационный вариант (письменная часть)
  • Демонстрационный вариант (устная часть)
  • Демонстрационный вариант (аудио)
  • Кодификатор
  • Спецификация

Блог учителя информатики Альшевской А.А.: ЕГЭ


Аналог "Сдам ЕГЭ" https://yandex.ru/tutor/subject/?subject_id=6

ЕГЭ 2019 г.

Стрим #27 https://www.youtube.com/watch?v=jTbpeadvi0A
(Решаем ваши задачи: 2, 11, 13, 14, 16, 18, 21, 22, 26)
Интересное 16 (от конца 11 минута), 14 робот (50 минута)

Разбор заданий Демо (без №23, 26, 27)

Разбор задания Демо №23

тренировочная работа 14.09.2018

ЕГЭ 2018 г.

Светлана Майер - разбор досрочного

не досрочный разбор Светлана Майер 


Полезные ссылки:

ЕГЭ 24

Стрим #13     

Стрим #39 (системы счисления)

Стрим #40

https://www.youtube.com/watch?v=V_WXvWAGRBc

стрим 41-1https://www.youtube.com/watch?v=TJOlRmpWXgk&index=43&list=PLgvtHXe0kJXZXDBqDx0CuZ3l3k-cmGm01

стрим #41-2 https://www.youtube.com/watch?v=ryz7QhnF0aE&index=44&list=PLgvtHXe0kJXZXDBqDx0CuZ3l3k-cmGm01  (разбор досрочного Задачи: 2, 5, 6, 9, 10, 11, 12, 14, 16, 18, 20, 21, 22, 24, 25)

стрим #42 https://www.youtube.com/watch?v=r3rjHlV4x2s&t=25s  (что было на досрочке, какие были задачи)

стрим #43 https://www.youtube.com/watch?v=Pl5Fen79GRk&t=12s  (Решаем задачки: 3, 5, 6, 11, 13, 14, 17, 18, 21, 22, 23, 25)



стрим#45 https://www.youtube.com/watch?v=34d-Q98_aF0&index=48&list=PLgvtHXe0kJXZXDBqDx0CuZ3l3k-cmGm01  (Фано, маски, динамическое программирование, 23 три задачи)

стрим #46 https://www.youtube.com/watch?v=Tv52a-gnnzE ( 2, 9, 12, 14, 16, 20, 21, 22, 23)

(робот, исполнитель)
Робот 39 минута


стрим #47 https://www.youtube.com/watch?v=Ycy2lgtVUvU (2, 5, 10, 17, 18, 21, 23, 26, 27)

ЕГЭ 10

Задание

Сколько существует способов разместить на книжной полке шесть книг, среди которых имеются четыре тома романа «Война и мир», которые должны стоять рядом?

Решение

Представим четыре тома романа «Война и мир» в виде единого блока, внутрь которого не должны попасть никакие другие книги. Тогда необходимо расположить на полке этот блок и две другие книги, что можно сделать 3!=1⋅2⋅3=63!=1⋅2⋅3=6 способами.

Для определения количества способов расположить четыре тома «Войны и мира» внутри блока снова воспользуемся формулой количества перестановок без повторений, согласно которой имеется 4!=1⋅2⋅3⋅4=244!=1⋅2⋅3⋅4=24 таких способов.


Учитывая, что расположение томов романа «Война и мир» внутри блока не зависит от расположения всего блока на полке, применимо правило произведения, откуда искомое количество способов 3!⋅4!=6⋅24=1443!⋅4!=6⋅24=144.

Задание

Сколько существует различных символьных последовательностей длины 5, которые содержат ровно 3 символа из алфавита {A,B}{A,B} и 2 символа из алфавита {C,D,E,F}{C,D,E,F}?

Решение

Имеется C35C53 способов выбрать три позиции из пяти возможных для размещения трёх символов из алфавита {A,B}{A,B}. На каждой из этих позиций может находиться любой из двух символов данного алфавита.

Далее, для размещения двух символов из алфавита {C,D,E,F}{C,D,E,F} остаются две позиции, выбрать которые можно C22C22 способами. На каждой из этих позиций может находиться любой из четырёх символов данного алфавита.


Учитывая, что символы располагаются в последовательности независимо друг от друга, можно применить правило произведения:N=C35⋅23⋅C22⋅42=5!3!⋅(5−3)!⋅23⋅2!2!⋅(2−2)!⋅42=N=C53⋅23⋅C22⋅42=5!3!⋅(5−3)!⋅23⋅2!2!⋅(2−2)!⋅42==3!⋅4⋅53!⋅2!⋅23⋅2!2!⋅0!⋅42=10⋅8⋅1⋅16=1280.



67)      (прислал А.Н. Носкин) Палиндром – это символьная строка, которая читается одинаково в обоих направлениях. Сколько различных 6-символьных палиндромов можно составить из строчных латинских букв? (В латинском алфавите 26 букв). 
В Латинском алфавите 26 букв
Если они симметричные то решить можно так
26*26*26=17576
Ответ: 17576



51)      Вася составляет 5-буквенные слова, в которых есть только буквы К, А, Т, Е, Р, причём буква Р используется в каждом слове хотя бы 2 раза. Каждая из других допустимых букв может встречаться в слове любое количество раз или не встречаться совсем. Словом считается любая допустимая последовательность букв, не обязательно осмысленная. Сколько существует таких слов, которые может написать Вася?

Решила другим способом. 
Две буквы Р: 1*1*4*4*4 =64 Количество сочетаний 2 из 5 =10 итого10*64=640 
Три буквы Р: 1*1*1*4*4 =16 Количество сочетаний 3 из 5 =10 итого10*16=160 
Четыре буквы Р: 1*1*1*1*4 =4 Количество сочетаний 4 из 5 =5 итого5*4=20 
Пять букв Р: 1 способ 
итого 821


ЕГЭ №14 
115
161
103
60

Новгородские выпускники сдали пробный ЕГЭ по информатике в компьютерной форме

Новгородские выпускники сегодня сдавали пробный ЕГЭ по информатике в компьютерной форме. Ранее экзаменационную работу выполняли только на бумажных бланках. Впервые Единый госэкзамен по информатике на компьютерах будут сдавать в 2021. Если не вмешается пандемия, конечно.

Главное отличие нового формата ЕГЭ – теперь волноваться приходится не только детям, но и взрослым. И речь не о родителях. Несколько дней техники готовили ноутбуки и отлаживали систему, чтобы первый на их памяти компьютерный ЕГЭ по информатике школьники могли сдавать каждый за своей машиной. И больше никаких бумажных КИМов.

Михаил Бегунов, технический специалист: «Все задания у детей – на компьютере, при этом они уже могут пользоваться установленными программами и потом вводят ответы уже непосредственно в компьютер. И это фиксируется и по окончании экзамена снимается и отправляется».

Но и это не все: КИМы загружены, но чтобы получить к ним доступ, нужно дождаться ключа активации. Ровно за полчаса до начала экзамена к заветному базовому компьютеру выстраивается очередь для следующего этапа подготовки.

Корреспондент Наталия Хмелева: «Получить ключ активации – лишь полдела: теперь его нужно вручную ввести в каждый из тех компьютеров, за которыми будут сидеть дети. А их на минуточку 50 штук».

И целых два специалиста на каждую машину: один – техник с ключом активации, другой – представитель комиссии, у которого есть доступ к компьютеру. Вот такие они, современные технологии. Впрочем, для самих школьников все по-прежнему: традиционное волнение никто не отменял, а что до нового формата, тут ответ будущих выпускников однозначный.

– Если смотреть на информатику, то лучше на компьютере, потому что это все-таки одна сфера, и это будет более логично даже, – говорит ученик 11 «Т» класса школы № 36 Макар Кузнецов.
– Как готовился к экзамену? Пробники решал, смотрел задания и искал ответы на свои вопросы в интернете.
– А ритуал на удачу? Там – монетку под пятку положить?

– Кошку погладил. Какую кошку?
– Свою.

Поможет или нет – об этом Макар Кузнецов узнает чуть позже, а пока впереди 27 заданий и почти четыре часа на их выполнение. Всего пробный КЕГЭ пишут более 200 новгородских школьников, что не случайно, отмечают учителя. Информатика сейчас – один из самых популярных предметов. Будут ли сдавать в новой форме другие экзамены, пока неизвестно – слишком много нюансов, а что до информатики, компьютерная форма выпускников ждет следующим летом. Есть время отточить навыки и проработать возможные ошибки. И детям, и техникам.

Наталия Хмелева

Добавьте НТ в свои источники, чтобы быть в курсе новостей дня.

Наша редакция уважает ваши непредвзятые точки зрения. Просим вас проявлять уважение друг к другу, к авторам и героям наших материалов. Оставляйте комментарии в рамках законодательства РФ. Редакция оставляет за собой право удалять комментарии, которые, как мы считаем, не соответствуют теме и тону обсуждения, принятому у нас на сайте.

Кроме того, вы можете обсуждать все новости «Новгородского областного телевидения» в официальных группах социальных сетей: Вконтакте, Фейсбук и твиттер

Как сдать ЕГЭ по информатике на 100 баллов — Учёба.ру

Елизавета Беримская,

преподаватель Московской школы программистов,

ведущий эксперт ЕГЭ по информатике,

заместитель председателя предметной комиссии ЕГЭ по информатике МО

В 2021 году ЕГЭ по информатике впервые будет проводиться в компьютерной форме. По вашему мнению, экзамен в результате этого стал сложнее или проще?

Могу сказать, что перехода на компьютерную форму все очень ждали и дети в том числе. Конечно же для школьников, которые выбрали ЕГЭ по информатике и собираются поступать в вузы на специальности «Программирование», «Информатика и вычислительная техника», «Информационные системы», удобнее сдавать экзамен за компьютером, потому что это для них привычный инструмент. Многие ребята уже пишут собственные программы и им очень тяжело готовиться к письменному экзамену, где код программы нужно было записывать и проверять на бумаге.

Учащиеся, которые хорошо умеют программировать, получают преимущество на «компьютерном» ЕГЭ, по сравнению с «бумажным», потому что им не нужно тратить время на перепроверку программ, написанных на листочке. Они могут запустить их на компьютере и проверить на работоспособность, а освободившееся время потратить на перепроверку тестовой части.

Но здесь есть и опасность. Ребятам, которые хорошо владеют компьютером на уровне пользователя, будет казаться, что все это очень просто. В прошлые годы на ЕГЭ по информатике около 10% детей не могли преодолеть минимальный порог, то есть получали «двойку». Особые затруднения вызывали теоретические вопросы, хотя многие из этих школьников отлично знают компьютер, заядлые геймеры и даже ведут школьные сайты. Материал для ЕГЭ крайне обширный, в работе затрагивается большой круг тем. Этот экзамен нельзя сдать даже на минимальный результат, если ты просто умеешь пользоваться компьютером. Нужно готовиться долго и основательно, знать специфику и формат каждого вопроса.

Как сейчас обстоит дело с информатикой в общеобразовательных школах? Насколько хорошо школьники знают этот предмет?

В школьных учебниках по информатике есть темы, которые рассматриваются на ЕГЭ, но конечно не все. Если говорить об уроках информатики в районной школе, то там дают минимальный уровень, которого достаточно, чтобы просто сдать экзамен и преодолеть порог в 42 балла из 100. В спецшколах с углубленным изучением информатики, где на занятия по предмету отведено значительное количество часов, уже можно рассчитывать на 60-70 баллов — это уровень увлеченных предметом детей.

Но, когда речь идет о поступлении на IT-направления в топовые вузы, результат требуется совсем другой. Так, например, в 2020 году для зачисления на факультет компьютерных наук НИУ ВШЭ необходимо было продемонстрировать 303 балла (3 ЕГЭ + индивидуальные достижения), в Физтех-школу прикладной математики и информатики МФТИ — 301 балл, на программу «Программная инженерия» в МГТУ им. Баумана — 289 баллов.

Чтобы получить высокобалльный результат на ЕГЭ по информатике (от 85 баллов и выше), нужна дополнительная работа с преподавателем на курсах или индивидуально. Логично, что абитуриент IT-специальностей должен знать больше, чем школьный уровень информатики, ведь это его будущая профессия. Когда нужно начинать готовиться, чтобы получить хороший результат? По информатике за год можно подготовиться точно, но только в том случае, если к сентябрю — моменту начала подготовки — у школьника имеется хорошая база и есть навыки программирования. Если базы нет, готовиться следует начинать заранее. В 11-м классе необходимо сфокусироваться на отработке типов экзаменационных заданий, а всю теорию нужно выучить до этого. Минимум четыре академических часа в неделю на дополнительные занятия плюс школьные уроки — эффективная нагрузка, гарантирующая результат.

По вашему опыту преподавания, какие разделы информатики самые сложные для школьников? И какие темы самые простые?

Традиционно самые сложные задания связаны с алгеброй логики, в школе ей уделяется не так много внимания. К этой теме относятся высказывания, логические операции, истинность логического выражения. Суперсложная задача прошлого года (№ 23) была на логические уравнения. В Московской области ее не сделал ни один выпускник, а в Москве всего несколько человек справились с ней, в целом же процент выполнения этого задания был ничтожным. Именно поэтому впервые на ЕГЭ по информатике шкала перевода первичных баллов в тестовые была составлена таким образом, что можно было не решить одну задачу и все-равно получить 100 баллов. Только благодаря этому в 2020 году у нас были 100-балльники по информатике. В этом году эту задачу из экзамена убрали. Но по теме алгебры логики в работе все же остались две задачи, правда они более простые.

Также для школьников очень сложна задача на анализ рекурсивных алгоритмов. В прошлые годы ребенок должен был проанализировать программу, найти в ней ошибки, исправить их, определить, какой результат дает программа, — и все это на бумаге. Теперь благодаря использованию компьютера все должно стать гораздо проще. Выпускникам нужно будет не проанализировать предложенную программу, а написать свою. Процент выполнения этого задания должен стать больше. Потому что школьники учатся программировать, а не анализировать чужие программы.

Самым сложным на ЕГЭ по информатике по-прежнему остается последнее задание № 27. Это творческая задача на анализ алгоритмов. Школьник должен самостоятельно придумать свой алгоритм. В прошлые годы проверять это задание экспертам было непросто. Способы ее решения были настолько разные, что трудно было сразу понять: правильно ли составлен алгоритм, это неверный ход решения или просто изюминка в коде? Приходилось проверять на тестах. В этом году справиться с этой задачей выпускникам будет гораздо легче. Они пишут программу на компьютере, запускают ее и сразу видят — получился результат или нет. Если нет, школьник может еще раз просмотреть код, найти и тут же исправить ошибки. И так до получения результата.

Если посмотреть на статистику сдачи экзамена, можно увидеть, что часто у детей возникают ошибки на пустом месте, например, в таком задании, как технология обработки графической информации. Как кодируется графическая информация, как рассчитывается объем графического файла, какое количество цветов можно использовать при кодировании — это теоретические вопросы, на которые школьник мало обращает внимание при подготовке, это не так интересно. Когда выпускник решил на ЕГЭ все сложные задачи правильно, а на такие элементарные вопросы не ответил, получается очень обидный результат — 96, 97, 98, 99 баллов — почти 100, но не 100.

Что касается самых простых заданий, то это, например, задача на системы счисления, где требуется найти диапазон чисел, которые попадают в интервал. Также не вызывает сложностей задача, связанная с графами, когда есть таблица, есть граф, и нужно найти соответствие таблицы и графа, кратчайший путь по графу. Школьники решают эти задачи очень хорошо.

Какие языки программирования надо знать, чтобы сдать ЕГЭ по информатике?

Я являюсь экспертом ЕГЭ по информатике уже 11 лет и вижу, как меняется тенденция в использовании языков. Составители ЕГЭ не ограничивают школьника каким-то одним языком программирования, а разрешают ему использовать в задачах тот язык, которым он владеет лучше всего. В начале самым популярным был бейсик, потом его почти не осталось, и лидерскую позицию занял Паскаль. Сейчас в Москве процент школьников, которые выбирают на ЕГЭ Паскаль — очень маленький (здесь в школе проходят Python), в МО и других регионах Паскаль еще применяется, потому что на нем программируют в школе. В целом же тенденция такова, что все больше ребят пишут программы на самых современных языках — Python и С++. Хотя Паскаль очень хороший как учебный язык. Но в связи с глобальным развитием сферы IT-разработки, дети уже в школе хотят изучать то, что им в будущем пригодится на практике, чем они будут заниматься и в университете, и на работе в будущем. Таким образом большинство школьников выбирают на ЕГЭ Python и C++, последний еще и универсальный язык, на котором решаются все олимпиадные задачи.

В работу включены 9 новых заданий, для выполнение которых требуется программное обеспечение. Расскажите подробнее об этих заданиях.

Задание № 9

Что требуется

Предлагается файл электронной таблицы, содержащей вещественные числа — результаты ежечасного измерения температуры воздуха на протяжении трёх месяцев. Нужно найти разность между максимальным значением температуры и ее средним арифметическим значением.

Особенности

Это задание на электронные таблицы, и оно очень перекликается со всеми задачами, которые были у детей в школе на информатике с 7-8 класса. Школьнику нужно здесь продемонстрировать совершенно стандартные навыки работы с таблицей. Я уверена, что это задание будет одним из самых простых для решения, с высоким процентом выполнения.

Советы

Нужно знать электронные таблицы, функции в электронных таблицах и порешать задачи на использования этих функций — нахождение сумм в диапазоне, среднее значение в диапазоне, округление.

Задание № 10

Что требуется

С помощью текстового редактора необходимо определить, сколько раз, не считая сносок, встречается слово «долг» или «Долг» в тексте романа в стихах А.С. Пушкина «Евгений Онегин». Другие формы слова «долг», такие как «долги», «долгами» и т.д., учитывать не следует. В ответе нужно указать только число.

Особенности

Это простое задание, в редакторе Word надо с помощью функции «Найти» подсчитать, сколько раз встречается слово в тексте. Дети знакомы с текстовым редактором со средней школы. Они учатся не только печатать и форматировать текст, но и изучают различные функции, что поможет им при выполнении этого задания.

Советы

При работе с текстовыми редакторами обратите внимание на функции подсчета статистики в тексте.

Задание № 16

Что требуется

Алгоритм вычисления значения функции F(n), где n — натуральное число, задан следующими соотношениями:

F(n) = 1 при n = 1;

F(n) = n + F(n − 1), если n — чётно,

F(n) = 2 × F(n − 2), если n > 1 и при этом n — нечетно.

Чему равно значение функции F(26)?

Особенности

Это задача на рекурсивные алгоритмы. В общеобразовательной школе такие алгоритмы не изучают. В курсе информатики есть о них упоминание, но нет отработки навыков. Все прошлые годы на ЕГЭ по информатике это задание (№ 11) организаторами считалось несложным, базовым. Тем не менее с ним справлялись очень мало детей. В этом году в задании необходимо самостоятельно написать/запрограммировать алгоритм в среде Паскаль, Python или С++ .

Советы

Даже в тех случаях, когда дети изучают эту тему отдельно с преподавателем, она сложная. Написать рекурсию не так просто. Чтобы подготовиться к этому заданию, нужно изучать рекурсивные функции, понимать, зачем они нужны, иметь навык написания рекурсии.

Задание № 17

Что требуется

Рассматривается множество целых чисел, принадлежащих числовому отрезку, которые делятся, например, на 3 и не делятся на 7, 17, 19, 27. Нужно найти количество таких чисел и максимальное из них.

Особенности

В этой задаче рассматриваются стандартные алгоритмы для работы с целыми числами, с которыми дети знакомятся в школе. Подросток, который занимается программированием, хорошо их знает. Поэтому задача несложная, она проще, чем № 16.

Советы

В вопросе задан числовой промежуток, нам нужно систематично проверить/проанализировать каждое число — на что оно делится или не делится. Здесь необходимо знать признаки делимости, что такое остаток, деление нацело, подсчет количества, подсчет суммы, подсчет минимума и максимума в диапазоне. Вот эти первичные стандартные алгоритмы для работы с целыми числами в этой задаче и проверяются.

Задание № 24

Что требуется

Текстовый файл состоит не более чем из 10 в 6-ой степени символов X, Y и Z. Необходимо определить максимальное количество идущих подряд символов, среди которых каждые два соседних различны. Для выполнения этого задания следует написать программу.

Особенности

Задача на работу с символьными данными — текстами, это отдельный раздел в программировании. Есть специальные алгоритмы для работы с таким типом данных — это алгоритмы правильного считывания, анализа (какой символ считан), подсчета количества и различных признаков.

Советы

В задаче мы должны по очереди проверить каждые два символа — предыдущий и следующий. Если эти символы различны, мы подсчитываем их количество, как только следующий символ совпадает с предыдущим, мы должны остановить счетчик, запомнить количество, которое было на предыдущем этапе, сравнить его с максимумом и начать новый подсчет.

Для тех, кто занимается программированием — это один из основных алгоритмов. Он не самый простой, поскольку здесь не просто счетчик, а еще и анализ внутри цикла. Тем не менее подготовленным школьникам вполне реально выполнить это задание.

Задание № 25

Что требуется

Требуется написать программу, которая ищет среди целых чисел, принадлежащих числовому отрезку [174457; 174505], числа, имеющие ровно два различных натуральных делителя, не считая единицы и самого числа. Для каждого найденного числа нужно записать эти два делителя в таблицу на экране с новой строки в порядке возрастания произведения этих двух делителей. Делители в строке таблицы также должны следовать в порядке возрастания.

Особенности

Это первая в работе задача на два балла, задания № 1-24 оцениваются в один балл. Задача сложная, здесь проверяется умение самостоятельно писать программу. Она связана с математикой, с понятием делителей числа. Здесь уже используются как алгоритм вложенные циклы — когда внутри одного цикла есть еще циклы, структура более сложная.

Советы

Для успешного выполнения этого задания необходимо углубленно изучать алгоритмы работы с целыми числами, все функции и алгоритмы, которые есть в математике, в том числе нахождение наибольшего общего делителя, наименьшего общего кратного.

Задание № 26

Что требуется

В этой задаче требуется применить алгоритм сортировки массива данных.

Особенности

В задании используется понятие массива данных — объединение одного типа данных в общую структуру. Есть определенные алгоритмы работы с массивами, один из основных — это алгоритм сортировки, с которым мы сталкиваемся постоянно в реальной жизни. Например, требуется отсортировать названия книг в алфавитном порядке или выстроить график среднемесячной температуры воздуха в порядке возрастания.

Советы

Задание проверяет знание алгоритмов сортировки. Их существует несколько, в том числе «пузырек», алгоритм вставками, бинарный поиск. Чтобы решить задачу, школьник должен уметь использовать как минимум один из них.

Задание № 27

Что требуется

Предлагается набор данных, состоящий из пар положительных целых чисел. Необходимо выбрать из каждой пары ровно одно число так, чтобы сумма всех выбранных чисел не делилась на 3 и при этом была максимально возможной. Гарантируется, что искомую сумму получить можно. Программа должна напечатать одно число — максимально возможную сумму, соответствующую условиям задачи.

Особенности

Последняя задача экзамена перекочевала из ЕГЭ прошлых лет, только теперь ее нужно выполнить с помощью программного обеспечения. Здесь требуется написать объемную программу. Если в предыдущих заданиях были программы, которые укладывались в 10 строк, то эта задача в своем эталонном варианте занимает от 20 до 40 строчек кода.

Задача непредсказуемая и всегда разная, здесь может понадобиться знание комбинаторики, анализа данных. Процент выполнения этой задачи крайне низок. В прошлом году она максимально оценивалась в 4 балла (в этом году — в 2 балла) и такой результат за нее получили всего 5% школьников, а 53% участников экзамена получили за нее 0 баллов.

Советы

В ответе необходимо указать два числа: значение искомой суммы для файла А и для файла B. В формулировке задания есть предупреждение: «Для обработки файла B не следует использовать переборный алгоритм, вычисляющий сумму для всех возможных вариантов, поскольку написанная по такому алгоритму программа будет выполняться слишком долго». Если школьник напишет эффективный алгоритм, он получит ответ и для файла A, и файла B (2 балла). Если он напишет неэффективный (переборный) алгоритм, то он получит значение только для файла A (1 балл), поскольку программа будет долго выполняться и времени экзамена не хватит на получение результата.

Что нужно делать школьнику, чтобы получить 100 баллов? Реально ли это?

Такие результаты всегда есть, но ничего не бывает просто так, эти ребята работали очень много. Случайно 100 баллов на ЕГЭ не получишь никогда. Это огромный труд. В информатике нет ни одной пустой задачи, например, воспроизвести определение или объяснить понятие. Здесь надо решать задачи и писать программы. Если вы решили связать свое будущее с программированием, начинайте готовиться заранее, пусть ЕГЭ по информатике станет для вас базой в вашей будущей профессии. Учите теорию, разбирайтесь с сетями, масками сетей, работайте с текстовыми редакторами и таблицами, тренируйтесь в написании алгоритмов. Если напряженно работать и построить грамотную траекторию подготовки по всем темам, то возможно все, и 100 баллов — это только начало.

Михаил Кормановский,

выпускник Московской школы программистов,

студент Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана,

сдал ЕГЭ по информатике на 100 баллов

В каком отделении Школы программистов ты учился?

Первый год я учился на отделении Онлайн. После этого я понял, что мне ближе очное обучение и мы с другом решили перевестись на очное отделение в Яндексе. Мы сдали экзамен, прошли собеседование с директором школы, и после успешного прохождения всех этапов нас зачислили на отделение в Яндексе, где я отучился два года.

Чем тебе помогла Школа программистов при подготовке к ЕГЭ?

Школа дает очень хорошую базу для будущего экзамена и работы. Я поступил в школу в 8 классе. Первые два года подготовки — это те предметы, которые может быть кому-то покажутся ненужными, некоторые будут сомневаться, пригодится ли мне дискретная математика или система счисления. Но без базовой подготовки, которая здесь дается, ничего не получится. На первых двух курсах вы получите очень много знаний, которые помогают — дискретная математика, система счисления, алгебра логики — это основы основ, без которых на ЕГЭ делать нечего. Программирование, алгоритмы, связанные с обработкой чисел и последовательностей — это то, что любят составители ЕГЭ. И конечно же, курсы алгоритмов и курс компьютерных сетей — все, что связанно с IP адресами, как работает интернет, как оценивать эффективность, как оценивать сложность — это все изучается в первые два года в ШП и это очень хорошая база для подготовки.

Какова доля удачи и везения при сдаче ЕГЭ по информатике?

Есть люди, которые уверены в том, что они смогут угадать, что попадется на ЕГЭ. Но на самом деле на экзамене по любому предмету может быть абсолютно все, даже то, что вы никогда не видели ни в одном «пробнике». Здесь решает не столько удача, сколько подготовленность и даже не столько умение и количество решенных задач (1000, 2000), а навыки, знание методов решения и умение выбрать правильный путь к решению конкретной задачи, также важна еще психологическая составляющая. Если ты обладаешь всеми навыками, то на экзамен приходишь как к себе домой.

Можешь дать совет выпускникам, которые будут сдавать информатику? Как им достичь таких же успехов?

Приходите в Школу программистов и детально изучайте все дисциплины. Поверьте, это все вам когда-нибудь точно пригодится, например, на экзаменах или в дальнейшей работе. Нужно постараться с должным внимание относиться к каждой теме и не думать, что вы это где-то сможете найти, списать, у друга спросить. Нужно в первую очередь думать о том, какие знания и какие навыки останутся в вашей голове. Здесь нет второстепенных предметов. Школа программистов — не общеобразовательная школа, здесь дают углубленное, целенаправленное, дополнительное профессиональное образование.

В Школе программистов с 2001 года учат школьников 3-11 классов программированию и информационным технологиям. Здесь готовят победителей олимпиад всероссийского и международного уровня. Выпускники школы поступают в лучшие технические вузы России и работают в ведущих IT-компаниях мира.

Что нужно знать о ЕГЭ по информатике

ЕГЭ по информатике сдают будущие ИТ-специалисты. Этот экзамен (наравне с физикой) требуется для поступления на программиста, системного администратора, тестировщика. Несмотря на то, что проходные баллы с физикой ниже, информатика ближе к выбранной специальности, поэтому мы советуем сдавать ее. Чтобы набрать высокие баллы и поступить на бюджет, запишитесь на курсы подготовки к ЕГЭ и ОГЭ. Подробный разбор заданий вместе с опытным преподавателем поможет правильно выполнить их на итоговой аттестации. А в статье мы расскажем, как подготовиться к ЕГЭ по информатике. 

Что нужно знать о ЕГЭ по информатике

Как готовиться к ЕГЭ по информатике? В первую очередь нужно узнать, что представляет из себя экзамен. Он состоит из двух частей. В первой — 23 задания с кратким ответом. Они основаны на школьной программе и в целом не представляют особой сложности. Встречаются задания на логику, задания с числами, а также номера, связанные с построением алгоритмов, работой с базами данных. Каждая задача оценивается в 1 первичный балл. 

Однако первая часть ЕГЭ по информатике не позволяет набрать конкурентных баллов, поэтому нужно обратить внимание на блок заданий с развернутым ответом. Их всего 4: 1 номер повышенного уровня сложности и 3 высокого. Эти задачи связаны с более сложной обработкой данных и программированием, они дают 3-4 первичных балла. При переводе в 100-балльную шкалу вторая часть добавляет около 40 баллов.

Как готовиться к решению задач из первой части

По статистике, больше всего ошибок школьники совершают в заданиях номер 9, 10, 11, 12, 15, 18, 20, 23. У них есть алгоритм решения, но много исключений и подводных камней. Уделите внимание этим задачам, решите как можно больше вариантов. Еще несколько советов по тому, как делать задания из ЕГЭ по информатике: 

  • таблицу степеней числа 2 (вплоть до 210) нужно знать наизусть;
  • частая ошибка: школьники не различают килобайты и кибибайты. В 1 килобайте 1000 байт, а в 1 кибибайте 1024. В задачах встречается последний, обозначается он КБ или Кбайт;
  • ЕГЭ по информатике не меняется из года в год, поэтому при подготовке можно смело использовать варианты прошлых лет. Обязательно просмотрите их, чтобы понять, к чему готовиться;
  • не стоит просто заучивать алгоритм решения, нужно понимать, что вы делаете в конкретном задании. Тогда изменение формулировки или появление обратной задачи вас не напугает;
  • на самом экзамене внимательно читайте задание. Поймите, что вам дано и что от вас хотят. Как ни странно, многие ошибки совершаются именно из-за невнимательного прочтения;
  • не забывайте проверять выполненные номера. Следите за каждым шагом решения, пересчитывайте по несколько раз, если у вас есть время. Так вы убережете себя от ошибки.

Что нужно знать о решении задач с развернутым ответом

Задачи с развернутым ответом сложные, но и дают больше всего баллов. В 24 нужно найти ошибку, в 25 и 27 написать программы. 26 задание связано с теорией игр. Для получения максимальных баллов нужна подготовка, необходимо знать алгоритм решения и применять логику. Языки программирования в ЕГЭ по информатике представляют дополнительную сложность. Чтобы написать рабочую программу, нужно знать их на неплохом уровне. Кроме того, нельзя допускать смысловых ошибок. С задачей 27 (самой сложной во всем экзамене) справляется чуть больше половины сдающих. Дело в том, что каждый год создатели придумывают новый тип, так что подготовиться практически невозможно. Нужно просто как можно больше заниматься программированием. 

Как рассчитывать время на экзамене

Как решать ЕГЭ по информатике? Еще один важный момент — распределение времени. Экзамен длится 3 часа 55 минут. За них нужно выполнить все задания, проверить правильность решения, переписать все в чистовик. Кроме того, чтобы не допускать ошибок, нужно не торопиться и работать в спокойном режиме. На первую часть вы потратите примерно полтора часа. Все задания решаются за 3-5 минут. Кроме 23 — на него уйдет 10. После этого нужно еще раз проверить свои ответы и переписать их в бланк. При этом на вторую часть остается почти 2 с половиной часа, из которых не менее часа уйдет на сложную программу в номере 27. В целом, времени должно хватить на размышления, поиск верного пути решения. Чтобы точно успеть на экзамене, решайте пробники дома. Решая очередной вариант, засекайте время и старайтесь уложиться в него. 

Языки программирования — какой выбрать

Вопрос, который мучает всех сдающих ЕГЭ по информатике — какой язык программирования лучше выбрать. Мы не можем решить за вас, но попробуем кратко разобрать особенности каждого: 

  • BASIC. Когда-то этот язык был популярен, но сейчас в практике не используется. Его изучают в школах, так как он помогает развивать логику, но брать его для ЕГЭ бессмысленно;
  • Школьный алгоритмический язык. Он разработан специально для обучения программированию. В отличие от других, более сложных языков, его могут освоить даже дети. В целом, из-за своей простоты и понятности он подходит для ЕГЭ. Но нужно понимать, что в будущем он вам не пригодиться. Его не учат в вузах и не используют для работы компании. Если ваша цель — только ЕГЭ, можете взять его;
  • Паскаль. Это легкий и понятный язык, который помогает развивать логику. Он подходит для обучения, причем как людей школьного возраста, так и студентов. В реальности он мало используется, так как его возможности ограничены. Однако для экзамена можно выбрать его, так как писать программы на Паскале несложно;
  • C++. Один из немногих «школьных» языков, который используется и ИТ-компаниями. Освоить его достаточно сложно, это под силу не каждому старшекласснику. Однако если у вас получится, вы сможете и дальше развиваться в этом направлении — уже как профильный специалист. Еще одно достоинство — язык быстрый, программы на нем не перегружены лишними деталями. Если вы уверены в своих знаниях, можете использовать C++;
  • Python. Для использования этого языка требуется знание английского. На начальном уровне учить его достаточно просто, это под силу почти каждому школьнику. В то же время, у языка есть своя сфера применения и много возможностей, поэтому начав изучение в старших классах, вы сможете развиваться и дальше. Для написания программы в ЕГЭ достаточно разбираться в Питоне на базовом уровне, поэтому он тоже подходит для итоговой аттестации.

Полезно знать

Еще несколько советов о том, как решать задания из ЕГЭ по информатике: 

  • начиная подготовку, не забудьте зайти на сайт ФИПИ. Там вы найдете кодификатор. Изучите его — в нем написано, какие знания и умения должны быть у школьника, сдающего ЕГЭ. Кроме того, расписаны особенности каждого задания: уровень сложности, какая тема проверяется. Там же можно найти варианты прошлых лет;
  • изучите методические рекомендации для учителей и экспертов ЕГЭ. Так вы поймете, на какие разделы информатики нужно обращать внимание, а также узнаете критерии оценивания заданий из второй части. Эти документы тоже находятся на сайте ФИПИ.

Теперь вы чуть лучше разбираетесь в экзамене по информатике: понимаете, как готовиться и как решать задания, а также знаете, какие языки в ЕГЭ по информатике используются. Надеемся, что наша статья поможет вам набрать достойные баллы. А если вы хотите быть уверены в результате, запишитесь на курсы, где разъясняют все тонкости. В любом случае, мы желаем вам успехов!

Демоверсия ЕГЭ 2020 по информатике

демоверсии вариантов егэ по информатике

Новая демоверсия ЕГЭ 2020 по информатике.

Изменений в структуре нет.

    Математика Русский Физика Общест-е География Химия Биология История Литература Информатика Английский Немецкий Французский Испанский
    ОГЭ Поиск Сочинение Пробники Видеоуроки Новости Шкала ЕГЭ Демоверсии Новое Общее Образование ВПР-11 Профессии
Соц. сети — ВК, Tg.

Если нашли ошибку в тексте, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

Новая демоверсия ЕГЭ 2020 по информатике.

Новая демоверсия ЕГЭ 2020 по информатике.

Изменений в структуре нет.

    Математика Русский Физика Общест-е География Химия Биология История Литература Информатика Английский Немецкий Французский Испанский
    ОГЭ Поиск Сочинение Пробники Видеоуроки Новости Шкала ЕГЭ Демоверсии Новое Общее Образование ВПР-11 Профессии
Соц. сети — ВК, Tg.

Если нашли ошибку в тексте, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

Изменений в структуре нет.

Соц. сети — ВК, Tg.

Демоверсия ЕГЭ 2020 по информатике.

4ege. ru

27.04.2017 22:28:52

2017-04-27 22:28:52

Новый демонстрационный вариант ЕГЭ по информатике опубликован. На основе демоверсии создано 10 тренировочных вариантов по информатике ЕГЭ 2021.

Изменений в КИМ ЕГЭ 2021 по информатике нет.

Тест ЕГЭ по информатике проверяет знания по темам:

    Понятие информации, кодирование; Поиск и хранение информации; Обработка числовой информации: Специфика моделирования; Системы счисления; Элементы программирования; Архитектура компьютерной техники и сетей.

Особенности при подготовке к ЕГЭ по информатике:

Подтяните математику Первая часть состоит из легких и сложных заданий, поэтому начните решать с легких. 18 и 23 задания разбирайте в последнюю очередь. Вначале изучите программирование, а потом разбирайте задания. Решайте варианты с апреля, каждую неделю 1-3 варианта. За 2 недели до экзамена разбирай через день варианты.

Перевод баллов в оценки

• 0-39 = неудовлетворительно;
• 40-55 = удовлетворительно;
• 56-72 = хорошо;
• 73-100 = отлично.

Изменений в КИМ ЕГЭ 2021 по информатике нет.

    Понятие информации, кодирование; Поиск и хранение информации; Обработка числовой информации: Специфика моделирования; Системы счисления; Элементы программирования; Архитектура компьютерной техники и сетей.

Особенности при подготовке к ЕГЭ по информатике:

Подтяните математику Первая часть состоит из легких и сложных заданий, поэтому начните решать с легких. 18 и 23 задания разбирайте в последнюю очередь. Вначале изучите программирование, а потом разбирайте задания. Решайте варианты с апреля, каждую неделю 1-3 варианта. За 2 недели до экзамена разбирай через день варианты.

Перевод баллов в оценки

• 0-39 = неудовлетворительно;
• 40-55 = удовлетворительно;
• 56-72 = хорошо;
• 73-100 = отлично.

Новый демонстрационный вариант ЕГЭ по информатике опубликован. На основе демоверсии создано 10 тренировочных вариантов по информатике ЕГЭ 2021.

Тест ЕГЭ по информатике проверяет знания по темам:

Первая часть состоит из легких и сложных заданий, поэтому начните решать с легких.

Bingoschool. ru

08.11.2019 12:57:24

2019-11-08 12:57:24

Для ЕГЭ по информатике

Баллы за каждое задание ЕГЭ 2021 по информатике

Сколько баллов можно получить за каждое задание ЕГЭ 2021 по информатике можно узнать из демоверсии текущего года.

Тренировочные варианты ЕГЭ 2021 по информатике

Подборка вариантов ЕГЭ 2021 по информатике для 11 класса в формате ЕГЭ 2021.

Разбор типового варианта ЕГЭ 2021 по информатике

Вебинар на тему: «Разбор типового варианта ЕГЭ по информатике 2021 года».

Демоверсия ЕГЭ по информатике 2021

Официальная демоверсия ЕГЭ 2021 по информатике утверждена ФИПИ.

Изменения в КИМ ЕГЭ 2021 по информатике

Информация об изменениях в КИМ ЕГЭ 2021 г. по информатике в сравнении с КИМ ЕГЭ 2020 г. опубликована на официальном сайте ФИПИ.

Преобразование логических выражений — Памятка

Памятка по преобразованию логических выражений для учеников 11 класса..

Консультация по подготовке к ЕГЭ 2021 по информатике

В рамках программы «На все 100» Рособрнадзор провел онлайн-консультацию по подготовке к ЕГЭ 2021 по информатике и ИКТ.

Методические рекомендации ЕГЭ 2021 по информатике

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ для учителей, подготовленные на основе анализа типичных ошибок участников ЕГЭ 2020 года по информатике от ФИПИ для подготовки к ЕГЭ 2021.

Тренажер ЕГЭ по информатике

Рособрнадзор опубликовал тренажер для прохождения компьютерного ЕГЭ по информатике.

Средний балл ЕГЭ по информатике в 2020 году

Какой средний балл ЕГЭ 2020 по информатике можно узнать на официальном сайте Рособрнадзора.

Варианты досрочного ЕГЭ 2020 по информатике от ФИПИ

На официальном сайте ФИПИ опубликованы по два варианта досрочного периода ЕГЭ 2020 по информатике. В 2020 году ФИПИ дополнительно опубликовал ответы (21 апреля).

ЕГЭ 2020 Информатика. Баллы за каждое задание ЕГЭ по информатике Задания 16 и 18 Демоверсия ЕГЭ 2020 по информатике ЕГЭ 2019. Информатика. Баллы за каждое задание

Страница 1 из 3

    В начало Назад 1 2 3 Вперёд В конец

Памятка по преобразованию логических выражений для учеников 11 класса..

На официальном сайте ФИПИ опубликованы по два варианта досрочного периода ЕГЭ 2020 по информатике. В 2020 году ФИПИ дополнительно опубликовал ответы (21 апреля).

ЕГЭ 2020 Информатика. Баллы за каждое задание ЕГЭ по информатике Задания 16 и 18 Демоверсия ЕГЭ 2020 по информатике ЕГЭ 2019. Информатика. Баллы за каждое задание

Страница 1 из 3

    В начало Назад 1 2 3 Вперёд В конец

Сколько баллов можно получить за каждое задание ЕГЭ 2021 по информатике можно узнать из демоверсии текущего года.

Преобразование логических выражений — Памятка

Консультация по подготовке к ЕГЭ 2021 по информатике.

Vpr-ege. ru

31.01.2019 2:00:12

2019-01-31 02:00:12

Источники:

Https://4ege. ru/russkiy/58233-demoversiya-ege-2020-po-russkomu-yazyku. html

Https://rosuchebnik. ru/material/demoversiya-ege-2019-po-russkomu-yazyku/

Https://vpr-ege. ru/ege/russkij-yazyk/996-razbor-demoversii-ege-2021-po-russkomu-yazyku

Https://vpr-ege. ru/ege/fizika/900-demoversiya-ege-po-fizike-2021

Https://bingoschool. ru/blog/173/

Https://vpr-ege. ru/ege/fizika/900-demoversiya-ege-po-fizike-2021

Https://4ege. ru/fizika/60046-demoversija-ege-2021-po-fizike. html

Https://vpr-ege. ru/ege/khimiya/895-demoversiya-ege-po-khimii-2021

Https://4ege. ru/informatika/58241-demoversiya-ege-2020-po-informatike. html

Https://bingoschool. ru/ege/informatics/variants/

Https://vpr-ege. ru/ege/informatika

Устный квалификационный экзамен по информатике

В этом документе изложены правила структуры квалификационного экзамена для студентов, изучающих информатику в Школе инженерных и прикладных наук. Он предназначен для студентов, готовящихся к экзамену, а также для членов квалификационной экзаменационной комиссии. Это примечание дополняет описание квалификационного экзамена в Политике Комитета по высшим степеням. Студенты должны ознакомиться с обоими документами об экзамене.

Назначение

Целью квалификационного экзамена является проверка адекватности способностей и подготовки студента к проведению исследований в выбранной им подполе компьютерных наук и оценка способности студента синтезировать уже полученные технические знания. Экзамен состоит из двух компонентов: во-первых, презентация небольшого исследовательского проекта, выполненного студентом в рамках своей области; и, во-вторых, устный экзамен на технические знания и широту знаний студента в этой подполе.

Сроки

Квалификационный экзамен необходимо сдать до конца мая второго года обучения в аспирантуре. Никакие исключения из этого срока не делаются без предварительного письменного запроса в CHD от председателя квалификационного комитета. Продление может быть предоставлено студентам, которые сменили научного руководителя или исследовательскую область.

Студент обязан запланировать экзамен и определить подходящую дату, когда все члены комитета смогут провести экзамен.После определения даты студент связывается с Офисом академических программ для официального расписания.

Подготовка

Учащийся после консультации со своим руководителем выбирает подполе компьютерных наук, на которой будет проводиться экзамен. Подполе представляет собой конкретную область исследования, в которой студент провел некоторое исследование и прошел соответствующие курсы. Примеры подполей могут включать в себя теорию вычислительного обучения, проектирование компиляторов, компьютерное зрение, сети или встроенные операционные системы.В целом, подполе предназначено быть более сфокусированным, чем широкая область компьютерных наук (например, искусственный интеллект, системы или теория), но не настолько сфокусированным, чтобы охватить только исследовательский проект студента. («Управление энергопотреблением для мобильных телефонов» было бы слишком узким.)

Не позднее, чем за две недели до экзамена, студент должен предоставить членам комитета краткий отчет с изложением исследовательского проекта, который будет представлен, с указанием предыстории и мотивации проекта, содержания и результатов самого проекта, и краткий обзор родственных работ.Для отчета не требуется специального формата, хотя ориентировочно он должен быть объемом от шести до десяти страниц. (Указание длины страницы не является абсолютным требованием, это рекомендация.)

Объем исследовательского проекта, представленного во время экзамена, не предназначен для представления зрелых, опубликованных исследований. Допустимо представление отрицательных или частичных результатов. Цель состоит не в том, чтобы предоставить доказательства того, что студент уже провел исследование на уровне доктора философии, а просто в том, что он или она имеет возможность сделать это.Ожидается, что студент будет хорошо знаком с техническим материалом и базой знаний по выбранной теме. И студенты, и консультанты должны помнить об этих проблемах при выборе исследовательских проектов и подполей.

Формат

Квалификационный экзамен - это двухчасовой устный экзамен. В течение первого часа студент представляет небольшой исследовательский проект, который он или она выполнили. Презентация должна быть структурирована таким образом, чтобы излагать мотивацию проекта, описание проблемы, подход, принятый в проекте, и краткое изложение любых результатов на сегодняшний день.Презентация также должна включать подробное обсуждение связанных работ, имеющих отношение к проекту; это важная часть экзамена и проверка знаний учащегося в данной области. Во время презентации комитет задаст вопросы, чтобы исследовать глубину понимания студентом проекта и связанной с ним работы.

Во второй час экзамена комиссия исследует учащегося по более общим вопросам, относящимся к выбранной им подполе компьютерных наук.Эти вопросы не обязательно должны иметь прямое отношение к исследовательскому проекту. При подготовке к этой части экзамена студенты должны работать со своими консультантами, чтобы понять возможные темы и вопросы, которые необходимо поднять. Преподаватели определенного подполя могут пожелать предоставить учебный план или список литературы, чтобы помочь в подготовке этой части экзамена. Экзаменационная комиссия должна подготовить список вопросов до экзамена и согласовать с председателем комиссии список соответствующих тем, которые необходимо охватить.

Примечание для преподавателей: поскольку экзаменуется студент, а не консультант, важно, чтобы консультант предоставил студенту полную силу отвечать на вопросы и объяснять свои взгляды. Опрос студента должен охватывать не только собственно исследовательский проект, но и общие знания в области исследования студента, чтобы оценить подготовку. С этой целью ожидается, что члены квалификационного комитета уже прочитали отчет студента и подготовили вопросы, необходимые для оценки опыта студента в данной области и его способности проводить исследования.

Критерии сдачи квалификационного экзамена

Результат экзамена основывается на заключении квалификационного комитета относительно адекватности способностей и подготовки студента к проведению исследований в выбранной им подполе компьютерных наук. При вынесении этого решения комитет рассмотрит следующие вопросы:

  1. Продемонстрировал ли студент достаточную техническую глубину во время экзамена?
  2. Было ли качество презентации ясным с точки зрения устной речи, визуальных материалов и ответов на вопросы?
  3. Была ли мотивация выбранного исследовательского проекта адекватной?
  4. Представил ли студент подробное и всестороннее обсуждение предыдущей работы, связанной с его или ее проектом?
  5. Продемонстрировал ли студент широту знаний в выбранной им подполе, помимо конкретного исследовательского проекта, представленного во время экзамена?

Для сдачи экзамена все члены комитета должны убедиться, что студент соответствует этим критериям.Помимо презентации и обсуждения во время самого экзамена, комитет может использовать другие средства, имеющиеся в его распоряжении, для определения результата экзамена, включая просмотр полной записи студента.

Результат

Квалификационный комитет может принять студента (возможно, с указанием дальнейших требований), отказать студенту или не прийти к заключению на основе доступной ему информации. Типичные условия включают завершение дополнительных курсовых работ к определенной дате, дальнейший письменный экзамен или презентацию исследовательского предложения.В случае неубедительного результата студент может назначить второй экзамен в соответствии с положениями квалификационного комитета; результат второго обследования должен быть окончательным.

старшая школа - Следует ли студентам CS делать тесты на бумаге?

100% да. На начальных курсах это практически когнитивное требование. Позвольте мне понять, могу ли я объяснить вам, почему это так важно. Это сводится к того, что мы можем знать, что знает студент.

Допустим, у нас есть ученик, который довольно посредственно умеет кодировать и, честно говоря, действительно понятия не имеет, что происходит в классе.Мы собираемся дать ему задачу на Java, которая состоит в том, чтобы пройти через массив int s, сложить все числа в указанном массиве и вернуть результат. Мы также собираемся позволить ему использовать IDE для его создания, чтобы он мог находить синтаксические ошибки и проверять себя на наличие глупых ошибок, запустив код. Первое, что он пишет:

  для (z = array [0], z  

Итак, сколько мы можем сказать, что он действительно знает? Я могу простить, что он использовал запятые в своем цикле for.Я мог бы даже, в зависимости от его происхождения, простить, что он забыл объявить z . Но что можно сказать о том, что он установил z на массив [0] вместо 0 ? Или что он сравнивает z с массивом вместо array.length () , или что он никогда не меняет z в своем заявлении z + 1 ? Это ошибки понимания, а не синтаксиса. Что еще я могу сказать о том факте, что он снова и снова устанавливает z на array [0] ?

Дело в том, что если он запишет это в IDE, произойдет несколько вещей.Связка кода загорится красным. Красная линия напомнит ему, что он забыл сделать возврат. Другая красная линия сообщит ему, что z невозможно, потому что они бывают разных типов. Итак, он будет печатать что-то, пока не исчезнут красные линии. Обязательно ли он понимает то, что он меняет, или его обучили, как у Павлова, изменять код, подчеркнутый красным?

Когда он заставляет некоторые красные линии исчезать, появляются новые красные линии.Затем он обращает свое внимание на них, пока не заставит весь красный цвет исчезнуть, и теперь у него есть это:

  int g = 0;
for (int z = array [0]; z  

Этот код намного лучше. Это все еще не идеально. Но, учитывая недостатки его первого черновика, есть ли у нас основания полагать, что он действительно понимает эту новую версию и почему она на самом деле лучше? Или он просто меняет код, пока не погаснет красный цвет?

Теперь он запускает его, и он немедленно заканчивается, возвращая значение 0 .Итак, поскольку до экзамена у него еще осталось около 5 минут, он начинает просто менять вещи наугад. Он меняет свой int z на = 0 . Теперь ему возвращают номер! Он пытается поместить g в g = array [0] , затем помещает в него z . Теперь у него g = array [z] .

Он немного колеблется и, наконец, добавляет туда + . Теперь у него правильный код:

.
  int g = 0;
для (int z = 0; z  

Он сдает его учителю, который говорит: «Мальчик, он точно это понял! Это один ученик, которому мне не нужно уделять особого внимания, потому что он в отличной форме в моем классе!»

Итоговые вопросы:

  1. Насколько хорошо студент понимает материал?
  2. Насколько хорошо это отражает оценка ученика?
  3. Насколько хуже шансы, что теперь ученик получит дополнительную помощь, в которой он так отчаянно нуждается?

Нам нужны тесты, которые действительно показывают то, что вы действительно знаете , что не всегда то же самое, что вы можете произвести с помощью с помощью IDE .

14. Список алгоритмов - как думать как компьютерный ученый: обучение с помощью Python 3

Эта глава немного отличается от того, что мы делали до сих пор: скорее, чем представить больше нового синтаксиса и функций Python, на которых мы сосредоточимся процесс разработки программы и некоторые алгоритмы работы со списками.

Как и во всех частях этой книги, мы ожидаем, что вы, читатель, будете скопируйте наш код в свою среду Python, играйте, экспериментируйте и работайте вместе с нами.

Часть этой главы работает с книга Алиса в стране чудес и словарный файл. Ваш браузер должен уметь скачивать и сохраните эти файлы по этим ссылкам.

14.1. Разработка через тестирование

В начале главы Fruitful functions мы представили идею инкрементальная разработка , куда мы добавили небольшие фрагменты код для постепенного создания всего, чтобы мы могли легко найти проблемы рано. Позже в той же главе мы представили модульное тестирование и предоставил код для нашей среды тестирования, чтобы мы могли фиксировать в коде соответствующие тесты для функций, которые мы писали.

Разработка через тестирование (TDD) - это практика разработки программного обеспечения, которая продвигает эти практики еще на один шаг. Ключевая идея заключается в том, что автоматизированный тесты должны быть написаны , первые . Этот метод называется , испытанный . потому что - если верить экстремистам - не тестирующий код должен быть записанным только тогда, когда есть неудачный тест, который нужно пройти.

Мы все еще можем сохранить наш режим работы небольшими пошаговыми шагами, но теперь мы определим и выразим эти шаги в виде последовательности все более возрастающих сложные модульные тесты, которые требуют большего от нашего кода на каждом этапе.

Сейчас мы обратим наше внимание на некоторые стандартные алгоритмы обработки списков, но по мере продвижения по этой главе мы попытаемся сделать это в предусмотренном духе пользователя TDD.

14.2. Алгоритм линейного поиска

Нам нужно знать индекс, в котором находится конкретный элемент в списке элементов. В частности, мы вернем индекс элемента, если он найден, или мы вернем -1, если элемента нет в списке. Начнем с тестов:

 друзей = [«Джо», «Зои», «Брэд», «Анджелина», «Зуки», «Танди», «Пэрис»]
test (search_linear (друзья, "Зои") == 1)
test (search_linear (друзья, "Джо") == 0)
test (search_linear (друзья, "Париж") == 6)
test (search_linear (друзья, "Bill") == -1)
 

На основании того факта, что наши тесты даже не выполняются, не говоря уже о прохождении, мы теперь пишем функция:

 def search_linear (xs, target):
    "" "Найти и вернуть индекс цели в последовательности xs" ""
    для (i, v) в enumerate (xs):
       если v == target:
           вернуть я
    возврат -1
 

Здесь есть несколько моментов, которые следует изучить. Мы видели похожий алгоритм в разделе 8.10 когда мы искали символ в строке. Там мы использовали цикл while, здесь мы использовали for в сочетании с enumerate для извлечения пары (i, v) на каждой итерации. Есть и другие варианты - например, можно было бы использовать диапазон и сделать петлю запускать только индексы, иначе мы могли бы использовать идиому возврата None, когда элемент не найден в списке. Но существенное сходство всех этих вариаций состоит в том, что что мы тестируем каждый элемент в списке по очереди, от первого до последнего, используя шаблон короткое замыкание обход эврики , которое мы представили ранее - что мы возвращаемся из работать, как только мы находим искомую цель.

Поиск всех элементов последовательности от первого до последнего называется линейным поиском . Каждый раз, когда мы проверяем, является ли v == target, мы будем называть это зондом . Мы любим считать зонды как мера того, насколько эффективен наш алгоритм, и это будет достаточно хорошим указание того, сколько времени потребуется для выполнения нашего алгоритма.

Линейный поиск характеризуется тем, что количество зондов, необходимое для поиска target напрямую зависит от длины списка.Итак, если список станет в десять раз больше, мы можем ожидать, что при поиске чего-нибудь придется ждать в десять раз дольше. Также обратите внимание, что если мы ищем цель которого нет в списке, нам придется пройти до конца, прежде чем мы сможем вернуться отрицательное значение. Таким образом, в этом случае требуется N зондов, где N - длина списка. Однако если мы поиск цели, которая действительно существует в списке, нам может повезти и сразу находим его в позиции 0, или нам, возможно, придется искать дальше, возможно, даже все путь к последнему пункту.В среднем, когда цель присутствует, нам понадобится пройти примерно половину списка или N / 2 зондов.

Мы говорим, что этот поиск имеет линейную производительность (линейное значение прямая линия ), потому что, если бы мы должны были измерить среднее время поиска для списков разного размера (N), а затем построить график времени поиска по сравнению с N, мы получим более или менее прямолинейный график.

Подобный анализ бессмысленен для небольших списков - компьютер достаточно быстр не беспокоиться, если в списке всего несколько пунктов.В общем, мы заинтересованы в масштабируемость наших алгоритмов - как они работают, если мы бросаем более серьезные проблемы их. Было бы разумно использовать этот поиск, если бы у нас был миллион или десять миллионов элементы (возможно, каталог книг в вашей местной библиотеке) в нашем списке? Что происходит для действительно больших наборов данных, например как Google так блестяще выполняет поиск?

14.3. Более реальная задача

По мере того, как дети учатся читать, их словарный запас будет расти.Так что Предполагается, что ребенок 14 лет знает больше слов, чем ребенок 8 лет. читая книги для класса, важным вопросом может быть «какие слова в этой книге не входят в ожидаемый словарный запас на этом уровне? »

Предположим, мы можем прочитать словарь слов в нашей программе и прочитать текст книги и разбить ее на слова. Давайте напишем несколько тестов того, что нам нужно делать следующий. Тестовые данные обычно могут быть очень маленькими, даже если мы намерены наконец использовать наши программа для больших корпусов:

 vocab = [«яблоко», «мальчик», «собака», «вниз»,
                          «упала», «девочка», «трава», «та», «дерево»]
book_words = "яблоко упало с дерева на траву".расколоть()
тест (find_unknown_words (словарь, книга_слова) == ["от", "до"])
тест (find_unknown_words ([], book_words) == book_words)
test (find_unknown_words (словар, ["тот", "мальчик", "упал"]) == [])
 

Обратите внимание, мы немного поленились и использовали split для создания нашего списка слов - это проще, чем печатать список, и очень удобно, если вы хотите ввести предложение в программу и превратить его в список слов.

Теперь нам нужно реализовать функцию, для которой мы написали тесты, и мы сделаем использование нашего линейного поиска.Основная стратегия состоит в том, чтобы прочесть каждое слово в книгу, поищите ее в словаре, и, если ее нет в словаре, сохраните в новый результирующий список, который мы возвращаем из функции:

 def find_unknown_words (словарь, wds):
    "" "Вернуть список слов в wds, которых нет в словарях" ""
    результат = []
    для w в wds:
        если (search_linear (vocab, w) <0):
            result.append (ш)
    вернуть результат
 

Теперь мы можем с радостью сообщить, что все тесты пройдены.

Теперь посмотрим на масштабируемость. У нас более реалистичный словарный запас в текстовом файле которые можно было скачать в начале этой главы, поэтому давайте прочитаем файл (как одну строку) и разделим его на список слов. Для удобство, мы создадим функцию, которая сделает это за нас, и протестируем ее на файле, который мы получили иметь в наличии:

 def load_words_from_file (имя файла):
    "" "Прочитать слова из имени файла, вернуть список слов."" "
    f = open (имя файла, "r")
    file_content = f.read ()
    f.close ()
    wds = file_content.split ()
    вернуть wds

large_vocab = load_words_from_file ("vocab.txt")
print ("В словаре {0} слов, начинающихся с \ n {1}"
              .format (len (больше_vocab), больше_vocab [: 6]))
 

Python отвечает:

 В словаре 19469 слов, начиная с
['a', 'aback', 'abacus', 'оставить', 'заброшенный', 'оставленный']
 

Итак, у нас есть более разумный словарный запас.А теперь загрузим книгу, мы снова воспользуемся тем, что скачали в начале этой главы. Загрузка книги во многом похожа на загрузку слов из файла, но мы собираемся сделать немного дополнительной черной магии. Книги полны знаков препинания и смесь строчных и прописных букв. Нам нужно очистить содержимое книги. Это потребует удаления знаков препинания и преобразования всего в том же регистре (нижний регистр, потому что наш словарь весь в нижнем регистре). Так нам понадобится более сложный способ преобразования текста в слова.

 test (text_to_words («Меня зовут Эрл!») == [«мой», «имя», «есть», «граф»])
test (text_to_words ('«Ну, я никогда!», - сказала Алиса.') ==
                             [«хорошо», «я», «никогда», «сказал», «алиса»])
 

Для строк доступен мощный метод перевода. Идея в том, что каждый настраивает желаемые замены - для каждого символа мы можем дать соответствующий символ замены. Будет применяться метод перевода эти замены по всей строке._` {|} ~ '\\ ", # Замените их этими "АБВГДЕЖЗИЙКЛМНОПРСТУФХЦЧШЩЫЭЮЯ ") # Переведите текст сейчас. cleaned_text = the_text.translate (мои_замены) wds = cleaned_text.split () вернуть wds

Перевод превращает все символы верхнего регистра в нижний регистр, и все знаки препинания и цифры в пробелы. Потом, конечно, раскол избавится от пробелов, так как разбивает текст на список слов.Тесты проходят.

Теперь мы готовы читать в нашей книге:

 def get_words_in_book (имя файла):
    "" "Прочтите книгу по имени файла и верните список ее слов." ""
    f = open (имя файла, "r")
    content = f.read ()
    f.close ()
    wds = text_to_words (содержание)
    вернуть wds

book_words = get_words_in_book ("AliceInWonderland.txt")
print ("В книге слов {0}, первые 100 \ n {1}".
           формат (len (book_words), book_words [: 100]))
 

Python выводит следующее (все в одной строке, мы немного схитрили для учебника):

 В книге 27336 слов, первые 100 -
['alice', 's', 'adventures', 'in', 'wonderland', 'lewis', 'carroll',
    'chapter', 'i', 'down', 'the', 'rabbit', 'hole', 'alice', 'был',
    'начало', 'к', 'получить', 'очень', 'устал', 'из', 'сидеть', 'мимо',
    "ее", "сестра", "он", "в", "банк", "и", "из", "имеющий",
    «ничего», «делать», «делать», «однажды», «или», «дважды», «она», «имела»,
    «заглянул», «в», «та», «книга», «она», «сестра», «было», «читала»,
    'но', 'оно', 'было', 'нет', 'картинки' или ',' разговоры ',' в ',
    "это", "и", "что", "есть", "то", "использование", "из", "а", "книга",
    'мысли', 'алиса', 'без', 'картинки' или ',' беседа ',
    'так', 'она', 'была', 'учитывая', 'в', 'ее', 'свой', 'разум',
    'as', 'well', 'as', 'she', 'could', 'for', 'the', 'hot', 'day',
    "сделал", "она", "чувствовать", "очень", "сонный", "и", "глупый",
    "ли", "то", "удовольствие", "из", "создание", "а"]
 

Что ж, теперь у нас есть все готово.Давайте посмотрим, каких слов в этой книге нет в словарь:

 >>> missing_words = find_unknown_words (large_vocab, book_words)
 

Мы ждем довольно много времени, примерно минуту, прежде чем Python, наконец, работает через это и печатает список из 3398 слов в книге, которые нет в словарном запасе. Ммм ... Это не особо масштабируемое. Для словарного запаса это в двадцать раз больше (часто встречаются школьные словари с 300 000 слов, например) и более длинные книги, это будет медленным.Итак, позвольте нам немного времени измерения, пока мы думаем о том, как мы можем улучшить это в следующем разделе.

 время импорта

t0 = time.clock ()
missing_words = find_unknown_words (large_vocab, book_words)
t1 = time.clock ()
print ("Неизвестных слов {0}.". format (len (missing_words)))
print ("Это заняло {0: .4f} секунд.". format (t1-t0))
 

Мы получаем результаты и некоторые сроки, к которым мы можем вернуться позже:

 Есть 3398 неизвестных слов.Это заняло 49,8014 секунды.
 

14,4. Двоичный поиск

Если вы думаете о том, что мы только что сделали, это не то, как мы работаем в реальной жизни. Если вам дали словарный запас и попросили сказать, присутствует ли какое-то слово, вы, вероятно, начнете с середины. Вы можете сделать это, потому что словарный запас заказан - так что вы можете нащупать какое-нибудь слово посередине и сразу понять что ваша цель была до (или, возможно, после) той, которую вы исследовали. Применяя это принцип постоянно приводит нас к гораздо лучшему алгоритму поиска в список уже заказанных товаров.(Обратите внимание, что если товары не заказаны, у вас нет другого выбора, кроме как просмотреть их все. Но, если мы знаем товары в порядке, мы можем улучшить нашу технику поиска).

Начнем с тестов. Помните, список нужно отсортировать:

 xs = [2,3,5,7,11,13,17,23,29,31,37,43,47,53]
тест (search_binary (xs, 20) == -1)
тест (search_binary (xs, 99) == -1)
тест (search_binary (xs, 1) == -1)
для (i, v) в enumerate (xs):
    test (search_binary (xs, v) == i)
 

Даже наши тестовые примеры на этот раз интересны: обратите внимание, что мы начинаем с элементами, которых нет в списке, и посмотрите граничные условия - в середина списка, меньше всех элементов в списке, больше самого большого.Затем мы используем цикл, чтобы использовать каждый элемент списка в качестве цели и подтвердить, что наш двоичный поиск возвращает соответствующий индекс этого элемента в списке.

Полезно подумать о интересующей области (ROI) в списке, который искал. Эта рентабельность инвестиций будет той частью списка, в которой это еще возможно. что наша цель может быть найдена. Наш алгоритм начнется с установки ROI для всех элементы в списке. На первом тесте в середине ROI есть три возможных результата: либо мы находим цель, либо узнаем, что можем отбросить верхнюю половину рентабельности инвестиций, или мы узнаем, что можем отбросить нижнюю половину рентабельности инвестиций.И мы продолжаем делать это неоднократно, пока не найдем нашу цель или пока у нас больше нет товаров в интересующем нас регионе. Мы можем закодировать это следующим образом:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21 год
22
23
24 
 def search_binary (xs, target):
    "" "Найти и вернуть индекс ключа в последовательности xs" ""
    фунт = 0
    ub = len (xs)
    в то время как True:
        if lb == ub: # Если область интереса (ROI) становится пустой
           возврат -1

        # Следующий зонд должен быть в середине ROI
        mid_index = (фунты + уб) // 2

        # Получить элемент в этой позиции
        item_at_mid = xs [mid_index]

        # print ("Рентабельность инвестиций [{0}: {1}] (size = {2}), probed = '{3}', target = '{4}'»
        #.формат (фунты, уб, уб-фунты, item_at_mid, цель))

        # Как исследуемый элемент соотносится с целевым?
        если item_at_mid == target:
            return mid_index # Нашел!
        если item_at_mid <цель:
            lb = mid_index + 1 # В следующий раз использовать верхнюю половину ROI
        еще:
            ub = mid_index # В следующий раз использовать меньшую половину ROI
 

Область интереса представлена ​​двумя переменными, нижняя граница lb и верхняя граница ub.Важно уточнить, какие ценности эти индексы есть. Мы заставим lb хранить индекс первого элемента в рентабельности инвестиций, а заставить ub удерживать индекс всего на после последнего интересующего элемента. Итак, эта семантика похожи на семантику среза Python: интересующая область - это точно срез xs [фунты: уб]. (Алгоритм фактически никогда не берет срезы массива!)

С этим кодом наши тесты проходят. Большой. Теперь, если мы заменим вызов на это алгоритм поиска вместо вызова search_linear в find_unknown_words, можем ли мы улучшить нашу производительность? Давайте сделаем это и снова запустим этот тест:

 t0 = время.Часы()
missing_words = find_unknown_words (large_vocab, book_words)
t1 = time.clock ()
print ("Неизвестных слов {0}.". format (len (missing_words)))
print ("Это заняло {0: .4f} секунд.". format (t1-t0))
 

Какая впечатляющая разница! Более чем в 200 раз быстрее!

 Есть 3398 неизвестных слов.
Это заняло 0,2262 секунды.
 

Почему этот двоичный поиск намного быстрее линейного поиска? Если мы раскомментируем оператор печати в строках 15 и 16, мы получим трассировку проверок, выполненных во время поиск.Давай, попробуем:

 >>> search_binary (больше_вокаб, "магия")
ROI [0: 19469] (размер = 19469), probed = 'known', target = 'magic'
ROI [9735: 19469] (size = 9734), probed = 'retailer', target = 'magic'
ROI [9735: 14602] (size = 4867), probed = 'overthrow', target = 'magic'
ROI [9735: 12168] (size = 2433), probed = 'mission', target = 'magic'
Рентабельность инвестиций [9735: 10951] (размер = 1216), исследовано = 'великолепно', цель = 'магия'
ROI [9735: 10343] (size = 608), probed = 'liken', target = 'magic'
ROI [10040: 10343] (size = 303), probed = 'выглядит', target = 'magic'
Рентабельность инвестиций [10192: 10343] (размер = 151), исследовано = 'кусок', цель = 'магия'
ROI [10268: 10343] (size = 75), probed = 'machete', target = 'magic'
ROI [10306: 10343] (size = 37), probed = 'mafia', target = 'magic'
Рентабельность инвестиций [10325: 10343] (размер = 18), проверенная = «великодушная», цель = «магическая»
ROI [10325: 10334] (size = 9), probed = 'magical', target = 'magic'.
ROI [10325: 10329] (size = 4), probed = maggot ', target =' magic '
ROI [10328: 10329] (size = 1), probed = 'magic', target = 'magic'
10328
 

Здесь мы видим, что для поиска целевого слова «магия» потребовалось всего 14 зондов, прежде чем оно было найдено. по индексу 10328.Важно то, что каждый зонд пополам (с некоторым усечением) оставшаяся область интереса. Напротив, линейный поиск потребовал бы 10329 зондов, чтобы найти то же целевое слово.

Слово двоичное означает два . Бинарный поиск получил свое название от того факта, что каждый probe разбивает список на две части и отбрасывает половину из интересующей области.

Прелесть алгоритма в том, что мы можем удвоить размер словаря и нужен только еще один зонд! А после еще одного удвоения - еще один зонд.По мере того, как словарный запас становится больше, производительность этого алгоритма становится еще больше. впечатляющий.

Можем ли мы сформулировать это по формуле? Если размер нашего списка равен N, какое наибольшее количество зонды k нам могут понадобиться? С математикой будет немного проще, если мы перевернем вопрос: насколько большим списком N мы могли бы работать, учитывая, что нам разрешалось делать только k зондов?

С 1 датчиком мы можем искать только в списке размера 1. С двумя датчиками мы можем справиться с списки до размера 3 - (проверьте средний элемент первым датчиком, затем проверьте либо левый или правый подсписок со вторым датчиком).Еще одним зондом мы смогли справиться с 7 задачами ( средний элемент и два подсписка размера 3). С четырьмя зондами мы можем искать 15 элементов, а 5 зондов позволяют искать до 31 элемента. Таким образом, общее соотношение задается формулой

N = 2 к - 1

, где k - количество датчиков, которые нам разрешено производить, а N - это максимальный размер списка, в котором можно производить поиск в таком количестве зондов. Эта функция экспонента в k (потому что k встречается в экспоненциальной части).Если бы мы хотели переверните формулу и решите для k через N, нам нужно переместить константу 1 на другую сторону, и возьмите бревно (основание 2) с каждой стороны. (Журнал - это инверсия экспоненты.) Итак, формула для k через N теперь:

Квадратные кронштейны сверху называются потолочными кронштейнами : это означает, что вы должны скруглить число до следующего целого числа.

Давайте попробуем это на калькуляторе или в Python, который является матерью всех калькуляторов: предположим, у меня есть 1000 элементов для поиска, какое максимальное количество зондов мне понадобится? (В формуле есть неприятный +1, поэтому не забудьте добавить его...):

 >>> из журнала импорта математики
>>> журнал (1000 + 1, 2)
9.967226258835993
 

Сообщать нам, что нам понадобится максимум 9,96 зондов, для поиска 1000 элементов - это не совсем то, что нам нужно. Мы забыли снять потолок. Функция ceil в математике модуль делает именно это. Так что точнее, сейчас:

 >>> из журнала импорта математики, ceil
>>> ceil (журнал (1000 + 1, 2))
10
>>> ceil (журнал (1000000 + 1, 2))
20
>>> ceil (журнал (1000000000 + 1, 2))
30
 

Это говорит нам, что для поиска 1000 элементов требуется 10 зондов.(Технически, с 10 зонды мы можем искать ровно 1023 элемента, но простые и полезные вещи помните, что «1000 элементов требуют 10 датчиков, миллион - 20 датчиков, а на миллиард предметов нужно всего 30 зондов »).

Вы редко встретите алгоритмы, которые масштабируются до больших наборов данных так же красиво, как двоичный поиск!

14,5. Удаление смежных дубликатов из списка

Мы часто хотим получить уникальные элементы в списке, т.е. создать новый список, в котором каждый другой элемент встречается только один раз.Рассмотрим наш случай поиска слов в Алисе в стране чудес. которых нет в нашем словаре. У нас было сообщение, что таких слов 3398, но там дублируются в этом списке. Фактически, слово «алиса» встречается 398 раз. в книге, и этого нет в нашем словаре! Как нам удалить эти дубликаты?

Хороший подход - отсортировать список, а затем удалить все смежные дубликаты. Давайте начнем с удалением соседних дубликатов

 test (remove_adjacent_dups ([1,2,3,3,3,3,5,6,9,9]) == [1,2,3,5,6,9])
тест (remove_adjacent_dups ([]) == [])
test (remove_adjacent_dups ([«а», «большой», «большой», «укус», «собака»]) ==
                                   [«а», «большой», «укус», «собака»])
 

Алгоритм прост и эффективен.Нам просто нужно запомнить самые последние элемент, который был вставлен в результат, и не вставляйте его снова:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12 
 def remove_adjacent_dups (xs):
    "" "Вернуть новый список, в котором все смежные
        дубликаты с хз были удалены.
    "" "
    результат = []
    most_recent_elem = Нет
    для е в хз:
        если e! = most_recent_elem:
            result.append (e)
            most_recent_elem = e

    вернуть результат
 

Объем работы, выполняемой в этом алгоритме, является линейным - каждый элемент в xs вызывает цикл выполнить ровно один раз, и нет вложенных циклов.Таким образом, удвоение количества элементов в xs должен заставить эту функцию работать вдвое дольше: соотношение между размером список и время до запуска будут отображены в виде прямой (линейной) линии.

Давайте вернемся к нашему анализу Алиса в стране чудес . Перед проверкой слов в книга против словарного запаса, мы отсортируем эти слова по порядку и устраним дубликаты. Итак, наш новый код выглядит так:

 all_words = get_words_in_book ("AliceInWonderland.текст")
all_words.sort ()
book_words = remove_adjacent_dups (all_words)
print ("В книге слов {0}. Только {1} уникальны.".
                      формат (len (all_words), len (book_words)))
print ("Первые 100 слов \ n {0}".
           формат (слова_книги [: 100]))
 

Почти волшебным образом получаем следующий результат:

 Всего в книге 27336 слов. Только 2570 уникальных.
Первые 100 слов
['_i_', 'a', 'выдержать', 'способный', 'около', 'выше', 'отсутствие', 'абсурд',
 «приемка», «авария», «случайно», «счет», «бухгалтерия»,
 "счета", "обвинение", "привыкание", "боль", "поперек", "действие",
 'на самом деле', 'ада', 'добавлено', 'добавлено', 'адресовано', 'адресация',
 'отсрочка', 'усыновление', 'продвижение', 'преимущество', 'приключения',
 'совет', 'желательно', 'советовать', 'дело', 'нежно',
 'позволить', 'до', 'бояться', 'после', 'после', 'снова',
 «против», «возраст», «назад», «агония», «согласен», «ах», «кхм», «воздух»,
 'эфир', 'тревога', 'встревожена', 'увы', 'алиса', 'жива', 'все',
 'разрешить', 'почти', 'один', 'вместе', 'вслух', 'уже', 'также',
 "изменено", "поочередно", "все вместе", "всегда", "есть", "амбиции",
 'среди', 'ан', 'древний', 'и', 'гнев', 'сердито', 'сердитый',
 'животное', 'животные', 'ann', 'раздражать', 'раздражать', 'другой',
 'ответить', 'ответил', 'отвечает', 'антипатии', 'тревожно',
 «с тревогой», «любой», «что угодно», «где угодно», «обратился», «явиться»,
 'внешний вид', 'появившийся', 'появившийся', 'аплодисменты', 'яблоко',
 'яблоки', 'арка']
 

Льюис Кэрролл смог написать классическое литературное произведение. используя всего 2570 разных слов!

14.6. Объединение отсортированных списков

Предположим, у нас есть два отсортированных списка. Разработайте алгоритм, чтобы объединить их в один отсортированный список.

Простой, но неэффективный алгоритм может заключаться в простом сложении двух списков вместе, и отсортируйте результат:

 новый список = (xs + ys)
newlist.sort ()
 

Но при этом не используется тот факт, что два списка уже отсортирован и будет иметь плохую масштабируемость и производительность для очень больших списков.

Давайте сначала проведем несколько тестов:

 xs = [1,3,5,7,9,11,13,15,17,19]
ys = [4,8,12,16,20,24]
zs = xs + ys
zs.sort ()
test (merge (xs, []) == xs)
test (merge ([], ys) == ys)
test (merge ([], []) == [])
тест (слияние (xs, ys) == zs)
test (merge ([1,2,3], [3,4,5]) == [1,2,3,3,4,5])
test (merge (["большой", "кот"], ["большой", "укусить", "собака"]) ==
               [«а», «большой», «большой», «укусить», «кот», «собака»])
 

Вот наш алгоритм слияния:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21 год
22 
 def слияние (xs, ys):
    "" "объединить отсортированные списки xs и ys.Вернуть отсортированный результат "" "
    результат = []
    xi = 0
    yi = 0

    в то время как True:
        if xi> = len (xs): # Если список xs завершен,
            result.extend (ys [yi:]) # Добавить оставшиеся элементы из ys
            вернуть результат # И все готово.

        if yi> = len (ys): # То же самое, но поменяны ролями
            result.extend (xs [xi:])
            вернуть результат

        # В обоих списках все еще есть элементы, скопируйте меньший элемент, чтобы получить результат.
        если xs [xi] <= ys [yi]:
            результат.добавить (xs [xi])
            xi + = 1
        еще:
            result.append (ys [yi])
            yi + = 1
 

Алгоритм работает следующим образом: мы создаем список результатов и сохраняем два индекса, по одному в каждый список (строки 3-5). На каждой итерации цикла, какой бы элемент списка меньше копируется в список результатов, и индекс этого списка расширяется. Как только любой индекс доходит до конца своего списка, мы копируем все оставшиеся элементы из другого списка в результат, который мы возвращаем.

14,7. И снова Алиса в стране чудес!

В основе алгоритма объединения отсортированных списков лежит глубокая модель вычислений, которая широко используется многократно. Суть паттерна - «Просматривать списки, всегда обрабатывая наименьшие оставшиеся элементы от каждого, с учетом следующих случаев: ”

  • Что делать, если в любом из списков больше нет элементов?
  • Что делать, если наименьшие элементы из каждого списка равны друг другу?
  • Что делать, если самый маленький элемент в первом списке меньше самого маленького элемента во втором списке?
  • Что делать в оставшемся случае?

Предположим, у нас есть два отсортированных списка.Тренируйте свои алгоритмические навыки, адаптируя шаблон алгоритма слияния для каждого из этих случаев:

  • Вернуть только те элементы, которые присутствуют в обоих списках.
  • Вернуть только те элементы, которые присутствуют в первом списке, но не во втором.
  • Вернуть только те элементы, которые присутствуют во втором списке, но не в первом.
  • Вернуть элементы, которые присутствуют в первом или втором списке.
  • Вернуть элементы из первого списка, которые не исключены совпадающим элементом во втором списке.В этом случае пункт во втором списке «выбивает» только одного соответствующий элемент в первом списке. Эта операция иногда называется bagdiff . Например, bagdiff ([5,7,11,11,11,12,13], [7,8,11]) вернет [5,11,11,12,13]

В предыдущем разделе мы отсортировали слова из книги и удалили дубликаты. Наш словарный запас тоже отсортирован. Итак, третий случай выше - найдите все элементы во втором списке которых нет в первом списке, было бы другим способом реализовать find_unknown_words.Вместо поиска каждого слова в словаре (линейным или двоичным поиском), почему бы не использовать вариант слияния, чтобы вернуть слова, которые встречаются в книге, но не в словарь.

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21 год
22
23
24
25
26 
 def find_unknowns_merge_pattern (словарь, wds):
    "" "Необходимо отсортировать и словарь, и слова. Вернуть новый
        список слов из wds, которых нет в словарях."" "

    результат = []
    xi = 0
    yi = 0

    в то время как True:
        если xi> = len (словарный запас):
            result.extend (wds [yi:])
            вернуть результат

        если yi> = len (wds):
            вернуть результат

        if vocab [xi] == wds [yi]: # Хорошо, слово существует в словаре
            yi + = 1

        elif vocab [xi] 
 

Теперь сложим все вместе:

 all_words = get_words_in_book ("AliceInWonderland.текст")
t0 = time.clock ()
all_words.sort ()
book_words = remove_adjacent_dups (all_words)
Missing_words = find_unknowns_merge_pattern (больше_vocab, book_words)
t1 = time.clock ()
print ("Неизвестных слов {0}.". format (len (missing_words)))
print ("Это заняло {0: .4f} секунд.". format (t1-t0))
 

Еще более впечатляющая производительность:

 Есть 828 неизвестных слов.
Это заняло 0,0410 секунды.
 

Давайте посмотрим, что мы сделали.Мы начали с пословного линейного поиска в словаре. это длилось примерно 50 секунд. Мы реализовали умный бинарный поиск, и уменьшил это до 0,22 секунды, что более чем в 200 раз быстрее. Но потом мы сделали кое-что еще лучше: отсортировали слова из книги, удалили дубликаты и использовали шаблон слияния, чтобы найти слова из книги, которых не было в словаре. Это было примерно пять раз быстрее, чем даже алгоритм двоичного поиска. В конце главы наш алгоритм более чем в 1000 раз быстрее нашей первой попытки!

Вот что можно назвать хорошим днем ​​в офисе!

14.8. Пазл «Восемь королев», часть 1

Как сказано в Википедии, «Загадка восьми ферзей - это проблема размещения восьми шахмат. ферзей на шахматной доске 8x8, так что никакие две ферзя не атакуют друг друга. Таким образом, решение требует, чтобы никакие две ферзя не делили одну и ту же строку, столбец или диагональ ».

Попробуйте сами и найдите еще несколько решений вручную.

Мы хотим написать программу для решения этой головоломки. По факту, головоломка обобщается на размещение N ферзей на доске NxN, поэтому мы собираемся подумайте об общем случае, а не только о случае 8x8.Возможно, мы сможем найти решения для 12 ферзей на доске 12x12 или 20 ферзей на доске 20x20.

Как подойти к такой сложной проблеме? Хорошая отправная точка - подумать о наших структурах данных - как именно мы планируем представлять состояние шахматная доска и ее ферзи в нашей программе? Как только мы разберемся, что наша головоломка будет выглядеть в памяти, мы можем начать думать о функциях и логика нам понадобится, чтобы решить загадку, например, как поставить на доску еще одного ферзя где-нибудь, и проверить, не сталкивается ли он с кем-нибудь из ферзей, уже находящихся на доске.

Шаги поиска хорошего представления, а затем поиск хорошего алгоритма для работы данные не всегда могут быть получены независимо друг от друга. Когда вы думаете об операциях вам нужно, вы можете изменить или реорганизовать данные, чтобы упростить для выполнения необходимых вам операций.

Эта взаимосвязь между алгоритмами и данными была элегантно выражена в заголовке. книги Algorithms + Data Structures = Programs , написанной одним из пионеров в Компьютерные науки, Никлаус Вирт, изобретатель Паскаля.

Давайте поразмышляем над некоторыми идеями о том, как шахматную доску и ферзей можно было бы представить в памяти.

  • Двумерная матрица (список из 8 списков, каждый из которых содержит 8 квадратов) - это одна из возможностей. На каждом квадрате доски хотел бы знать, есть ли на нем ферзь или нет - всего два. возможные состояния для каждого квадрата - поэтому, возможно, каждый элемент в списках может быть True или False, или, проще говоря, 0 или 1.

    Тогда наше состояние для решения выше могло бы иметь такое представление данных:

     bd1 = [[0,0,0,1,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,1,0],
           [0,0,1,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,0,0,1],
           [0,1,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,1,0,0,0],
           [1,0,0,0,0,0,0,0],
           [0,0,0,0,0,1,0,0]]
     

    Вы также должны увидеть, как будет представлена ​​пустая доска, и вам следует начать представить, какие операции или изменения вам нужно будет внести в данные, чтобы разместить другой королева где-то на доске.

  • Еще одна идея - вести список координат где королевы. Используя обозначения в на иллюстрации, например, мы могли бы представить состояние этого решения как:

     bd2 = [«a6», «b4», «c2», «d0», «e5», «f7», «g1», «h4»]
     
  • Мы могли бы сделать другие настройки - возможно, каждую элемент в этом списке должен быть кортежем с целочисленные координаты для обеих осей.И, будучи хорошими специалистами по информатике, мы, вероятно, начали бы нумерацию каждая ось от 0 вместо 1. Теперь наше представление может быть:

     bd3 = [(0,6), (1,4), (2,2), (3,0), (4,5), (5,7), (6,1) , (7,3)]
     
  • Глядя на это представление, мы не можем не заметить, что первые координаты равны 0,1,2,3,4,5,6,7, и они точно соответствуют позиции индекса пары в списке. Так что мы могли отбросить их и создать действительно компактный альтернативное представление решения:

     bd4 = [6, 4, 2, 0, 5, 7, 1, 3]
     

    Это будет то, что мы будем использовать, давайте посмотрим, куда это нас приведет.

Это не общее представление

У нас получилось отличное представление. Но сработает ли это для других головоломок? Наше представление списка имеет ограничение, что можно только положить по одному ферзю в каждом столбце. Но в любом случае это ограничение-загадка - нет двух ферзей. разрешено использовать один и тот же столбец. Таким образом, головоломка и представление данных хорошо сочетаются.

Но если бы мы пытались решить другую головоломку на шахматной доске, возможно, сыграть в шашки, где много фигур могут занимать одну и ту же колонку, наши представление не сработает.

Давайте теперь рассмотрим проблему. Ты думаешь это совпадение что в решении нет повторяющихся чисел? Решение [6,4,2,0,5,7,1,3] содержит числа 0,1,2,3,4,5,6,7, но ни одно из них не дублируется! Могли бы другие решения содержат повторяющиеся числа или нет?

Небольшое размышление должно убедить вас, что никогда не может быть повторяющихся чисел в решение: числа представляют собой ряд, в котором находится ферзь, и поскольку мы никогда не разрешалось ставить двух ферзей в один ряд, ни одно решение никогда не будет иметь повторяющиеся номера строк в нем.

Наша основная идея

В нашем представлении любое решение проблемы N ферзей должно быть перестановкой чисел [0 .. N-1].

Обратите внимание, что не все перестановки являются решениями. Например, [0,1,2,3,4,5,6,7] содержит все ферзи на одной диагонали.

Вау, похоже, мы добиваемся прогресса в решении этой проблемы, просто думая, а не кодируя!

Наш алгоритм должен начать обретать форму. Мы можем начать со списка [0..N-1], генерировать различные перестановки этого списка и проверять каждую перестановку, чтобы увидеть, имеет место столкновение (ферзей на одной диагонали). Если нет коллизий, это решение, и мы можем его распечатать.

Давайте будем точными и ясными в этом вопросе: если мы будем использовать только перестановки строк, и мы будем используя наше компактное представление, ферзя не могут столкнуться ни в строках, ни в столбцах, и мы не даже должны заниматься этими делами. Итак, единственные столкновения, которые нам нужны проверить наличие столкновений по диагоналям.

Похоже, полезной будет функция, которая может проверить, есть ли две ферзя поделите диагональ. Каждый ферзь находится на некоторой позиции (x, y). Итак, ферзь в (5,2) разделяет диагональ с ферзем в (2,0)? Конфликтует ли (5,2) с (3,0)?

 тест (не share_diagonal (5,2,2,0))
тест (share_diagonal (5,2,3,0))
тест (share_diagonal (5,2,4,3))
тест (share_diagonal (5,2,4,1))
 

Здесь нам поможет небольшая геометрия.Диагональ имеет наклон 1 или -1. Вопрос, который мы действительно хотим спросите, , одинаково ли расстояние между ними по оси x и y? Если это так, у них общая диагональ. Потому что диагонали могут быть влево или правильно, для этой программы будет иметь смысл использовать абсолютное расстояние в каждую сторону:

 def share_diagonal (x0, y0, x1, y1):
    "" "Находится ли (x0, y0) на общей диагонали с (x1, y1)?" ""
    dy = abs (y1 - y0) # Вычислить абсолютное расстояние по оси y
    dx = abs (x1 - x0) # CX вычислить абсолютное расстояние x
    return dx == dy # Они конфликтуют, если dx == dy
 

Если вы скопируете код и запустите его, вы будете счастливы узнать, что тесты прошли!

Теперь давайте рассмотрим, как мы строим решение вручную.Мы поставим королеву где-нибудь в первом столбце, затем поместите один во второй столбец, только если он не конфликтует с уже имеющимся на доске. А потом поставим третий один, сравнивая его с двумя ферзями, которые уже были слева от него. Когда мы рассматриваем королева в столбце 6, нам нужно будет проверить наличие столкновений с теми, кто во всех столбцы слева от него, т.е. в столбцах 0,1,2,3,4,5.

Итак, следующим строительным блоком является функция, которая при частично завершенном головоломка, можете проверить, не конфликтует ли ферзь в столбце c с любым из королевы слева от нее, в столбцах 0,1,2 ,..c-1:

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12 
 # Решения кейсов, в которых не должно быть конфликтов
тест (не col_clashes ([6,4,2,0,5], 4))
тест (не col_clashes ([6,4,2,0,5,7,1,3], 7))

# Еще несколько тестовых случаев, которые чаще всего должны конфликтовать
тест (col_clashes ([0,1], 1))
тест (col_clashes ([5,6], 1))
тест (col_clashes ([6,5], 1))
тест (col_clashes ([0,6,4,3], 3))
тест (col_clashes ([5,0,7], 2))
тест (не col_clashes ([2,0,1,3], 1))
тест (col_clashes ([2,0,1,3], 2))
 

Вот наша функция, которая заставляет их все проходить:

 def col_clashes (bs, c):
    "" "Вернуть True, если ферзь в столбце c сталкивается
         с любой королевой слева."" "
    for i in range (c): # Посмотрите на все столбцы слева от c
          если share_diagonal (i, bs [i], c, bs [c]):
              вернуть True

    return False # Нет конфликтов - col c находится в безопасном месте.
 

Наконец, мы собираемся дать нашей программе одну из наших перестановок, т. Е. все ферзи размещены где-то, по одной в каждом ряду, по одной в каждом столбце. Но делает в перестановке есть диагональные коллизии?

 test (not has_clashes ([6,4,2,0,5,7,1,3])) # Решение сверху
test (has_clashes ([4,6,2,0,5,7,1,3])) # Поменять местами первые две строки
test (has_clashes ([0,1,2,3])) # Попробуйте маленькую доску 4x4
test (not has_clashes ([2,0,3,1])) # Решение для случая 4x4
 

И код для прохождения тестов:

 def has_clashes (the_board):
    "" "Определите, есть ли у нас столкновения ферзей по диагоналям.Мы предполагаем, что the_board - это перестановка столбца
        числа, поэтому мы явно не проверяем конфликты строк или столбцов.
    "" "
    для столбца в диапазоне (1, len (the_board)):
        если col_clashes (the_board, col):
            вернуть True
    вернуть ложь
 

Краткое изложение того, что мы уже сделали: теперь у нас есть мощная функция has_clashes, которая может скажите, является ли конфигурация решением загадки ферзей. А теперь займемся созданием множество перестановок и поиск решений!

14.9. Пазл «Восемь королев», часть 2

Это легкая и веселая часть. Мы могли бы попытаться найти все перестановки [0,1,2,3,4,5,6,7] - что может быть алгоритмически сложной задачей, и это был бы способ грубой силы для решения проблема. Мы просто все пробуем и находим все возможные решения.

Конечно, мы знаем, что их N! перестановок N вещей, так что мы можем получить раннее представление о сколько времени уйдет на поиск всех решений. Вообще-то, совсем не долго - 8! Осталось всего 40320 различных случаев, чтобы проверить.Это намного лучше, чем начинать с 64 места для восьми ферзей. если ты подсчитайте, сколькими способами вы можете выбрать 8 из 64 квадратов для своих ферзей, формула (называется N, выберите k , где вы выбираете k = 8 квадратов из доступных N = 64) дает колоссальные 4426165368, полученные из (64! / (8! x 56!)).

Итак, наша предыдущая ключевая идея - нам нужно учитывать только перестановки - сократила то, что мы называем проблемным пространством , с примерно 4,4 миллиарда случаев до всего 40320!

Однако мы даже не собираемся исследовать все это.Когда мы ввели случайное число модуля, мы узнали, что у него есть метод случайного перемешивания, который произвольно переставлял список элементов. Итак, мы собираемся написать «случайный» алгоритм для поиска решений N ферзей. проблема. Мы начнем с перестановки [0,1,2,3,4,5,6,7] и будем постоянно перемешивать список и проверьте каждый, чтобы увидеть, работает ли он! Попутно посчитаем, сколько попыток нам нужно, прежде чем мы найдем каждое решение, и мы найдем 10 решений (мы могли бы найти то же самое решение более одного раза, потому что тасование случайное!):

 1
 2
 3
 4
 5
 6
 7
 8
 9
10
11
12
13
14
15
16 
 def main ():
    случайный импорт
    rng = случайный.Random () # Создаем генератор

    bd = list (range (8)) # Сгенерировать начальную перестановку
    num_found = 0
    пытается = 0
    пока num_found <10:
       rng.shuffle (bd)
       пытается + = 1
       если не has_clashes (bd):
           print («Найдено решение {0} в {1} попытках.». формат (bd, попыток))
           пытается = 0
           num_found + = 1

главный()
 

Почти волшебным образом и на огромной скорости получаем:

 Найдено решение [3, 6, 2, 7, 1, 4, 0, 5] за 693 попытки.Решение найдено [5, 7, 1, 3, 0, 6, 4, 2] за 82 попытки.
Решение найдено [3, 0, 4, 7, 1, 6, 2, 5] за 747 попыток.
Найдено решение [1, 6, 4, 7, 0, 3, 5, 2] за 428 попыток.
Решение найдено [6, 1, 3, 0, 7, 4, 2, 5] за 376 попыток.
Решение найдено [3, 0, 4, 7, 5, 2, 6, 1] за 204 попытки.
Решение [4, 1, 7, 0, 3, 6, 2, 5] найдено за 98 попыток.
Решение [3, 5, 0, 4, 1, 7, 2, 6] найдено за 64 попытки.
Решение [5, 1, 6, 0, 3, 7, 4, 2] найдено за 177 попыток.
Решение [1, 6, 2, 5, 7, 4, 0, 3] найдено за 478 попыток.
 

Вот любопытный факт.На доске 8x8 известно, что существует 92 различных решения этой головоломки. Мы случайным образом выбираем одну из 40320 возможных перестановок нашего представления. Таким образом, наши шансы выбрать решение при каждой попытке составляют 92/40320. Перефразируй, в среднем нам понадобится 40320/92 попыток - примерно 438,26 - прежде чем мы наткнемся на решение. Количество попыток, которые мы напечатали, выглядит как будто наши экспериментальные данные довольно хорошо согласуются с нашей теорией!

Сохраните этот код на потом.

В главе, посвященной PyGame, мы планируем написать модуль для рисования платы. со своими ферзями и интегрировать этот модуль с этим кодом.

14.10. Глоссарий

двоичный поиск
Известный алгоритм, который ищет цель в отсортированном списке. Каждый зонд в list позволяет отбросить половину оставшихся элементов, поэтому алгоритм очень эффективен.
линейный
Относится к прямой линии. Здесь мы говорим о графике того, как время, затрачиваемое алгоритм зависит от размера обрабатываемых данных. Линейные алгоритмы имеют прямолинейные графики, которые могут описать эту взаимосвязь.
линейный поиск
Поиск, при котором исследуется каждый элемент в списке или последовательности, от первого до обнаружения. что он ищет. Используется для поиска цели в неупорядоченных списках элементов.
Алгоритм слияния
Эффективный алгоритм, объединяющий два уже отсортированных списка для получения результата отсортированного списка. Алгоритм слияния на самом деле представляет собой схему вычислений, которую можно адаптировать и повторно использовать для различные другие сценарии, такие как поиск слов, которые есть в книге, но не в словарном запасе.
зонд
Каждый раз, когда мы смотрим при поиске предмета, называется зондом. В нашем В главе о Итерации мы также играли в угадайку, в которой компьютер пытался угадать секретный номер пользователя. Каждую из этих попыток также можно было бы назвать зондом.
Тестовая разработка (TDD)
Практика разработки программного обеспечения, которая достигает желаемой функции через серию небольших итеративных шагов, мотивированных автоматическими тестами которые записаны первыми , которые выражают возрастающие уточнения желаемая особенность.(см. статью в Википедии о тестировании разработка для получения дополнительной информации.)

14.11. Упражнения

  1. Раздел в этой главе снова называется «Алиса в стране чудес»! началось с наблюдение, что алгоритм слияния использует шаблон, который можно использовать повторно в других ситуациях. Адаптируйте алгоритм слияния, чтобы записать каждую из этих функций, как было предложено там:

    1. Вернуть только те элементы, которые присутствуют в обоих списках.
    2. Вернуть только те элементы, которые присутствуют в первом списке, но не во втором.
    3. Вернуть только те элементы, которые присутствуют во втором списке, но не в первом.
    4. Вернуть элементы, которые присутствуют в первом или втором списке.
    5. Вернуть элементы из первого списка, которые не исключены совпадающим элементом во втором списке. В этом случае пункт во втором списке «выбивает» только одного соответствующий элемент в первом списке. Эта операция иногда называется bagdiff . Например, bagdiff ([5,7,11,11,11,12,13], [7,8,11]) вернет [5,11,11,12,13]
  2. Измените программу ферзей, чтобы собрать доски размера 4, 12 и 16.Что головоломка максимального размера, которую вы обычно можете решить менее чем за минуту?

  3. Адаптируйте программу Queens так, чтобы мы вели список решений, которые уже напечатаны, чтобы мы не печатали одно и то же решение более одного раза.

  4. Шахматные доски симметричны: если у нас есть решение проблемы ферзей, его зеркальное решение - перевернуть доску либо по оси X, либо по оси Y, тоже решение. И придавая доске 90 градусов, 180 градусов или Вращение на 270 градусов также является решением.В некотором смысле решения, которые просто зеркальное отображение или вращение других решений - в том же семействе - менее интересны, чем уникальные «основные кейсы». Из 92 решений для проблема 8 ферзей, всего 12 уникальных семейств если принять во внимание повороты и зеркальное отображение. В Википедии есть кое-что интересное по этому поводу.

    1. Напишите функцию для отражения решения по оси Y,

    2. Напишите функцию для отражения решения по оси X,

    3. Напишите функцию для поворота решения на 90 градусов против часовой стрелки, и используйте это, чтобы обеспечить поворот на 180 и 270 градусов.

    4. Напишите функцию, которой дано решение, и она генерирует семейство симметрии для этого решения. Например, симметрии [0,4,7,5,2,6,1,3]

       [[0,4,7,5,2,6,1,3], [7,1,3,0,6,4,2,5],
       [4,6,1,5,2,0,3,7], [2,5,3,1,7,4,6,0],
       [3,1,6,2,5,7,4,0], [0,6,4,7,1,3,5,2],
       [7,3,0,2,5,1,6,4], [5,2,4,6,0,3,1,7]]
       
    5. А теперь адаптируйте программу Queens, чтобы в ней не отображались решения, которые та же семья. Он печатает только решения из уникальных семейств.

  5. Каждую неделю компьютерный ученый покупает четыре лотерейных билета. Она всегда выбирает те же простые числа, с надеждой, что, если она когда-нибудь сорвет джекпот, она сможет пойти на ТВ и в Facebook и рассказать всем свой секрет. Это внезапно приведет к повсеместному распространению общественный интерес к простым числам и станет триггером, который откроет новую эру просвещения. Она представляет свои еженедельные билеты на Python в виде списка списков:

     my_tickets = [[7, 17, 37, 19, 23, 43],
                   [7, 2, 13, 41, 31, 43],
                   [2, 5, 7, 11, 13, 17],
                   [13, 17, 37, 19, 23, 43]]
     

    Выполните эти упражнения.

    1. В каждом розыгрыше лотереи участвуют шесть случайных шаров, пронумерованных от 1 до 49. Написать функция для возврата лотереи.

    2. Напишите функцию, которая сравнивает одиночный билет и розыгрыш и возвращает количество правильных выборов в этом билете:

       тест (lotto_match ([42,4,7,11,1,13], [2,5,7,11,13,17]) == 3)
       
    3. Напишите функцию, которая принимает список билетов и розыгрыш и возвращает список говорит, сколько выборов было правильным в каждом билете:

       тест (lotto_matches ([42,4,7,11,1,13], my_tickets) == [1,2,3,1])
       
    4. Напишите функцию, которая принимает список целых чисел и возвращает количество простых чисел в списке:

       тест (primes_in ([42, 4, 7, 11, 1, 13]) == 3)
       
    5. Напишите функцию, чтобы узнать, не упустил ли ученый-компьютерщик простые числа в ее выборе из четырех билетов.Верните список всех простых чисел, которые она пропустила:

       тест (prime_misses (my_tickets) == [3, 29, 47])
       
    6. Напишите функцию, которая многократно создает новый розыгрыш и сравнивает розыгрыш с четырьмя билетами.

      1. Подсчитайте, сколько розыгрышей необходимо, пока в одном из билетов компьютерного специалиста не будет хотя бы 3 правильных выбора. Попробуйте провести эксперимент двадцать раз и вычислите среднее количество необходимых розыгрышей.
      2. Сколько в среднем требуется дро, прежде чем она получит как минимум 4 правильных пика?
      3. Сколько в среднем требуется розыгрышей, прежде чем она получит хотя бы 5 правильных ответов? (Подсказка: это может занять некоторое время.Было бы неплохо, если бы вы могли напечатать несколько точек, например, индикатор выполнения, чтобы показать, когда каждый из 20 экспериментов завершен.)

      Обратите внимание, что здесь у нас возникают трудности с построением тестовых примеров, потому что наши случайные числа не детерминированы. Автоматическое тестирование действительно работает, только если вы уже знаете, что ответ должен быть!

  6. Прочитать Алиса в стране чудес . Вы можете прочитать текст этого учебника в его текстовой версии, или если у вас есть программа для чтения электронных книг на вашем ПК, Kindle, iPhone, Android и т. д.Вы сможете найти подходящую версию для своего устройства на сайте http://www.gutenberg.org/. У них также есть версии html и pdf, с картинками, и тысячи других классических книг!

Подготовка к экзамену AP Computer Science A Exam

Подготовка к экзамену AP Computer Science A Exam

Многие студенты, в том числе и я, впервые знакомятся с информатикой через курс AP Computer Science A в средней школе. Курсы Advanced Placement (AP) предназначены для старшеклассников, чтобы изучать предметы со строгостью, глубиной и сложностью уроков в колледже.Занятия AP также могут повысить взвешенный средний балл студента.

Учебный план AP Computer Science A подчеркивает фундаментальные концепции и навыки решения проблем, необходимые для компьютерных наук, с использованием языка программирования Java. Он знакомит с такими основами, как переменные, циклы, условные выражения и методы, а также объектно-ориентированное программирование, структуры данных, алгоритмы и стратегии разработки программного обеспечения. Java - широко используемый язык программирования, полезный и многогранный, поскольку он может поддерживать абстракцию, инкапсуляцию и объектную ориентацию - все это важные концепции для разработки программного обеспечения.

Официальным предварительным условием для AP Computer Science A является первый год обучения алгебре в средней школе, включая обозначение функций и другие навыки решения алгебраических задач. В целом, курс рекомендует прочную основу для математических рассуждений. Однако, поработав со многими студентами, проходящими этот курс, мы обнаружили, что некоторый предыдущий опыт программирования действительно помогает студентам добиться успеха в этом курсе. В Juni мы рекомендуем студентам, которые плохо знакомы с программированием, начать с нашего уровня Python 1, а иногда и с курса Python уровня 2, прежде чем переходить на Java.

Экзамен по компьютерным наукам The College Board's AP

Чтобы получить кредит колледжа, студенты должны зарегистрироваться для сдачи экзамена AP College Board в своей школе, который проводится в мае каждого года. В 2017 году Совет колледжей представил второй курс AP по информатике - AP Computer Science Principles. По сравнению с AP Computer Science A, этот курс «фокусируется на более широких аспектах вычислений, включая не только программирование, но и такие темы, как глобальное влияние вычислений, Интернета, кибербезопасности и творчества» (College Board).В Juni мы предлагаем только курс AP Computer Science A.

Экзамен AP Computer Science A - это трехчасовой тест . Первая половина включает , 40 вопросов с несколькими вариантами ответов, и составляет 50% баллов на экзамене. Вторая половина включает четыре вопроса с бесплатными ответами , посвященных разработке, реализации и решению проблем, и составляет оставшиеся 50% баллов экзамена. Все вопросы экзамена AP, связанные с кодированием, используют Java в качестве основного языка программирования, а тестовые буклеты включают краткое руководство по Java, которое включает все доступные методы из библиотеки Java, на которые может ссылаться экзамен AP.

Цели учебной программы AP Computer Science включают:

  • Разработка, внедрение и анализ решений проблем
  • Использование и реализация часто используемых алгоритмов
  • Разработка и выбор подходящих алгоритмов и структур данных для решения новых проблем
  • Свободно писать решения в объектно-ориентированной парадигме
  • Создание, запуск, тестирование и отладка решений на языке программирования Java с использованием стандартных классов библиотеки Java и интерфейсов из подмножества AP Java
  • Читать и понимать программы, состоящие из нескольких классов и взаимодействующих объектов
  • Прочтите и усвойте описание процесса проектирования и разработки, ведущего к такой программе
  • Понимать этические и социальные последствия использования компьютера

Оценка за экзамен - это рекомендация Совета колледжей относительно того, должны ли университеты предоставлять студенту зачетные единицы курса.Как правило, оценка AP от 3 и выше считается проходной. Схема подсчета очков представлена ​​следующим образом.

Оценка Рекомендация
5 Чрезвычайно квалифицированный
4 Хорошо квалифицированный
3 Квалифицированный
2 Возможно квалифицированный
1 Нет рекомендаций

Кроме того, в следующей таблице показаны переводы кредитов по курсу на основе результатов экзаменов AP в некоторых ведущих университетах компьютерных наук.

Университет AP Computer Science A Exam Score Передано единиц Выполнено курсов (ов)
Университет Карнеги-Меллона 4 10 15-110, Принципы вычислений
Университет Карнеги-Меллона 5 12 15-112, Основы программирования
Стэнфордский университет 4 или 5 5 CS 101, 105, 106A, ENGR 70A
Калифорнийский университет в Беркли 3, 4 или 5 5.3 сем / 8 кварт
Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне 4 или 5 3 часа Компьютерные науки 101, Введение в вычисления
Университет Иллинойса в Урбане-Шампейне 3 3 часа CS 105, Введение в вычисления для нетехнических специальностей
Корнельский университет 5 4 кредита CS 1110, Введение в вычисления с использованием Python
Вашингтонский университет 4 или 5 4 CSE 142, Компьютерное программирование I
Вашингтонский университет 3 4 CSE 112, Advanced Placement (AP) Computer Science A

Примеры вопросов

Ниже приведены некоторые образцы вопросов экзамена AP CS A, предоставленные College Board:

Пример вопроса Пример ответа
Множественный выбор Автосалону нужна программа для хранения информации о продаваемых автомобилях.Для каждой машины они хотят отслеживать следующую информацию: количество дверей (2 или 4), есть ли в машине кондиционер и среднее количество миль на галлон. Что из перечисленного является лучшим проектированием объектно-ориентированных программ?
  1. Используйте один класс Car с тремя переменными экземпляра: int numDoors , boolean hasAir и MilesPerGallon .
  2. Используйте четыре несвязанных класса: Car , Doors , AirConditioning и MilesPerGallon .
  3. Используйте класс Car с тремя подклассами: Doors , AirConditioning и MilesPerGallon .
  4. Используйте класс Car с подклассом Doors с подклассом AirConditioning с подклассом MilesPerGallon .
  5. Используйте три класса: Doors , AirConditioning и MilesPerGallon , каждый с подклассом Car .
(А)

Используйте один класс, Car , с тремя переменными экземпляра: int numDoors , boolean hasAir и MilesPerGallon .

Бесплатный ответ Туристическое агентство ведет список информации о рейсах авиакомпаний. Информация о рейсе включает время отправления и прибытия. Вы можете предположить, что эти два раза происходят в один и тот же день.

Эти времена представлены объектами класса Time . Объявление для класса Time показано ниже. Он включает метод minutesUntil , который возвращает разницу (в минутах) между текущим объектом Time и другим объектом Time .

Студентам предоставляется сценарий и часть программы для решения этого сценария. Затем их просят заполнить метод в этой программе, чтобы программа могла рассчитать продолжительность полетов.

Ссылка на решение

Способы подготовки

Большинство студентов, которые сдают экзамен AP Computer Science A, проходят курс в старшей школе. Однако можно успешно пройти самостоятельную подготовку к экзамену. К счастью, для студентов существует множество отличных онлайн-ресурсов!

У Совета колледжей есть множество полезных материалов. Например, они предлагают подборку различных советов и приемов экзаменов, в дополнение к тестовой группе вопросов с бесплатными ответами за каждый год, с множественным выбором, образцами ответов и инструкциями по выставлению оценок, чтобы обеспечить прозрачность и справедливость при выставлении оценок.

Barron's, еще одна известная компания по подготовке к экзаменам, продает отличную книгу по этому курсу, а также предлагает практический онлайн-экзамен. Центр талантливой молодежи Джонса Хопкинса также предлагает это в виде онлайн-курса.

В Juni Learning мы предлагаем курс AP Computer Science A с частным инструктором, который подробно охватывает все темы экзамена AP. В наших классах студенты работают один на один с инструктором, который работает над концепциями и подготовкой к тестам с учетом конкретных потребностей студента. У нас некоторые студенты полностью самостоятельно готовятся к экзамену AP, в то время как другие просто знакомятся с материалом в рамках подготовки к предстоящему учебному году .

Наша программа AP Computer Science Курс разбит на следующие модули:

  • Типы переменных, ввод / вывод и арифметические операторы
  • Циклы и условия
  • Классы и объекты
  • Подклассы, абстрактные классы и интерфейсы
  • Стандартные классы
  • Принципы разработки программного обеспечения
  • Массивы и списки массивов
  • Рекурсия
  • Базовые алгоритмы
  • Подготовка к тесту AP

Советы бывших студентов AP, изучающих информатику

Мы спросили преподавателей Juni, которые изучали AP Computer Science в средней школе, о том, что они делали для подготовки к экзамену AP, и о том, какие советы они могли бы дать нынешним студентам.Вот несколько их советов:

  • Упражняться! Это включает в себя отработку вопросов с несколькими вариантами ответов и вопросов со свободным ответом в индивидуальном порядке, а также сквозную практическую сдачу экзаменов в контролируемой среде в течение отведенного времени. Это поможет вам понять, сколько времени вам следует потратить на каждый раздел. Простое чтение учебника не поможет вам получить реальный опыт, необходимый для сдачи экзамена.
  • Управление временем имеет решающее значение - убедитесь, что вы уходите от определенных вопросов, если вы застряли, и возвращайтесь к ним позже на экзамене.Иначе. вы можете надолго застрять на более сложном вопросе и не хватить времени на более легкий.
  • Просить помощи. Если вы застряли на какой-то проблеме, попросите помощи у друга по курсу или одного из ваших учителей (или инструктора Juni). Не бойтесь ошибиться, потому что программирование - это учиться на своих ошибках и продолжать совершенствоваться.
  • Время от времени делайте перерыв. Вы уже зашли так далеко - в определенный момент вам понадобится перерыв в практике, так как вы будете получать все меньше отдачи от попыток втиснуть новую информацию.Убедитесь, что вы достаточно спите, и уделите время пробежке или медитации. Некоторые отличные приложения для медитации, такие как Calm или Headspace, могут помочь вам сосредоточиться на текущей задаче.

Последние мысли

Существует множество различных ресурсов и программ, которые могут помочь студентам подготовиться к экзамену AP Computer Science A. Лучшее соответствие зависит от стиля обучения ученика и ограничений по времени.

В целом, курс AP Computer Science A - прекрасная возможность изучить основы информатики и продемонстрировать свои знания колледжам.Сдача экзамена AP - отличный способ заработать немного кредитов в колледже, но, что более важно, это помогает развить на всю жизнь технические навыки, которые помогают мыслить по-новому.

В Juni Learning мы предлагаем частные и групповые онлайн-уроки программирования для детей, и многие из наших высококвалифицированных преподавателей изучают компьютерные науки в Калифорнийском университете в Беркли или других подобных школах. Начните работу с нашей приемной комиссией сегодня, чтобы узнать, какой класс лучше всего подходит для вашего ребенка.


Кодирование вручную или на компьютере? Оценка влияния режима оценивания на успеваемость учащихся, изучающих программирование

Предыдущие исследования с компьютеризированным итоговым оцениванием

Как указывали многие исследования, возможность проверить свои решения во время письменного экзамена по своей сути может помочь учащемуся найти правильное решение. и поддержать учителей в процессе оценки способностей учащихся к программированию (Chamillard and Joiner 2001; Haghighi et al.2005; Rajala et al. 2016). Однако добавление критериев, которые должна выполнить программа для ее подачи, поскольку тест был реализован Якобсоном (2000), оказывает дополнительное давление на студента во время и без того стрессовой ситуации, такой как ограниченный по времени письменный экзамен (Haghighi et al. 2005 г.). Хотя уже упоминалось, что использование ручки и бумаги для кодирования является искусственной ситуацией и поэтому неуместно (Bennedsen and Caspersen 2007), эффект простого изменения среды с использования ручки и бумаги на компьютер не измерялся.

Исследования в области, которая подтверждает предположение о том, что цифровой или практический экзамен более точно оценивает способности студента к программированию, по сравнению с письменными экзаменами, делают это утверждение, используя либо экзаменационные оценки, либо количество студентов, сдавших экзамен. Конечно, до и после внедрения в качестве основного измерения для сравнения (Bennedsen and Caspersen 2007; Chamillard and Joiner 2001; Daly and Waldron 2004). Хотя Беннедсен и Касперсен (2007) признают, что есть и другие факторы, которые могут быть связаны с улучшением показателей экзаменов после внедрения, в исследованиях напрямую не сравнивается эффект режима экзамена.

В исследовании Lappalainen et al. (2016) экзамен по ручке и бумаге сравнивали с компьютерным экзаменом с использованием методологии дождя. Это позволило студентам переработать свои первоначальные бумажные решения на компьютере после завершения экзамена. Целью исследования было выяснить, поможет ли использование интегрированной среды разработки (IDE) учащимся исправить ошибки в их предыдущих ответах. IDE содержит средства для отладки и компиляции кода, позволяя учащимся увидеть, что было ошибочным в их первоначальном решении, а также дать им возможность исправить эти ошибки самостоятельно.Студентам также был предоставлен доступ к набору тестов, чтобы убедиться, что их программа генерирует правильный результат. Результаты показывают, что компилятор может помочь студенту исправить свои собственные ошибки, и что использование компьютера и бумаги предоставило студентам возможность предлагать лучшие решения, чем то, что они делали ранее, используя только ручку и бумагу. (Лаппалайнен и др., 2016). Но поскольку большая часть решения уже была написана вручную, когда ученику был предоставлен доступ к компьютеру, трудно напрямую сравнивать два режима.Помимо возможности отладки кода, IDE содержит несколько других инструментов и функций, которые могут помочь студентам при программировании, например, автозаполнение кода и предоставление предложений по коду.

Haghighi et al. (2005) утверждали, что непосредственно сравнивают бумажные экзамены с компьютеризированным экзаменом в своем исследовании, позволяя студентам сначала написать часть экзамена на бумаге, а затем другую часть с помощью компьютера. Их результаты показывают, что учащиеся понимали, что ответить на вопросы экзамена с помощью компьютера труднее, чем с помощью ручки и бумаги (Haghighi et al.2005). Однако эти результаты можно объяснить разными типами вопросов, задаваемыми во время двух экзаменов. Для достижения того, что Биггс (2003) назвал конструктивным согласованием режима оценивания и целями обучения, бумажный экзамен состоял из вопросов, направленных на оценку способности студентов объяснять концепции и теории программирования, а также способности студентов к объяснению. прогнозировать результат от заданного набора кода, а также их способность спроектировать и нарисовать решение.Однако компьютерный экзамен был нацелен на оценку способности студентов написать небольшую программу, внести изменения в существующий код и добавить функции в уже написанную заранее программу. (Haghighi et al. 2005) В этом контексте любое сравнение между двумя данными тестами будет отражать различия в том, что оценивается. Другой вывод, который можно сделать из этого исследования, заключается в том, что студенты воспринимали компьютерный экзамен как более сложный, возможно, считая, что процесс написания кода более требователен к студенту, чем ответы на вопросы, связанные с концепциями программирования.

Корреляция памяти и окружающего контекста

Хотя запоминание считается неуместной стратегией обучения на курсах программирования (Begosso et al. 2012), оно все еще используется при оценке навыков программирования (Thompson et al. 2008). В исследовании, целью которого было предоставить новую интерпретацию категоризации оценки программирования в соответствии с когнитивной областью, Thompson et al. (2008) обнаружили, что извлечение из памяти (включая как отзыв, так и распознавание) было связано с оценками программирования как средством вспомнить правила синтаксиса.Сюда входило знание того, как писать и использовать эти правила как способ распознавания программных конструкций в новых контекстах, таких как интерпретация заданного абзаца кода. Следовательно, хотя и не рекомендуется в качестве стратегии обучения (Begosso et al. 2012), отзыв по-прежнему используется для извлечения информации о синтаксисе, алгоритмах, шаблонах проектирования, а также их роли в ранее рассмотренных решениях (Thompson et al., 2008 г.).

Сообщается, что необходимость вспомнить и применить правильный синтаксис мешает новичкам предоставлять семантически правильный код (Pane and Myers 1996).Знание или, скорее, понимание того, что синтаксис важен для того, чтобы учащиеся могли на практике продемонстрировать свои знания, он не должен отвлекать учащихся от способности сообщать о своих способностях решать проблемы. Для этой цели и в рамках этого отдела, выбор учеником размера () или длины () для определения количества символов в строке не считается важным для понимания решения, предложенного учеником. . Хотя он может не компилироваться в обычной среде IDE, их способность решать представленную проблему по-прежнему очевидна и должна оставаться в центре внимания экзамена, независимо от того, выполняется ли он в цифровом виде или с использованием ручки и бумаги.Предполагается, что в обычной среде, не связанной с экзаменом, учащийся сможет исправить эту ошибку без особых усилий (либо с помощью собственного исправления кода IDE, либо с помощью простого поиска в API Java). То, что учащийся понимает, чего он пытается достичь, и знание того, что существует метод, который выполняет эту самую операцию, считается важным для оценки его способностей к программированию. Это предположение поддерживается Фэй (цитируется в Pane and Myers 1996), которая предполагает, что синтаксические способности студентов должны быть на втором месте, чтобы направить их внимание на использование правильной семантики программирования.

Ограниченная рабочая память также была предложена как причина того, что новички не успевают на курсах программирования, и что новички будут работать лучше, если уменьшится зависимость от их рабочей памяти. Это может быть достигнуто, например, позволяя необходимой информации быть видимой для новичка (Андерсон, цитируется в Pane and Myers 1996). Это предположение также поддерживается Haghighi et al. (2005), которые пришли к выводу, что уменьшение использования памяти и предоставление большего доступа к ресурсам привело к повышению производительности во время оценки.

Еще одна причина полагать, что использование компьютеров во время экзамена может иметь эффект, а не ручку и бумагу, может быть получена из теории контекстно-зависимого воспроизведения памяти из окружающей среды (Smith and Vela 2001). Смит и Вела (2001) показывают, что контекст окружающей среды, в котором происходит тестирование памяти, влияет на память в зависимости от контекста - . Либерман (2011) заявил, что объяснение этого феномена может заключаться в том, что контекстные сигналы в окружающей среде становятся частью памяти в процессе ее записи.Однако, как утверждают Isarida и Isarida (2007), контекст будет способствовать припоминанию только в том случае, если существует связь между контекстом и памятью, которую нужно извлечь, и что сила контекстного эффекта будет увеличиваться по мере того, как память обрабатывается в пределах связанный контекст. Если изменения в контексте между временем записи в память и временем ее извлечения сравнительно велики, это затруднит извлечение памяти (Lieberman 2011).

Kolers and Ostry (цитируется в Lieberman 2011) обнаружили свидетельства, свидетельствующие о том, что даже через некоторое время после прочтения отрывка шрифт, которым был написан отрывок, все еще можно было точно вспомнить, и, как таковой, работал как контекстный сигнал для извлечения ранее прочитанная информация.Это подтверждается Уилсоном (цитируется в Clariana and Wallace 2002), который сообщил, что шрифт текста объясняет измеренные различия в эффекте режима экзамена между компьютерами и ручкой и бумагой. Сообщается, что помимо шрифта, цвет фона также влияет на поиск в памяти, хотя и в ограниченной степени (Lieberman 2011).

Воспроизведение из памяти - это процесс извлечения и воспроизведения воспоминания без подсказок, тогда как распознавание основано на извлечении из памяти после получения ассоциативных сигналов (Либерман 2011).Что касается экзаменационных вопросов, напоминание (или механическое повторение) связано с вопросами типа эссе, тогда как распознавание связано с вопросами с несколькими вариантами ответов (Biggs 2003). В ходе экспериментов было обнаружено, что распознавание является более точным, чем воспроизведение, особенно если между моментом обучения и моментом тестирования прошло некоторое время (Lieberman 2011). Либерман (2011) предполагает, что для того, чтобы вспомнить конкретную информацию, данной подсказки для поиска (например, экзаменационного вопроса) не всегда достаточно, чтобы полностью вызвать воспоминание.Однако, когда задается больше вопросов (например, предлагаемые альтернативы для вопроса с множественным выбором), этого может быть достаточно для извлечения искомой информации из памяти. Харт (цитируется у Аткинсона и Шиффрина, 1968 г.) называет это феноменом «на кончике языка», когда человек, который ранее не мог вспомнить определенную информацию, во многих случаях все же мог выбрать правильный ответ, учитывая набор альтернативы. Информация все еще сохранялась, хотя и была недоступна в момент первоначального извлечения.Этот эффект был описан Перкинсом и Мартином, которые сообщили, что новички в программировании, хотя изначально казалось, что они не обладают определенными знаниями, все же могут вызывать информацию с помощью зондов. Следовательно, хотя новички не могли правильно вспомнить ответ, они смогли дать ответ через узнавание. Знания, к которым новички не могли получить доступ, забыли или применили неправильно, Перкинс и Мартин назвали «хрупкими знаниями».

Для целей данного исследования наиболее важным аспектом экологического контекста является среда, в которой происходит фактическое программирование.Когда студенты изучают и практикуют программирование, они делают это с доступом к компьютеру с IDE, включая Интернет и различные другие ресурсы. Позже, когда оцениваются способности студентов к программированию, им дается письменный экзамен. Эти две среды сильно различаются, что, в свою очередь, может негативно повлиять на их работоспособность. Код, который студент напишет во время экзамена, может сам по себе не обеспечивать правильную контекстную подсказку для извлечения всей информации, необходимой для написания полного решения.Хотя это может быть несущественным, ответы, написанные учеником, не будут иметь тот же шрифт, что и код, который ученик будет использовать для чтения.

Поддержка удобочитаемости

Как указано Rajala et al. (2016), студенты, скорее всего, привыкли писать код с помощью компьютера, где доступ к клавиатуре и соответствующий редактор поддерживают их программирование с помощью автоматического отступа и дополнительной поддержки читаемости с помощью таких функций, как выделение кода. Хотя компьютер потенциально может обеспечить достаточную поддержку сам по себе, использования обычного текстового редактора, такого как блокнот для Windows, недостаточно для поддержки новичков при оценке способностей к программированию (Dillon et al.2012).

В исследовании Саркара (2015) сообщалось, что подсветка синтаксиса, то есть значимая окраска текста в среде кодирования, повышает удобочитаемость и скорость понимания, особенно для начинающих программистов. Используя технологию отслеживания взгляда, был сделан вывод, что подсветка синтаксиса сокращает переключение контекста, поскольку окраска позволяет участнику сосредоточиться на других важных аспектах кода, а не на ключевых словах. Вместо этого ключевые слова воспринимались их периферийным зрением (Sarkar 2015).Для сравнения, при использовании одного и того же текста без раскраски фиксация глаз участников не была направлена, и весь текст считался одинаково важным. Это увеличило количество контекстных переключений, необходимых участнику для чтения и интерпретации кода. (Sarkar 2015) Использование подсветки синтаксиса также поддерживается Пейном и Майерсом (1996), которые используют термин , сигнализирующий . Согласно Pane and Myers (1996), передача сигналов улучшает понимание сигнализируемого материала за счет непередаваемого - сигнального материала .

Хотя сообщалось, что скорость чтения увеличивается за счет выделения, эффект заметен только в том случае, если цвет распознается читателем (Грин и Андерсон, цитируется в Sarkar 2015). Как следствие, если это, использование цветового кодирования, к которому новички не привыкли, может не дать таких же благоприятных результатов, как сообщил Саркар (2015).

Поддержка структурирования решений

Независимо от того, существует ли недостаток знаний или что текущие знания учащихся можно считать хрупкими, было высказано предположение, что эти ограничения проявляются в трудностях в выражении, планировании и разработке решений проблем.Хотя эти трудности не должны быть связаны с проблемами понимания функций, относящихся к конкретным языкам программирования. Чтобы структурировать решение, начинающий программист должен использовать стратегии, которых им часто не хватало. Согласно Биггсу (2003), наиболее вероятный вид обучения, связанный с регулярными письменными экзаменами (названный Биггсом (2003) эссе-экзаменами), связан с запоминанием, или механической записью, и способностью эффективно структурировать письменный ответ. Предполагая, что процесс написания кода от руки напоминает написание эссе от руки, вполне вероятно, что в центре внимания находится способность ученика структурировать свой ответ, а не его способность предоставить вероятное решение поставленной задачи.

Чтобы решить проблему программирования, студент должен сначала получить полное представление о самой проблеме, а затем понять, какой тип решения лучше всего подходит для решения этой проблемы (Begosso et al. 2012). Уинслоу (1996) описал процесс решения проблемы как серию шагов, начиная с (1) понимания проблемы, (2) определения решения в той или иной форме до определения того, как применить его в более совместимой с компьютером форме, (3) перевод ранее разработанного решения на компьютерный язык перед (4) тестированием и отладкой программного кода.По данным Begosso et al. (2012), это требует, чтобы ученик мог изменить свои мысли, что, как считается, требует от ученика большого усердия для достижения успеха. Если предположить, что ученику нужно переставить обе мысли и, скорее всего, код, который пишется в процессе решения проблемы, любая необходимость в редактировании остановит прогресс ученика. Таким образом, их процесс решения проблем не поддерживается текущим режимом письменного экзамена, поскольку он требует подхода к решению проблемы сверху вниз.Этот вывод подтверждается Sarpong et al. (2013), которые назвали «отсутствие планирования программирования» одной из многих выявленных причин, по которым студенты не проходят курсы программирования. Этот вывод также подтверждается Robins et al. которые отметили, что новички по сравнению с экспертами не тратили много времени на планирование своих решений перед тем, как начать писать код. Уинслоу (1996) сообщил, что начинающие программисты, в частности, смотрят на код построчно, а не с какой-либо другой значимой части.Чтобы правильно оценить способности студентов к программированию, эти стратегии новичков необходимо учитывать при выборе подходящего режима экзамена.

При чтении кода компьютерной программы легко и даже часто неверно истолковать действия программы, основываясь исключительно на форматировании. Использование неправильного форматирования побуждает читателя к ошибочной интерпретации написанного кода. (Pane and Myers 1996). Аналогичным образом, использование неправильного отступа может привести читателя к путанице, к какому разделу может принадлежать абзац кодирования, либо из-за предположения, что он принадлежит к разным структурам кодирования, либо из-за неправильной интерпретации того, что следует правильно читать как отдельную сущность. (du Boulay, цитируется по Pane and Myers 1996).

При написании от руки может показаться сложнее написать код с правильным форматированием, поскольку это функция, обычно выполняемая IDE автоматически. Точно так же, если учащийся использовал неправильное форматирование, это могло бы побудить его неправильно прочитать свой собственный письменный код. Как заявил Дэвис (цитируется в Pane and Myers 1996), конечный продукт редко соответствует последовательности, в которой он был создан, и, скорее всего, будет подвергаться нескольким изменениям, как это обычно бывает при написании кода.Даже если учащийся смог дать ответ с адекватным отступом, если возникнут какие-либо изменения, редактирование письменного текста на бумаге приведет к возможному повторному отступу в решении и увеличит вероятность внесения ошибок, связанных со структурой программы. .

Искусственный интеллект научился исследовать умы других компьютеров | Наука

iStock.com / uzenzen

Автор: Мэтью Хатсон,

СТОКГОЛЬМ— Любой, кто испытывал разочарование при взаимодействии с Siri или Alexa, знает, что цифровые помощники просто не могут найти людей. Им нужно то, что психологи называют теорией разума, осознание убеждений и желаний других. Теперь компьютерные ученые создали искусственный интеллект (ИИ), который может исследовать «умы» других компьютеров и предсказывать их действия, что является первым шагом к гибкому сотрудничеству между машинами, а также между машинами и людьми.

«Теория разума - это, безусловно, решающая способность», - говорит Элисон Гопник, психолог по развитию из Калифорнийского университета в Беркли, которая не принимала участия в работе. Примерно к 4 годам человеческие дети понимают, что убеждения другого человека могут отличаться от реальности, и что эти убеждения можно использовать для прогнозирования будущего поведения человека. Некоторые современные компьютеры могут обозначать выражения лица как «счастливые» или «злые» - навык, связанный с теорией разума, - но они плохо понимают человеческие эмоции или то, что нас мотивирует.

Новый проект начался как попытка научить людей понимать компьютеры. Многие алгоритмы, используемые ИИ, не полностью написаны программистами, а вместо этого полагаются на машинное «обучение», поскольку оно последовательно решает проблемы. Получающиеся в результате компьютерные решения часто представляют собой черные ящики с алгоритмами, слишком сложными для понимания человеком. Итак, Нил Рабиновиц, научный сотрудник DeepMind в Лондоне, и его коллеги создали теорию интеллектуального ИИ под названием «ToMnet» и заставили ее наблюдать за другими ИИ, чтобы увидеть, что он может узнать о том, как они работают.

ToMnet состоит из трех нейронных сетей, каждая из которых состоит из небольших вычислительных элементов и соединений, которые учатся на собственном опыте, примерно напоминающих человеческий мозг. Первая сеть изучает тенденции других ИИ на основе их прошлых действий. Второй формирует понимание их нынешних «убеждений». А третья принимает выходные данные из двух других сетей и, в зависимости от ситуации, предсказывает следующие действия ИИ.

Исследуемые ИИ были простыми персонажами, перемещающимися по виртуальной комнате и собирающими цветные коробки для очков.ToMnet наблюдал за комнатой сверху. В одном тесте было три «разновидности» персонажей: один не мог видеть окружающую комнату, другой не мог вспомнить его недавние шаги, и можно было и видеть, и запоминать. Слепые персонажи, как правило, следовали вдоль стен, амнезиаки двигались к любому объекту, который был ближе всего, а третий вид формировал подцели, стратегически захватывая объекты в определенном порядке, чтобы заработать больше очков. После некоторого обучения ToMnet смог не только определить вид персонажа всего за несколько шагов, но и правильно предсказать его будущее поведение, сообщили исследователи в этом месяце на Международной конференции по машинному обучению.

Последний тест показал, что ToMnet может даже понять, когда персонаж придерживается ложных убеждений, что является решающим этапом в развитии теории разума у ​​людей и других животных. В этом тесте один тип персонажей был запрограммирован на близорукость; когда компьютер изменил ландшафт за пределами своего видения на полпути игры, ToMnet точно предсказал, что он будет придерживаться своего первоначального пути чаще, чем более зрячие персонажи, которые с большей вероятностью будут адаптироваться.

Гопник говорит, что это исследование, а также другое на конференции, в котором предполагалось, что ИИ могут предсказывать поведение других ИИ на основе того, что они знают о себе, являются примерами «поразительной» способности нейронных сетей самостоятельно осваивать навыки.Но это все еще не ставит их на один уровень с человеческими детьми, говорит она, которые, вероятно, с почти идеальной точностью справятся с этой задачей, связанной с ложными убеждениями, даже если бы никогда не сталкивались с ней раньше.

Джош Тененбаум, психолог и специалист по информатике из Массачусетского технологического института в Кембридже, также работал над вычислительными моделями теории способностей разума. Он говорит, что ToMnet выводит убеждения более эффективно, чем система его команды, которая основана на более абстрактной форме вероятностных рассуждений, а не на нейронных сетях.Но понимание ToMnet более тесно связано с контекстами, в которых он обучается, добавляет он, что делает его менее способным предсказывать поведение в радикально новой среде, в отличие от его системы или даже маленьких детей. В будущем, по его словам, объединение подходов может привести к появлению «действительно интересных направлений».

Гопник отмечает, что социальная компетентность, которую развивают компьютеры, улучшит не только взаимодействие с людьми, но и, возможно, обман. Если компьютер понимает ложные убеждения, он может знать, как внушать их людям.Ожидайте, что будущие покерботы овладеют искусством блефа.

VEX Professional Development Plus

Повышение квалификации

VEX PD + Professional Development Library - это платформа для потоковой передачи и обучения по запросу, которая обеспечивает доступ к команде экспертов VEX и другим преподавателям STEM, всем, кто ценит обучение и педагогику STEM. Библиотека профессионального развития VEX PD + позволяет вам получать профессиональное обучение под руководством экспертов, не выходя из дома или школы.Накопите коллективные знания STEM с помощью библиотеки профессионального развития VEX PD +, которая предлагает динамическое самостоятельное обучение для каждой платформы VEX.

Сообщество профессионального обучения

Присоединяйтесь к профессиональному учебному сообществу VEX PD + и получайте советы, наставления и отзывы, которые помогут вам не отставать от обучения ваших учеников. Получите четкие инструкции о том, как применить знания на практике и начать применять то, что вы узнали. Затем поделитесь своими идеями и успехами с сообществом таких же наставников, как вы.

Ежегодная конференция преподавателей VEX

Соберитесь с самыми динамичными и инновационными лидерами в области STEM-образования. Конференция преподавателей VEX во время чемпионата мира по робототехнике VEX - это интерактивный и захватывающий опыт обучения. Общайтесь с другими преподавателями, знакомьтесь с передовым опытом в области классной и соревновательной робототехники, а затем участвуйте в самом вдохновляющем образовательном мероприятии STEM на планете: чемпионате мира по робототехнике VEX.

Эксклюзивные вебинары STEM

VEX PD + идет своевременно и постоянно.Вебинары по STEM помогут вам быть в курсе последних событий в области STEM-образования и других текущих событий, которые могут повлиять на образование. Приходите учиться у преподавателей VEX, которые создают все замечательные ресурсы VEX.

Тенденции STEM: новости, анализ и исследования

STEM Trends предоставляет доступную и актуальную информацию об образовании и новостях STEM, проливая свет на то, что работает в классах, и показывает преподавателям, как они могут перенять или адаптировать передовой опыт в области STEM-педагогики.

Библиотека уроков STEM

Сообщество VEX использует VEX Robotics по-разному по всему миру! Получите вдохновение от других учителей VEX через библиотеку уроков STEM.

Выдающиеся преподаватели VEX

Студенты и преподаватели VEX являются создателями, а не только потребителями технологий. Кроме того, то, как преподают STEM, так же важно, как и то, чему учат. Программа выдающихся преподавателей VEX будет отстаивать новаторские подходы к обучению, которые отражают лучшее в образовании STEM.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *