Программная инженерия Нижний Новгород 017 Лабораторный

ЛИТЕРАТУРА ......................................................................................................................... 104 

---

 
7 
Введение 
В учебном пособии содержится описание лабораторного практикума по основной части 
общего учебного курса «Алгоритмы и структуры данных», изучаемого студентами 
Института информационных технологий, математики и механики (ИТММ)
1
в рамках 
направлений подготовки «Прикладная математика и информатика», «Фундаментальная 
информатика и информационные технологии», «Программная инженерия». 
Цель учебного курса и, соответственно, лабораторного практикума состоит в освоении 
моделей и методов компьютерного представления сложных математических моделей, 
используемых при моделировании исследуемых объектов или явлений в разных 
проблемно-ориентированных областях. В рамках курса и лабораторного практикума 
осваиваются: 

методы конструирования математических моделей и их компьютерного 
представления для разнообразных задач обработки данных; 

методы разработки математических структур, соответствующих сложным 
объектам (таблицам, текстам, чертежам и т.п.) и операций над этими структурами; 

методы распределения компьютерных ресурсов между динамически изменяемыми 
структурами данных и конкурирующими вычислительными процессами; 

принципы разработки масштабных программных систем, создаваемых для 
компьютерного представления сложных объектов и явлений; 

методы оценки вычислительной сложности разрабатываемых алгоритмов и 
программ как основы для создания высокопроизводительного программного 
обеспечения с максимально достижимыми показателями по эффективности. 
Изучаемый в учебном курсе теоретический материал и получаемые при выполнении 
лабораторных работ практические навыки составляют важный обязательный уровень 
подготовки специалистов по созданию сложных проблемно-ориентированных человеко-
машинных систем, автоматизирующих процесс построения и анализа сложных 
математических моделей объектов и явлений. Выполнение лабораторных работ направлено 
на получение практических навыков в области программирования и развитие компетенций 
в сфере профессиональной деятельности. 
Излагаемый в пособии учебно-методический материал основан на опыте преподавания 
общего учебного курса «Алгоритмы и структуры данных» и проводимого для его 
поддержки лабораторного практикума на факультете вычислительной математики и 
кибернетики Нижегородского госуниверситета. Данный учебный курс читается на 
факультете ВМК с 1979 г. и был разработан проф. Р.Г. Стронгиным; дальнейшее развитие 
учебного курса выполнялось проф. В.П. Гергелем. Основные принципы организации 
лабораторного практикума и начальный состав лабораторных работ были разработаны под 
руководством проф. А.О. Грудзинского). 
Лабораторные работы, представленные в пособии, разработаны коллективом 
преподавателей кафедры математического обеспечения ЭВМ факультета ВМК (ныне 
кафедры математического обеспечения и суперкомпьютерных технологий института 
ИТММ) и являются дальнейшим развитием учебно-методического комплекса [8-14]. 
Тематика работ охватывает широкий диапазон заданий от задач по реализации структур 
хранения для типовых динамических структур данных (стеки, очереди и таблицы) до 
1
Институт ИТММ создан в Нижегородском университете в 2015 г. на базе факультета вычислительной математики 
и кибернетики (ВМК), механико-математического факультета и НИИ прикладной математика и кибернетики. Создание 
института в рамках Программы повышения международной конкурентоспособности ННГУ в соответствии с 
Национальным проектом «5-100» 

---

 
8 
постановок работ по созданию сложных программных систем для поддержки процессов 
компьютерной обработки наиболее распространенных видов проблемно-ориентированных 
данных (тексты и графическая информация), в т.ч. 

Выполнение теоретико-множественных операций над множествами (битовые 
поля); 

Обработка матриц специального вида (ленточные и верхне-треугольные матрицы); 

Вычисление арифметических выражений (стеки); 

Имитационное моделирование системы обслуживания потока заданий (очереди); 

Аналитические преобразования полиномов от нескольких переменных (списки); 

Редактирование текстов (связные списки); 

Обработка геометрических объектов на ЭВМ (плексы); 

Статистическая обработка данных (таблицы); 
В рамках практикума предлагается 8 лабораторных работ, расположенных в порядке 
возрастания сложности разрабатываемого программного обеспечения. В описании каждой 
лабораторной работы приведены основные теоретические положения, используемые 
структуры данных, алгоритмы решения задач, возможный порядок разработки. Даются 
вопросы и задания для самоконтроля, а также требования к результатам выполнения 
работы. В каждой лабораторной работе рассматриваются разные уровни сложности, что 
позволяет учитывать уровень подготовленности студентов и объем времени, выделяемый 
на учебную практику. После выполнения и сдачи преподавателю готовой программы, 
студент готовит отчет. Составление отчета является как формой рефлексии, позволяя 
студенту проанализировать процесс и итог работы, так и формой подготовки к 
профессиональной деятельности по составлению программной и сопроводительной 
документации. 
Лабораторные работы 1-2 разработаны Мееровым И.Б. и Сысоевым А.В., лабораторные 
работы 3-8 подготовлены в результате существенной переработки предшествующих 
вариантов Шестаковой Н.В. План лабораторного практикума подготовлен Барышевой И.В. 
Общая редакция описания лабораторных работ выполнена Гергелем В.П.

---

 
9