Організація даних в обчислювальних системах

Анотація навчальної дисципліни

Мета дисципліни:
Одержання умінь та теоретичних знань щодо чинних систем числень, перетворювання чисел з однієї системи в іншу, отримання базових знань про структури та формати даних, що використовуються в обчислювальній  техніці. Використання структур даних при розробці програмного забезпечення. Організація даних в оперативній пам'яті і її оптимальне використання.

Завдання дисципліни:
•    ознайомлення з основними принципами представлення інформації в ЕОМ та системах числення, формати представлення чисел в ЕОМ, типами та видами адресації в ЕОМ;
•    формування знань про типи структур даних, їх логічну структуру та реалізацію в ЕОМ; 
•    опанування уміннями застосовувати методи розробки алгоритмів та структур даних;

•    формування знань для забезпечення точності результатів операцій з даними;

•    опанування уміннями реалізації основних структур даних програмування. 

Основні результати навчання
Аналізувати, цілеспрямовано шукати і вибирати необхідні для вирішення професійних завдань інформаційно-довідкові ресурси і знання з урахуванням сучасних досягнень науки і техніки.
Знати і застосовувати відповідні математичні поняття, методи доменного, системного і об’єктно-орієнтованого аналізу та математичного моделювання для розробки програмного забезпечення.
Знати і застосовувати методи розробки алгоритмів, конструювання програмного забезпечення та структур даних і знань.

Форми організації освітнього процесу та види навчальних занять
Л – лекційні заняття; ЛЗ – лабораторні заняття; ПР – практичне заняття; СРС – самостійна робота здобувача вищої освіти; РГР – розрахунково-графічна робота.; МКР – модульна контрольна робота; К – консультації.

Тематика та види навчальних занять

1    тиждень

Л1. Системи числення. Двійково-кодовані системи числення. Переведення чисел з однієї СЧ в інші. Непозиційні та позиційні СЧ. Поняття розряд та розрядність. Діапазон представлення чисел в заданій СЧ. Прямий, додатковий і зворотні коди. Модифікації прямого, зворотного та додаткового кодів.
ЛЗ1. Офісний пакет програм (OpenOffice). Текстовий редактор OpenWriter.
СРС. К.

2    тиждень

Л2.  Алфавіт СЧ. Діапазон представлення чисел в заданій СЧ. СЧ з основою 2. Двійково-десятковий запис числа. Правила переведення з 2-ної СЧ в СЧ кратним 2 і назад.
ПР1. Представлення чисел в ЕОМ, коротке знайомство із системами числення.
СРС. К.

3    тиждень

Л3. Форми та формати подання чисел в ЕОМ
Форми представлення чисел в ЕОМ.
ЛЗ2. Форматування. Офісний пакет програм (OpenOffice). Система електронних таблиць OpenCalc.
СРС. К.

4    тиждень

Л4.Форми представлення чисел з пливучою і фіксованою точкою.
Формати подання чисел в ЕОМ.
ПР2. Арифметичні операції над числами в СЧ  з основою N. Додавання чисел у зворотному  та  додатковому коді;додавання чисел з плавучою крапкою, у модифікованих кодах.
СРС. К.

5    тиждень

Л5. Додавання чисел. Складання чисел з довільними знаками. Складання чисел з плавучою точкою.
ЛЗ3. Офісний пакет програм (OpenOffice). Майстер презентацій OpenImpress.
СРС. К.

6    тиждень

Л6. Множення чисел. Похибки виконання арифметичних операцій. Вірогідність виконання арифметичних операцій в ЕОМ.
ЛЗ3. Офісний пакет програм (OpenOffice). Майстер презентацій OpenImpress.
СРС. К.

7    тиждень

Л7. Подання структур даних. Прості та складові типи даних. Основні поняття про структури даних. Постійна пам'ять. Оперативна пам'ять. Кеш-пам'ять.
ПР3.  Множення чисел у СЧ  з основою N. Множення чисел у зворотному і додатковому кодах, із пливучою крапкою, у двійково-десятковій СЧ. Ділення чисел у СЧ з основою N.
СРС. К.

8    тиждень

Л8. Основні поняття про типи даних. Цілочисельний тип даних. Речовий тип даних. Двійково-десятковий тип даних. Покажчик на пам'ять.
ЛЗ4.Форматування. Офісний пакет програм (OpenOffice). Графічний редактор OpenDraw.
СРС. К.
МКР1. 

9    тиждень

Л9. Використання типів даних в програмуванні. Статичні та динамічні масиви. Переваги та недоліки масивів. Записи (структури)
ПР4. Проектування реляційної моделі даних з застосуванням нормалізації відношень. 
СРС. К.

10    тиждень

Л10. Списки. Реалізація списків у вигляді масиву. Пов'язані списки. Реалізація списків за допомогою покажчиків та у вигляді масиву. Кільцеві пов'язані списки
ЛЗ5. Робота з архіваторами. Користувацьке адміністрування (перегляд та зміна основних параметрів).
СРС. К.

11    тиждень

Л11. Стек. Черга. Кільцева черга. Черги з пріоритетами.
ПР5. Розгортка масиву по строках та стовпцях. Кількість пам’яті, яку займає структура при використанні різноманітних типів даних. реалізація списків у вигляді масивів та за допомогою покажчиків.
СРС. К.

12    тиждень

Л12. Граф. Дужкове уявлення графів. Подання графів у вигляді масивів. Подання графів у вигляді списку. 
ЛЗ6. Антивірусні пакети.
СРС. К.

13    тиждень

Л13. Дерева. Методи обходу дерев. Подання дерев.
ПР6. Напівстатичні структури даних: стек, черга. Нелінійні структури даних: графи, дерева 
СРС. К.

14    тиждень

Л14. Системи зберігання та обробки даних
ЛЗ7. Пошук та розміщення інформації в Internet, найвідоміші пошукові сервіси.
СРС. К.

15    тиждень

Л15. Основні поняття про файлові структури.
ПР7. Приклади використання тригерів та збережених процедур. 
МКР2.СРС. К.

Індивідуальна робота 

Виконується РГР. Метою розрахунково-графічної роботи (РГР) є закріплення знань, отриманих під час вивчення дисципліни у першому семестрі «Структура й організація даних в ЕОМ».  У процесі виконання цього проекту студенти повинні навчитися застосовувати на практиці теоретичні знання і систематизувати їх.

Оцінювання здійснюється балами, які викладач відводить на цю роботу. Студенти відповідно до варіанта розрахунково-графічної роботи проводять необхідні розрахунки. Графіки виконання індивідуальних завдань, варіанти для робіт, критерії оцінювання кожної частини роботи, необхідна література приведені в методичних вказівках до дисципліни.

1 тиждень
Одержання й уточнення завдання.

2-3 тижні
Завдання по переводу з однієї СЧ в іншу СЧ.

4-5 тижні
Завдання по виконанню арифметичних операцій.

5- 6 тижні
Запис чисел в форматі, і розрахунок погрішності при виконанні арифметичних операцій.

6 тиждень
Двомірні масиви розкладені по стовпцях.

7 тиждень
Двомірні масиви розкладені по строках.

8 тиждень
Списки.

9 тиждень
Стек.

10 тиждень
Черга

11 тиждень
Циклічна черга

12 тиждень
Графи. Бінарні дерева.

13 тиждень
Оформлення пояснювальної записки.

14 тиждень
Захист РГР.

Процедура оцінювання

Система оцінювання рівня навчальних досягнень ґрунтується на принципах ЄКТС та є
накопичувальною. Здобувачі протягом семестру готуються до лекційних, практичних та
лабораторних занять, виконують 2 модульні контрольні роботи, РГР.

Для забезпечення оперативного контролю за успішністю та якістю рівня навчальних
досягнень здобувачів вищої освіти дисципліна поділяється на два семестрові модулі.
Кожний модуль оцінюється у максимально можливі 50 балів. 

Перша модульна контрольна робота складається з:
Тестової частини (2 тестових питання). Максимальна оцінка за правильну відповідь на
кожне питання становить 2 бали.
Теоретичної частини (3 теоретичних питання). Максимальна оцінка за правильну відповідь
на кожне питання становить 2 бали.
Практичної частини (5 практичних завдань). Максимальна оцінка за правильну відповідь
на кожне питання становить 3 бали. Задача вважається розв’язаною, якщо коректно виконані арифметичні операції над числами та вірно відображені числа у різних системах числення.

Друга модульна контрольна робота складається з:
Тестової частини (3 тестових питання). Максимальна оцінка за правильну відповідь на
кожне питання становить 3 бали.
Практичної частини (4 практичних завдання). Максимальна оцінка за правильну відповідь
на кожне питання становить 4 бали. Задача вважається виконаною, якщо при її розв’язанні коректно записано структури даних та їх відображення у пам’яті компьютера.

Максимальна оцінка, яку може отримати здобувач за всі виконані види робіт – 100 балів.

Контрольне опитування проводиться у формі письмових контрольних робіт.
Контрольні роботи в кожному з модулів полягають в рішенні практичного завдання, та
виборі правильної відповіді для тестових питань. Відповідь вважається бездоганною, якщо
студент не зробив жодної помилки та відповів правильно на всі питання. За кожне запитання знімається 1 бал, якщо була здійснена неправильна відповідь або за
відсутність відповіді. Якщо студент відмовився від проходження тестування, то він
отримує незадовільну оцінку. Контрольна робота вважається не складеною, якщо студент
отримав незадовільну оцінку.

Підсумковим контролем з дисципліни є залік. Залік з дисципліни складається з двох частин: перевірки теоретичних знань шляхом опитування та виконання практичного завдання. Білет містить 3 теоретичних питання рівної складності.  Білет містить 2 практичних питання. За бездоганне виконання завдання практичної частини студент отримує 40 балів, а теоретичної – 60 балів. 

Семестровий модуль № 1

ЛЗ1- ЛЗ3. Оцінка за виконання – 9 балів. Термін виконання – 1-8 тиждень. 
ПР1- ПР3. Оцінка за виконання – 11 балів. Термін виконання – 1-8 тиждень. 
РГР (ч.1). Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання – 8 тиждень.
МК1. Модульна контрольна робота – 25 балів (8 тиждень). Перескладання можливе протягом 9–11 тижнів за розкладом консультацій.

Семестровий модуль № 2

ЛЗ4- ЛЗ7. Оцінка за виконання – 12 балів. Термін виконання – 9-15 тиждень. 
ПР4- ПР8. Оцінка за виконання – 8 балів. Термін виконання – 9-15 тиждень. 
РГР(ч.2). Оцінка за виконання – 5 балів. Термін надання 14 тиждень.
МК2. Модульна контрольна робота – 25 балів (14 тиждень).

Умови допуску до підсумкового контролю

До заліку допускаються здобувачі вищої освіти, які виконали всі види навчальних елементів навчальної дисципліни на не менш ніж на 60%.

Залік відбувається за всіма тематичними (змістовними) модулями дисципліни.

Політика освітнього процесу

Здобувач зобов’язаний своєчасно та якісно виконувати всі отримані завдання; за необхідністю з метою з’ясування всіх не зрозумілих під час самостійної та індивідуальної роботи питань, відвідувати консультації викладача. Дотримуватись принципів академічної доброчесності.

Виконаний не свій варіант завдання здобувачем не оцінюється.

Робота, яка виконана після встановлених викладачем термінів, не приймається.

Відсутність здобувача на екзамені або на контрольній роботі відповідає оцінці «0». 
Складання/перескладання екзаменів – за встановленим деканатом розкладом.

Під час лекції здійснювати телефонні дзвінки забороняється.

Заборонено використання будь-яких підручників, посібників, конспектів лекцій, шпаргалок під час проходження  контролю з дисципліни.

Документи (файли), що додаються: Робоча програма навчальної дисципліни.

Література
1.    В.М.Ткачук. Алгоритми i структура даних: Навчальний посібник - IваноФранкiвськ : Видавництво Прикарпатського національного університету iменi Василя Стефаника, 2016. 286 с. 
2.    Т. О. Коротєєва. Алгоритми та структури даних. Навчальний посібник / Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2014. - 280 с
3.    Глоба Л.С., Т. М. Кот. Розробка інформаційних ресурсів та систем [Електронний ресурс] : конспект лекцій - Київ : НТУУ "КПІ", 2014. - 318 с.
4.    М. Ю. Карпенко, Н. О. Манакова, І. О. Гавриленко. Технології створення програмних продуктів та інформаційних систем : навч. Харків. нац. ун-т міськ. госп-ва ім. О. М. Бекетова. - Харків : ХНУМГ ім. О. М. Бекетова, 2017. - 93 с.
5.    Канигін Ю.М. Основи теоретичної інформатики. – К.: Наукова думка, 1990. – 232 с. 
6.    Маттіас Біль. Архітектура API: велика картина для побудови API (API-університет, книга 2). 2015 р., 192 с.
7.    Роберт Мартін. Чиста архітектура: Посібник майстра по структурі та дизайну програмного забезпечення (серія Robert C. Martin) 1-е видання, - Лондон: Пірсон; 10 вересня 2017, 432 с.
8.    Нарасимха Каруманчі. Структури даних та алгоритми спрощені: Структури даних та алгоритміка - Хайдерабад: Публікації CareerMonk; Серпень 2016, 415 с.

Методична література
1.    Методичні вказівки до практичних робіт з дисципліни "Структура та організація даних в ЕОМ" для студентів спеціальності 121 - "Інженерія програмного забезпечення" / Оніщенко Т.В., Городнича Е.А. Одеса: ОНПУ, 2017. - 24 с.
2.    Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни "Структура та організація даних в ЕОМ" для студентів спеціальності 121 - "Інженерія програмного забезпечення" / Оніщенко Т.В., Городнича Е.А. Одеса: ОНПУ, 2017. - 78 с.
3.    Методичні вказівки до розрахунково-графічних робіт з дисципліни "Структура та організація даних в ЕОМ" для студентів спеціальності 121 - "Інженерія програмного забезпечення" / Оніщенко Т.В., Городнича Е.А. Одеса: ОНПУ, 2017. - 22 с.

Додаткова література
1.    Ковалюк Т.В. Основи програмування. / Ковалюк Т.В. Київ: BHV Киев, 2005. 400 с. 23. Николайчук Я. М. Проектування спеціалізованих комп'ютерних систем : навч. посібник / Я. М. Николайчук, Н. Я. Возна, І. Р. Пітух. - Тернопіль : ТзОВ "Терно-граф", 2010. - 392 с. 24. Хорстманн К.С., Корнелл Г. Jav 
2.    Бауэр Ф.Л., Гооз Г. Информатика. Вводный курс: В2–х ч. Ч.2: Пер. с нем. — М.: Мир, 1990.-314 с.
3.    Канигін Ю.М. Основи теоретичної інформатики. – Київ.: Наукова думка, 1990. – 232 с.
4.    Крісілов В.А., Оніщенко Т.В., Русінова Н.В. Робота з інструментальним офісним пакетом OPEN OFFICE – Одеса, ТОВ «Інвац», 2008, 114 с.