Програмування. ЧАСТИНА 2. Структури даних та алгоритми

Реквізити навчальної дисципліни

Програма навчальної дисципліни

1. Опис навчальної дисципліни, її мета, предмет вивчання та результати навчання

Мета: ознайомитись з основними концепціями і особливостями платформи Microsoft .NET (.NET), отримати знання та навички, необхідні для розробки програмних продуктів із відповідним функціоналом для інформаційних систем. .NET — це платформа, яка відображає новітні тенденції в розробці і пропонує спеціалістам-початківцям безліч можливостей. Знання основ .NET дозволять бути гнучкими у виборі спеціалізації та сфери програмування.

Основні цілі дисципліни:

Вивчення основних понятть та компонентів платформи .NET. Знайомство з інструментами та середовищем розробки Visual Studio для підвищення продуктивності при розробці додатків. Освоєння мови програмування C# для створення десктопних, веб- та мобільних додатків на платформі .NET. Використання різних бібліотек та фреймворків, які входять до .NET-екосистеми, для реалізації різних функціональностей. Ознайомлення з розробкою веб-додатків за допомогою технології ASP.NET Core, включаючи роботу з MVC (Model-View-Controller). Створення баз даних на сервері MSSQL, підключення до проекту і використання. Ознайомлення з розробкою мобільних та корсплатформових додатків на платформі .NET Вивчення принципів та шаблонів програмування, основ рефакторингу, для постійного покращення якості програмного продукту, легшого масштабування та підвищення зрозумілості командою розробників.

Програмні результати навчання, на формування та покращення яких спрямована дисципліна

формування та закріплення у студентів наступних компетентностей |шифр| розшифрування | | ------ | ------ | |ЗК 1 |Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу| |ЗК 2 |Здатність застосовувати знання у практичних ситуаціях| |ЗК 3 |Здатність до розуміння предметної області та професійної діяльності.| |ЗК 5 |Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями| |ЗК 6 |Здатність до пошуку, оброблення та узагальнення інформації з різних джерел.| |ФК 3 |Здатність до проєктування, розробки, налагодження та вдосконалення системного, комунікаційного та програмно-апаратного забезпечення інформаційних систем та технологій, Інтернету речей (ІоТ), комп'ютерноінтегрованих систем та системної мережної структури, управління ними.| |ФК 4 |Здатність проєктувати, розробляти та використовувати засоби реалізації інформаційних систем, технологій та інфокомунікацій (методичні, інформаційні, алгоритмічні, технічні, програмні та інші)| |ФК 13| Здатність проводити обчислювальні експерименти, порівнювати результати експериментальних даних і отриманих рішень.| |ФК 15 |Здатність до алгоритмічного мислення при розробці програмного забезпечення інформаційно-управляючих систем.|

Студент буде знати: – мову програмування C#; – основні концепції технології .NET та базові принципи створення програмного забезпечення за її допомогою; – основні бібліотеки, що утворюють .NET.

Студент буде вміти: – працювати в середовищі програмування Microsoft Visual Studio; – створювати програми на мові C# з використанням об'єктно-орієнтованої технології; – створювати ПЗ з графічним інтерфейсом користувача (для десктопного, веб- та мобільного використання); – розробляти ПЗ для взаємодії з базами даних; – розробляти ПЗ для роботи в телекомунікаційній мережі Інтернет за допомогою технології ASP.NET Core.

2. Пререквізити та постреквізити дисципліни (місце в структурно-логічній схемі навчання за відповідною освітньою програмою)

МІСЦЕ ДИСЦИПЛІНИ В НАВЧАЛЬНІЙ ПРОГРАМІ

пререквізити Для успішного засвоєння дисципліни студент повинен володіти освітніми компонентами <<Вища математика>>, <<Операційні системи>>, <<Спеціальні розділи математики>> та <<Програмування-1. Основи програмування>>. постреквізити Компетенції, знання та уміння, одержані в процесі вивчення освітнього компонента є необхідними для подальшого вивчення освітніх компонентів <<Проектування інформаційних систем>>, <<Аналіз даних в інформаційно-управляючих системах>>, вибіркових дисциплін що базуються на знаннях підходу ООП.

3. Зміст навчальної дисципліни

Під час навчання буде розглянуто наступні теми:

1. C# синтаксис. Основні аспекти мови C# від операторів розгалуження та циклу до об'єктно-орієнтованого підходу, подій, шаблонів та традицій в написанні програм.
2. LINQ (Language-Integrated Query) — проста та зручна мова запитів до джерела даних.
3. Основи фреймворків, технологій та засобів з використанням яких ведеться розробка: Десктопного ПЗ — продуктів, що запускаються на персональних комп'ютерах.
4. Розглядаються WinForms та MAUI (Multi-Platform App UI) — підсистеми для побудови графічних інтерфейсів. Однією з важливих особливостей MAUI є використання мови декларативної розмітки XAML, заснованої на XML.
5. Веб-розробка. Особливість полягає в тому, що веб-додатки працюють через браузер і вимагають, як правило, стабільного інтернет-підключення, частого оновлення інформації та якісного інтерфейсу. Веб-програми можуть бути різної складності. Cтворити невеликий односторінковий сайт з картинками та посиланнями — справа нехитра, а ось для створення комплексної web-програми знадобиться багато зусиль. Розглядаються МVC та ASP.NET Core. MVC, англ. Model-view-controller — архітектурний шаблон, який використовується під час проєктування та розробки програмного забезпечення. ASP.NET Core — вільне та відкрите програмне забезпечення каркаса веб-застосунків.
6. Мобільних додатків - продуктів, що запускаються на мобільних пристроях користувачів. Розглядається MAUI (Нащадок Хamarin.Forms) — платформа, яка націлена на створення кросплатформових програм під Android, iOS і Windows.

.NET на C# надає можливість: створювати програми IoT (інтернету речей) для Raspberry Pi, HummingBoard, BeagleBoard, Pine A64 (Використовуючи наявні бібліотеки та фреймворки з відкритим кодом для взаємодії зі спеціалізованим обладнанням, таким як датчики, аналого-цифрові перетворювачі та LCD-пристрої); створювати ігри під платформу Unity. Під Unity написані такі відомі ігри, як: Hearthstone: Heroes of Warcraft; Cities Skylines; Cuphead; Pillars of Eternity; Pokemon Go; Subnautica та інші. Для створення гри достатньо знати мову C# та використовувати бібліотеки платформ Mono та Unity.

4. Навчальні матеріали та ресурси

Електронні ресурси

Бібліотека документації та навчальних ресурсів Microsoft для розробників та інших професіоналів, які працюють із технологіями — https://docs.microsoft.com/uk-ua/ W3Schools — найбільший безкоштовний освітній веб-сайт для розробників та навчання програмуванню онлайн. Щороку відображається 3 мільярди сторінок. 60 мільйонів відвідувачів щомісяця — https://www.w3schools.com/ C# Corner — Глобальна мережева спільнота розробників програмного забезпечення. У 2021 році C# Corner обслужив 29,4 мільйона відвідувачів — https://www.c-sharpcorner.com/ Programiz — навчальний веб-сайт для вивчення програмування. Мільйони користувачів переглядають підручники та приклади Qjut з усього світу — https://www.programiz.com/ Stackify - допомагає розробникам писати кращий код. Їх продукти дозволяють тестувати свій код під час написання. Це допомагає розробникам завчасно виправляти проблеми з продуктивністю та краще перевіряти код — https://stackify.com/

Книги

Head First - патерни проєктування, Ерік Фрімен, Елізабет Робсон, Кеті Сьєрра, Берт Бейтс (укр.) Чистий Код, Роберт Мартін (укр.) C#: Learn C# in One Day and Learn It Well. C# for Beginners with Hands-on Project, LCF Publishing, 161 pages (англ.) C# 8.0 and .NET Core 3.0, Mark J. Price (англ.) C# in Depth: тонкощі програмування, Джон Скіт (англ.)

Навчальний контент

5. Методика опанування навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Перелік занять

Самостійна робота студента

1. Протягом семестру:

Вивчення лекційного матеріалу. Опрацювання літературних джерел. Відповіді на запитання для самоперевірки.

2. Протягом тижня перед запланованою датою:

Підготовка до виконання практичних робіт. Підготовка до написання контрольної роботи. Підготовка до Екзамену.

6. Політика навчальної дисципліни (освітнього компонента)

Система вимог, які викладач ставить перед студентом:

1. форми організації освітнього процесу, види навчальних занять і оцінювання результатів навчання регламентуються: "Положенням про організацію освітнього процесу в Національному технічному університеті України Київському політехнічному інституті імені Ігоря Сікорського";
2. правила відвідування занять: заборонено оцінювати присутність або відсутність здобувача на аудиторному занятті, в тому числі нараховувати заохочувальні або штрафні бали. Відповідно до РСО даної дисципліни бали нараховують за відповідні види навчальної активності на лекційних та практичних заняттях.
3. правила поведінки на заняттях: студент має можливість отримувати бали за відповідні види навчальної активності на лекційних та практичних заняттях, передбачені РСО дисципліни. Використання засобів зв'язку для пошуку інформації на гугл-диску викладача, в інтернеті, в дистанційному курсі на платформі Сікорський здійснюється за умови вказівки викладача;
4. політика дедлайнів та перескладань: якщо студент не проходив або не з'явився на МКР (без поважної причини), його результат оцінюється у 0 балів. Перескладання результатів МКР не передбачено;
5. політика щодо академічної доброчесності: Кодекс честі Національного технічного університету України <<Київський політехнічний інститут>> https://kpi.ua/files/honorcode.pdf встановлює загальні моральні принципи, правила етичної поведінки осіб та передбачає політику академічної доброчесності для осіб, що працюють і навчаються в університеті, якими вони мають керуватись у своїй діяльності, в тому числі при вивченні та складанні контрольних заходів з дисципліни <<Системи автоматизації>>;
6. при використанні цифрових засобів зв'язку з викладачем (мобільний зв'язок, електронна пошта, спілкування на форумах та у соцмережах тощо) необхідно дотримуватись загальноприйнятих етичних норм, зокрема бути ввічливим та обмежувати спілкування робочим часом викладача.

Політика виставлення оцінок:

кожна оцінка виставляється відповідно до розроблених викладачем та заздалегідь оголошених студентам критеріїв, а також мотивується в індивідуальному порядку на вимогу студента; у випадку не виконання студентом усіх передбачених навчальним планом видів занять (лабораторних робіт) до екзамену він не допускається; всі завдання обов'язково мають бути відпрацьовані.

Відвідування є обов'язковим

(за винятком випадків, що вказані та описані наказами по роботі університету під час пандемій, воєнних дій, стихійних лих та інших непереборних обставин. Або коли існує поважна причина із сторони студента, наприклад, хвороба чи дозвіл працівників деканату). Якщо студент не може бути присутніми на заняттях, він все одно несете відповідальність за виконання завдань, що проводились

Порядок зарахування пропущених занять.

Відпрацювання пропущеного заняття з лекційного курсу здійснюється шляхом підготовки і захисту реферату за відповідною темою (пропущеного заняття) у вигляді презентації. Захист реферату відбувається відповідно до графіку консультацій викладача, з яким можна ознайомитись на кафедрі. Відпрацювання пропущеного лабораторного заняття здійснюється шляхом самостійного виконання завдання і його захисту відповідно до графіку консультацій викладача.

Політика академічної поведінки та доброчесності:

конфліктні ситуації мають відкрито обговорюватись в академічних групах з викладачем, необхідно бути взаємно толерантним, поважати думку іншого. Плагіат та інші форми нечесної роботи неприпустимі. Всі індивідуальні завдання та курсову роботу студент має виконати самостійно із використанням рекомендованої літератури й отриманих знань та навичок. Цитування в письмових роботах допускається тільки із відповідним посиланням на авторський текст. Недопустимі підказки і списування у ході захисту лабораторних робіт, на контрольних роботах, на іспиті. https://kpi.ua/files/honorcode.pdf

Норми академічної етики:

дисциплінованість; дотримання субординації; чесність; відповідальність; робота в аудиторії з відключеними мобільними телефонами. Повага один до одного дає можливість ефективніше досягати поставлених командних результатів. При виконанні лабораторних робіт студент може користуватися ноутбуками. Проте під час лекційних занять та обговорення завдань лабораторних робіт не слід використовувати ноутбуки, смартфони, планшети чи комп'ютери. Це відволікає викладача і студентів групи та перешкоджає навчальному процесу. Якщо ви використовуєте свій ноутбук чи телефон для аудіо- чи відеозапису, необхідно заздалегідь отримати дозвіл викладача. https://kpi.ua/files/honorcode.pdf

Дотримання академічної доброчесності студентів й викладачів

Pегламентується: – Кодекс честі Національного технічного університету України <<Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікоського>> (https://kpi.ua/code); – Статут КПі ім. Ігоря Сікорського (https://kpi.ua/statute);

7. Види контролю та рейтингова система оцінювання результатів навчання (РСО)

Розподіл балів по дисципліні

R=(6* 1+16* 5+2* 5)*0,6+40=100

7.1 Поточний контроль:

на лекційних заняттях - тестування; виконання та захист лабораторних робіт.

Тестування по матеріалам лекційних занять

Ваговий бал 1. Максимальна кількість балів за тестування – 1 бал * 6 лек/ що оцінюються = 6 балів. Тестування проводиться у системі дистанційного навчання та доступне протягом 5 робочих днів після завершення поточної лекції. У деяких випадках термін проходження тестування може бути продовжений лектором. Тривалість проходження одного тестування – 10 хвилин. Кількість спроб – одна. У деяких випадках, що пов'язані з технічними проблемами студентів, може надатися повторна спроба на окремі тестування. Кожне тестування містить 5 запитань різного формату (вибір правильного варіанту з переліку; вірно/невірно; визначити відповідність; чисельна відповідь; вибір пропущених слів; перетаскування на зображення тощо). Критерії оцінювання:

• запитання типу <<вибір правильного варіанту з переліку>>, <<вірно/невірно>>, <<чисельна відповідь>> оцінюються однозначно: вірна відповідь – 0,2 бал, невірна відповідь – 0 балів;
• запитання, на які немає однієї конкретної відповіді, типу <<визначити відповідність>>, <<вибір пропущених слів>>, <<перетаскування на зображення>> оцінюються у відповідності до кількості елементів у тесті (наприклад, якщо треба вставити 4 слова у текст, то студент отримає по 0,025 балів за одне правильне вставлене слово, а за всі 4 правильно вставлені слова отримає відповідно 0,1 балів) – невірна відповідь – 0 балів, частково вірна відповідь – 0,01-0,09 балів, вірна відповідь 0,1 бал.

Лабораторні роботи

Ваговий бал. Лабораторні роботи - ваговий бал 5. Максимальна кількість балів за всі лабораторні роботи складає 5 бали * 16 роботи = 80 бали. На лабораторних роботах студенти перевіряють працездатність написаних програм за попередньо вирішеними вдома задачами. Для допуску до поточної лабораторної роботи необхідно мати Протокол, оформлений відповідно до норм оформлення технічної документації, який має містити всі необхідні пункти, відповідно до Методичних вказівок. Також для допуску до лабораторної роботи (окрім 1-ї) необхідно захистити попередню. Студенти, що не захистили попередню лабораторну роботу можуть бути не допущені до виконання наступної. Лабораторні роботи виконуються бригадою.

Критерії оцінювання лабораторної роботи з ваговим балом 5:

• вірно вирішено всі задачі, продемонстрована працездатність всіх програм (схем), вірні відповіді на запитання до захисту – 5 бали;
• вірно вирішено всі задачі,, продемонстрована працездатність всіх програм (схем), відповіді на питання до захисту мають неточності – 3-4,9 бали;
• вірно вирішено всі задачі, але деякі з них містять помилки або неточності, продемонстрована працездатність не всіх програм (схем), відповіді на питання до захисту мають неточності – 1-2,9 бали;
• вірно вирішено не всі задачі, продемонстрована працездатність не всіх програм (схем), відповіді на питання до захисту не вірні, мають неточності – 0-0,9 балів;
• лабораторна робота не виконана або протокол не представлений – повертається на відпрацювання або доопрацювання.

УВАГА! Захист всіх лабораторних робіт є умовою допуску до складання екзамену. Студенти, що на момент консультації перед екзаменом не захистили лабораторні роботи, не допускаються до основної здачі та готуються до перескладання. УВАГА! Для допуску до перескладання екзамену треба у визначений викладачем термін здати всі заборгованості по лабораторним роботам.

7.2 Календарний контроль:

провадиться двічі на семестр як моніторинг поточного стану виконання вимог силабусу.

1. За результатами навчальної роботи за перші 7 тижнів максимально можлива кількість балів – 30+7=37 балів. На першій атестації (8-й та 9-й тиждень)студент отримує "зараховано", якщо його поточний рейтинг не менше 20 балів.
2. За результатами 13 тижнів навчання максимально можлива кількість балів – 55+14=69 балів. На другій атестації (14-й тиждень) студент отримує "зараховано", якщо його поточний рейтинг не менше 40 балів.

7.3 Семестровий контроль: екзамен

Умови допуску до семестрового контролю:

1. 80*0,6=48 бали мінімально позитивна оцінка за лабораторні роботи
2. 14*0.6=8,4 балів мінімально за дві контрольні
3. 6*0,6=3,6 тестування по лекції

тобто, - обовязкове зарахування усіх лабораторних робіт, виконання контрольних та тестів.

Форма семестрового контролю – екзамен Максимальна сума балів за роботу у семестрі складає 60. Необхідною умовою допуску до екзамену - виконані та захищені лабораторні роботи,семестровий рейтинг не менше 45 балів.

Екзамен містить дві складові: теоретичну та практичну. Теоретична складова направлена на перевірку набутих в результаті вивчення освітнього компонента знань студентів у вигляді тестування за лекційним матеріалом семестру. Кожне тестування містить 20 запитань різного формату (вибір правильного варіанту з переліку; вірно/невірно; визначити відповідність; чисельна відповідь; вибір пропущених слів; перетаскування на зображення тощо). Максимальна кількість балів за тестування складає 20 питань * 1 бал = 20 балів. Практична складова передбачає перевірку набутими студентами умінь синтезувати алгоритми, проєктувати та перевіряти відповідно до умов завдання з розробки інформаційних систем. Кожному студенту надається окрема задача, відповідно до умов якої необхідно виконати моделювання, скласти алгоритм та програму у вибраному студентом середовищі програмування та виконати симуляцію методом часових діаграм. Максимальна кількість балів за задачу складає 20 балів.

Критерії оцінювання теоретичної складової

• запитання типу <<вибір правильного варіанту з переліку>>, <<вірно/невірно>>, <<чисельна відповідь>> оцінюються однозначно: вірна відповідь – 1 бал, невірна відповідь – 0 балів;
• запитання, на які немає однієї конкретної відповіді, типу <<визначити відповідність>>, <<вибір пропущених слів>>, <<перетаскування на зображення>> оцінюються у відповідності до кількості елементів у тесті (наприклад, якщо треба вставити 4 слова у текст, то студент отримає по 0,25 балів за одне правильне вставлене слово, а за всі 4 правильно вставлені слова отримає відповідно 1 бал) – невірна відповідь – 0 балів, частково вірна відповідь – 0,1-0,9 балів, вірна відповідь 1 бал. Критерії оцінювання практичної складової
• вірно виконаний синтез алгоритму, складена програма, виконана симуляція роботи розробленого програмного засобу методом часових діаграм відповідає умові – 20 балів;
• вірно виконаний синтез алгоритму, складена програма, виконаний аналіз роботи розробленого програмного засобу, симуляція частково відповідає умові – 15-19 балів;
• синтез виконано з помилками, складена програма, виконана симуляція роботи розробленого програмного засобу не відповідає умові – 10-14 балів;
• синтез виконано з помилками, програма складена не вірно але компілюється – 5-9 балів;
• синтез виконано з помилками, програма не складена або не компілюється – 0-4 бали.

7.4 Таблиця відповідності рейтингових балів оцінкам за університетською шкалою:

7.5 Додаткові (бонусні) бали

Рейтинговою системою оцінювання передбачені додаткові бали за виконання додаткових завдань. Один студент не може отримати більше ніж 10 бонусних балів у семестрі. Бонусні бали можуть бути отримані за такі види робіт: «Івенти», «Вправи на лекційних заняттях».

Івенти Івенти - це спеціальні події для студентів, які хочуть отримати додаткові бали за вирішення ускладнених завдань. Івенти активуються у визначений час (зазвичай понеділок) і активні протягом одного тижня (до наступного понеділка). Додаткові бали отримують тільки ті студенти, які вірно виконали завдання та завантажили свої відповіді у визначений івентом термін. Кількість балів за додаткові завдання визначає кожен івент окремо.

Вправи на лекційних заняттях Ваговий бал 0,25. Максимальна кількість балів за всі виконані вправи – 0,25 балів * 4 лекцій = 1 бал (на лекціях де заплановано КР1 та КР2, по 10 хв кожна, не проводиться додаткове опитування) Вправи проводяться тільки на лекційних заняттях і доступні тільки у спеціально виділений викладачем час. В інший час незалежно від обставин вправи недоступні. Вправи виконуються студентами у системі дистанційного навчання. Тривалість проходження однієї вправи від 2 до 5 хвилин, в залежності від її складності. Тривалість вправи попередньо озвучується викладачем. Кількість спроб – одна. Після кожної вправи проводиться коротке обговорення її результатів. Кожна вправа – це тестування, яке містить 1 завдання різного формату (вибір правильного варіанту з переліку; вірно/невірно; визначити відповідність; чисельна відповідь; вибір пропущених слів; перетаскування на зображення тощо). не обов'язкове, проводиться на розсуд викладача

Критерії оцінювання

• запитання типу «вибір правильного варіанту з переліку», «вірно/невірно», «чисельна відповідь» оцінюються однозначно: вірна відповідь – 0,05 бал, невірна відповідь – 0 балів;
• запитання, на які немає однієї конкретної відповіді, типу «визначити відповідність», «вибір пропущених слів», «перетаскування на зображення» оцінюються у відповідності до кількості елементів у тесті (наприклад, якщо треба вставити 4 слова у текст, то студент отримає по 0,0125 балів за одне правильне вставлене слово, а за всі 4 правильно вставлені слова отримає відповідно 0,05 балів) – невірна відповідь – 0 балів, частково вірна відповідь – 0,01-0,49 балів, вірна відповідь 0,5 балів.

8. Додаткова інформація з дисципліни (освітнього компонента)

Основне програмне забезпечення - Microsoft Visual Studio - це безкоштовне повнофункціональне розширюване інтегроване середовище розробки (IDE) для створення сучасних додатків, веб-додатків та хмарних служб. Заняття проводяться на ПК, розміщених в навчальному класі кафедри, або (за власним бажанням) студенти можуть використовувати власні персональні технічні засоби.

Робочу програму навчальної дисципліни (силабус):

Складено Хмелюк Володимир С. ст викладач каф. ІСТ

Ухвалено кафедрою інформаційних систем та технологій ФІОТ (протокол № 16 від 12.06.2024 р.)

Погоджено Методичною комісією факультету (протокол № 10 від 21.06.2024 р.)