4393

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Платов А.Ю.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИКА

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы)

для обучающихся по дисциплине «Теоретическая информатика» по направлению подготовки 09.03.04 Программная инженерия

направленность (профиль) Разработка программно-информационных систем

Нижний Новгород

2022

УДК 004.9

Платов А.Ю. / Теоретическая информатика: учебно-методическое пособие / А.Ю. Платов; Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 14 с.– Текст: электронный.

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Теоретическая информатика» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это помощь в усвоении лекций, в подготовке к практическим занятиям.

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Теоретическая информатика» по направлению подготовки 09.03.04 Программная инженерия, направленность (профиль) Разработка программно-информационных систем.

© А.Ю. Платов, 2022

© ННГАСУ, 2022

2

Оглавление

3

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Основными целями освоения учебной дисциплины «Теоретическая информатика» является достижение результатов обучения, предусмотренных установленным в ОПОП индикаторами достижения компетенций. В процессе освоения дисциплины студент должен

Уметь:

проводить оценку количества информации, выполнять анализ трудоёмкости алгоритмов;

использовать средства для оценки стойкости паролей,

осуществлять поиск информации по теории информации и алгоритмов;

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные

теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность

ориентироваться в новом предметном поле программной инженерии.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1 Введение в теоретическую информатику. Предмет теоретической информатики. Международные стандарты. Области информатики. Определения информатики

4

чисел. Представление целых знаковых чисел. Представление вещественных чисел. Представление звука. Представление изображеий.

процесса. Проблема раззрешимости. Тезис Чёрча. Тезис Тьюринга. Полнота по Тьюрингу. Теорема Бёме-Якопини.

Правила асимптотического оценивания. Оценка рекурсивных алгоритмов.

минимального времени. Сложнорешаемые задачи. Тезис Кобхейма. Классы Р, NP, EXP.

1.3 Вспомогательная литература для изучения дисциплины

1. Алябьева В. Г.. Теория алгоритмов : Учебное пособие для специальности 050201.65 – «Математика с дополнительной специальностью “Информатика”», направление подготовки 050100 – «Педагогическое образование». / Алябьева В. Г., Пастухова Г. В. ; Алябьева В. Г.. – Пермь : Пермский государственный гуманитарно-педагогический университет, 2013. – 125 с. –

URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/32100.html. – ISBN ISBN 978-5-85218-624-9.

2.Балюкевич Э. Л.. Математическая логика и теория алгоритмов : Учебное пособие. / Балюкевич Э. Л., Ковалева Л. Ф. ; Балюкевич Э. Л.. – Москва : Евразийский открытый институт,

2009. – 188 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/10772.html. – ISBN ISBN 978-5-374-00220-1.

3.Безусова Т. А.. Теория алгоритмов. Основные подходы к формализации алгоритма : Учебное пособие. / Безусова Т. А. ; Безусова Т. А.. – Соликамск : Соликамский государственный педагогический институт, 2011. – 63 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/47905.html.

4.Поднебесова Г. Б.. Теория алгоритмов : Практикум. / Поднебесова Г. Б. ; Г. Б. Поднебесова. – Челябинск : Южно-Уральский государственный гуманитарно-педагогический университет, 2017. – 91 с. – URL: URL: http://www.iprbookshop.ru/83880.html. – ISBN ISBN 978-5- 906908-75-9.

5

2. Методические указания по подготовке к лекциям

2.1 Общие рекомендации по работе на лекциях

Лекция является главным звеном дидактического цикла обучения. Ее цель — формирование основы для последующего усвоения учебного материала. В ходе лекции преподаватель в устной форме, а также с помощью презентаций передает обучаемым знания по основным,

фундаментальным вопросам изучаемой дисциплины.

Назначение лекции состоит в том, чтобы доходчиво изложить основные положения изучаемой дисциплины, ориентировать на наиболее важные вопросы учебной дисциплины и оказать помощь в овладении необходимых знаний и применения их на практике.

Личное общение на лекции преподавателя со студентами предоставляет большие возможности для реализации образовательных и воспитательных целей.

При подготовке к лекционным занятиям студенты должны ознакомиться с презентаций,

предлагаемой преподавателем, отметить непонятные термины и положения, подготовить вопросы с целью уточнения правильности понимания. Рекомендуется приходить на лекцию подготовленным, так как в этом случае лекция может быть проведена в интерактивном режиме,

что способствует повышению эффективности лекционных занятий.

2.2 Общие рекомендации при работе с конспектом лекций

В ходе лекционных занятий необходимо вести конспектирование учебного материала.

Конспект помогает внимательно слушать, лучше запоминать в процессе осмысленного записывания, обеспечивает наличие опорных материалов при подготовке к семинару, зачету,

экзамену.

Полезно оставить в рабочих конспектах поля, на которых делать пометки из рекомендованной литературы, дополняющие материал прослушанной лекции, а также подчеркивающие особую важность тех или иных теоретических положений.

В случае неясности по тем или иным вопросам необходимо задавать преподавателю уточняющие вопросы. Следует ясно понимать, что отсутствие вопросов без обсуждения означает

6

в большинстве случаев неусвоенность материала дисциплины.

2.3Контрольные вопросы

1.Перечислить области знанний по версии ACM

2.Дать определение информации. Примеры

3.Перечислить характеристики представления целых чисел

4.Перечислить характеристики представления вещественных чисел

5.Перечислить характеристики представления звука

6.Перечислить характеристики представления изображений

7.Привести примеры алгоритмов.

8.Перечислить свойства алгоритмов

9.Дать определение алгоритма согласно течизу Тьюринга.

10.Описать практические следствия полноты по Тьюрингу

11.Доказать теорему Тьюринга.

12.Доказать теорему Райса

13.Обосновать свойства асимптотического оценивания.

14.Описать NP-проблему

7

3. Методические указания по подготовке к практическим занятиям

3.1Общие рекомендации по подготовке к практическим занятиям

Входе подготовки к практическим занятиям необходимо изучать основную литературу, знакомиться с дополнительной литературой, а также с новыми публикациями в периодических изданиях: журналах, газетах и т.д. При этом необходимо учесть рекомендации преподавателя и требования учебной программы.

Всоответствии с этими рекомендациями и подготовкой полезно дорабатывать свои конспекты лекции, делая в нем соответствующие записи из литературы, рекомендованной преподавателем и предусмотренной учебной программой. Целесообразно также подготовить тезисы для возможного выступлений по всем учебным вопросам, выносимым на занятие.

При подготовке к практическим занятиям можно также подготовить краткие конспекты по вопросам темы. Очень эффективным приемом является составление схем и презентаций.

Готовясь к докладу или реферативному сообщению, желательно обращаться за методической помощью к преподавателю. Составить план-конспект своего выступления. Продумать примеры с целью обеспечения тесной связи изучаемой теории с реальной жизнью. Своевременное и качественное выполнение самостоятельной работы базируется на соблюдении настоящих рекомендаций и изучении рекомендованной литературы. Студент может дополнить список использованной литературы современными источниками, не представленными в списке рекомендованной литературы, и в дальнейшем использовать собственные подготовленные учебные материалы при написании курсовых и дипломных работ.

3.2Примеры задач для практических занятий

1.Понятие алгоритма.

2.Теорема Бёма-Якопини

3.Тезис Тьюринга

4.Понятие невычислимости

5.Сферы информатики

6.Формула Хартли. Вывод.

7.Формула IШеннона. Вывод.

8.Мера Колмогорова. Свойства меры Колмогорова.

9.Применение мер информации.

8

4. Методические указания по организации самостоятельной работы

4.1 Общие рекомендации для самостоятельной работы

Самостоятельная работа студентов является основным способом овладения учебным материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.

Целями самостоятельной работы студентов являются:

-систематизация и закрепление полученных теоретических знаний и умений студентов;

-углубление и расширение теоретических знаний;

-формирование умений использовать нормативную, правовую, справочную документацию и специальную литературу;

-развитие познавательных способностей и активности студентов:

-формирования самостоятельности мышления, способностей к саморазвитию, самосовершенствованию и самореализации.

Запланированная в учебном плане самостоятельная работа студента рассматривается как связанная либо с конкретной темой изучаемой дисциплины, либо с подготовкой к курсовой, дипломной работе, а также к защите ВКР. В данном разделе рассматривается только самостоятельная работа первого вида.

Самостоятельная работа выполняется в два этапа: планирование и реализация.

Планирование самостоятельной работы включает:

-уяснение задания на самостоятельную работу;

-подбор рекомендованной литературы;

-составление плана работы, в котором определяются основные пункты предстоящей подготовки.

Составление плана дисциплинирует и повышает организованность в работе.

На втором этапе реализуется составленный план. Реализация включает в себя:

-изучение рекомендованной литературы;

-составление плана (конспекта) по изучаемому материалу (вопросу);

-взаимное обсуждение материала.

9

Необходимо помнить, что на лекции обычно рассматривается не весь материал. Оставшаяся восполняется в процессе самостоятельной работы. В связи с этим работа с рекомендованной литературой обязательна.

Работа с литературой и иными источниками информации включает в себя две группы приемов: техническую, имеющую библиографическую направленность, и содержательную. Первая группа – уяснение потребностей в литературе; получение литературы; просмотр литературы на уровне общей, первичной оценки; анализ надежности публикаций как источника информации, их относимости и степени полезности. Вторая – подробное изучение и извлечение необходимой информации.

Для поиска необходимой литературы можно использовать следующие способы:

-поиск через систематический каталог в библиотеке;

-просмотр специальных периодических изданий;

-использование материалов, размещенных в сети Интернет.

Для того, чтобы не возникало трудностей понимания текстов учебника, монографий, научных статей, следует учитывать, что учебник и учебное пособие предназначены для студентов и магистрантов, а монографии и статьи ориентированы на исследователя. Монографии дают обширное описание проблемы, содержат в себе справочную информацию и отражают полемику по тем или иным дискуссионным вопросам. Статья в журнале кратко излагает позицию автора или его конкретные достижении в исследовании какой-либо научной проблемы.

В процессе взаимного обсуждения материала закрепляются знания, а также приобретается практика в изложении и разъяснении полученных знаний, развивается речь.

При необходимости студенту следует обращаться за консультацией к преподавателю.

Составление записей или конспектов позволяет составить сжатое представление по изучаемым вопросам. Записи имеют первостепенное значение для самостоятельной работы студентов. Они помогают понять построение изучаемого материала, выделить основные положения, проследить их логику.

Ведение записей способствует превращению чтения в активный процесс. У студента, систематически ведущего записи, создается свой индивидуальный фонд подсобных материалов для быстрого повторения прочитанного. Особенно важны и полезны записи тогда, когда в них находят отражение мысли, возникшие при самостоятельной работе.

Можно рекомендовать следующие основные формы записи: план, конспект, тезисы,

10