Задачи по Основам алгоритмизации и программирования

Данный проект это сборник задач для индивидуальных занятий с преподавателем.

Основная цель - обеспечить материал для работы даже с самыми слабыми студентами.

Задачи сгруппированы по темам в лабораторные работы:

• Ввод и вывод в консоль
• Арифметические выражения
• Условные выражения
• Циклы
• Массивы
• Работа со строками
• Организация кода с помощью методов (функций)
• Исключения
• Классы и объекты
• Коллекции
• Чтение и запись в файлы
• (Планируется) Работа с датами
• (Планируется) Работа с БД

Задачи бывают четырех типов: письменные, "с нуля", "с готовым началом", "диктанты".

• Письменные задания оформлены в виде .docx файлов, в которых нужно ответить на контрольные вопросы, заполнить таблицу, раскрасить текст особенным образом. Решение помещается в репозиторий.
• Задачи "с нуля" используют базовый ввод-вывод в консоли и не отвлекают студента на магическое оформление. Для каждой задачи оформляется отдельный модуль (проект в MSVS, класс в IntellijIDEA, html файл в JavaScript). Задачи группируются по лабораторным. Для каждой лабораторной в MSVS создается решение, в IntellijIDEA - пакет, в JavaScript - директория.
• Задачи "с готовым началом" в данный момент используются для объяснения методов, исключений, классов, коллекций. Для этих задач пишется проверяющий код. Этот код не компилируется, если студент не воспользовался нужной конструкцией. Чтобы поставить задачу студенту, в его репозиторий создается пулл-реквест, содержащий проверяющий код.
• "Диктанты" используются в начале изучения темы, для закрепления терминологии у студентов. В них дается словесное описание конструкций, которые нужно реализовать в коде, и результат, который получится при запуске этой задачи. Код в диктантах, как правило, тривиален.

В целом задачи не зависят от языка программирования. Для иллюстрации особенностей некоторых языков можно воспользоваться письменными заданиями и заданиями "с готовым началом" или диктантами.

Сборник не внушает какой-либо определенной философии использования исключений и классов. Он дает практические навыки по их оформлению и показывает случаи, где их использование решает какую-либо частную проблему.

Принципы составления задач

Не более одной новой проблемы на задачу

На каждую новую проблему - одна задача для примера и несколько похожих задач для самостоятельного решения. Порядок задач важен. Проблемы из предыдущих задач уже не новые.

У каждой задачи должны быть приемочные тесты

Это в первую очередь нужно для того, чтобы студент мог проверить результат самостоятельно дома. Если в задаче появляется побочная нежелательная проблема, то тесты составляются так, чтобы она не проявилась. Примеры таких проблем: переполнение int, ввод пользователем букв вместо цифр. Если очень хочется, то нужно создать отдельную группу задач для иллюстрации этой проблемы.

Проверять должен человек

Студентам нужно научиться написать не просто работающий код. Нужно научиться писать понятный человеку код. Человек сможет выявить неудачное применение конструкций языка и подсказать более оптимальное решение. Поэтому использование полностью синтетических сред для проверки заданий вроде Contester нежелательно. С этой целью лучше организовать Continious Integration в репозитории гитхаба или множество .bat файлов для запуска.

Студент должен пользоваться промышленными инструментами

В рамках курса будут затронуты два инструмента:

• git. На хостинге github, с расширениями для ОС или IDE.
• IDE. Например Visual Studio, ItellijIDEA. Для JavaScript еще важно показать Developers Tools в браузере

Студенты нацелены на трудоустройство, поэтому им так или иначе придется научиться с обращаться с промышленными инструментами. Умение писать код в блокноте, компилировать и коммиттить через командную строку в рамках данного курса считается дополнительным и необязательным.

В сообщении об ошибке нужно писать осмысленный текст

Русский и человекопонятный текст - признак качества. В некоторых заданиях сообщение об ошибке в тестах - полезная и допустимая подсказка к решению. В некоторых языках появляется проблема кодировок символов, которую студенту так или иначе придется решать.

Задачи не ограничивают выразительные средства

Нужно избегать формулировок "реши задачу X не используя фичу Y". Основное требование к любым решениям - они проходят тесты. Любые хитрые алгоритмы нужно демонстрировать и объяснять. Чтобы студенты не использовали фичу Y, ее достаточно не рассказывать. Если вдруг студент узнал о ней самостоятельно и правильно применил, то решение задачи нужно принять, самостоятельность поощрить и предложить "ради интереса" решить задачу другим способом.

Задачи не ради конструкций

Студенты должны научиться применять конструкции для решения каких-то проблем, которые могут возникнуть в реальной разработке.

Примеры проблем:

• Ввод и вывод в консоль: использование спецсимволов, общая внимательность в мелочах.
• Арифметические выражения: требования к форматированию ответа (точности), конвертирование единиц измерения, составление сложных выражений из простых, человекопонятное именование переменных, учет ошибочных ситуаций с прикладной точки зрения
• Условные выражения: ввод понятия "минимум", "максимум", интервал чисел, классы эквивалентности, отличие экранных координат от математических (направление оси Y), рисование чертежей для решения задачи
• Циклы: оформление множества одинаковых действий с использованием цикла, поиск закономерностей в ряде чисел, отличие алгоритма для подсчета суммы от подсчета количества, использование псевдокода для решения задачи
• Массивы: алгоритм расчета среднего арифметического, перестановка элементов местами (с помощью дополнительной переменной), оформление множества одинаковых действий с использованием цикла и массива, алгоритм поиска минимального/максимального
• Работа со строками: использование справочных материалов в интернете. Понятие вызова метода, аргументов (параметров), возвращаемого значения
• Чтение и запись в файлы: необходимость закрывать файлы, обработка специфичных ошибок (некорректный формат данных, отсутствие файла), обработка файлов последовательно и построчно "как итератором", регулярные выражения
• Организация кода с помощью методов (функций): код все таки надо было писать понятно, сигнатура метода, работа с несколькими project в solution(c#) или пакетами в java. В перспективе: рекурсивные функции, использование StringBuilder.
• Исключения: один из способов обработки ошибочных ситуаций
• Классы и объекты: синтаксис этих конструкций, использование их для упрощения кода, умение ориентироваться в большом проекте. Использование классов для моделирования процессов.
• Коллекции: отличие от массивов, назначение set, list, map(dictionary), назначение компараторов
• Работа с БД: использование сторонних библиотек в работе, порядок работы с БД
• (Планируется) Работа с датами

Порядок добавления задачи

• Определяется язык(и), в которых эта задача должна быть.
• Определяется номер лабораторной в которой она должна быть.
• С помощью файла src/numbersMap.xlsx выбирается новый номер задачи и добавляется запись с номером по аналогии.
• В папке с задачами лабораторной работы src/labX/ создается файл с задачей.
• Описывается задача.
• Задача решается на всех необходимых языках.
• Описываются приемочные тесты.
• В файлах сборки src/labX/make_%lang%.bat для всех необходимых языков добавляются команды для включения текста задачи в лабораторную, для включения ее номера в навигацию, для копирования всех необходимых файлов в соответствующую папку.

Подготовка к работе

Чтобы подготовить задания для студентов, нужно запустить один из скриптов. Скрипт создаст папку в корне репозитория. Если папка уже есть, скрипт ее удалит.

• src/make_java.bat - папка java
• src/make_cs.bat - папка csharp
• src/make_js.bat - папка js
• src/make_php.bat - папка php

В ней будут .html документы с задачами и дополнительные файлы, оформленные для студентов.

Такой подход был выбран по следующим причинам:

• Студентам скачивают только ту информацию, которая им нужна.
• В репозитории можно хранить решения задач и студенты просто так не получат к ним доступ.
• Файл лабораторной максимально автономен, таблица стилей вшивается в тело документа.
• Отдельный скрипт для каждого языка позволяет делать задачи индивидуально для каждого языка.
• Хранение задач в отдельных файлах позволяет использовать задачи в лабораторных для нескольких разных языков.