Informatica. 2 e semester: les 11. Hashing & Internet Slot. Jan Lemeire Informatica 2 e semester februari mei Informatica II: les 11

Transcriptie

1 Informatica 2 e semester: les 11 Hashing & Internet Slot Jan Lemeire Informatica 2 e semester februari mei 2016

2 Vandaag 1. Sorteren: laatste deel 2. Internet (deel II) 3. Examen

3 Hoofdstuk 9 Hashing

4 Performantie datastructuren p. 2 Datastructuur Random access (opvragen i de element) Find (via naam) Toevoegen / verwijderen Array O(0) ++ O(n) O(log(n)) als gesorteerd O(n) - ArrayList O(0) ++ O(n) O(log(n)) als gesorteerd O(n) - Linked list O(n) - O(n) -- O(0) ++ Binaire boom n.v.t. O(log(n)) + O(0) ++ Hashtabel n.v.t. O(0) ++ O(0) ++ Zolang binnen grootte Informatica II: les 8 Jan Lemeire Pag. 4 / 54

5 p. 93 Hashing Probleem: iets terugvinden in een collectie gegevens Is in feite een functie: Input: object Output: plaats in geheugen Voor arrays, linked lists of bomen doen we dit met het doorploeteren van de datastructuur Maar waarom niet via een echte functie? hashfunctie Jan Lemeire Pag. 5 / 54

6 Hashfunctie Index = hashfunctie(object) Bepaalt waar object moet komen in array hashfunctie hashtabel java 3 koffie 8 thee 11 java koffie thee O(0) tijd, onafhankelijk van de grootte van de array Jan Lemeire Pag. 6 / 54

7 Enige probleem met hashing: botsingen hashfunctie hashtabel java 3 koffie 8 thee 11 jana 3 java jana??? koffie thee goede hashfunctie maakt deze kans klein Vb: java & jana botsen omdat enkel de eerste 2 letters gebruikt worden ( modulo operatie) beter is om alle letters te laten meetellen Perfecte hashfunctie: kans is gelijk aan de kans op toevallige botsing Jan Lemeire Pag. 7 / 54

8 p. 94 Hashfunctie op woorden eerste letter nemen van elk woord ( a = 0; b = 1;...) eerste 2 letters van elk woord index(woord) = index(eerste letter) * 26 + index(tweede letter) "aa geeft 0 ab geeft 1 ba geeft 26 "zz" 25*26+25= Neem maximale hashwaarde groter dan arraygrootte en modulo: index = hashwaarde modulo arraygrootte Jan Lemeire Pag. 8 / 54

9 Goede hashfunctie? Botsingen als 2 eerste letters hetzelfde zijn Beter dat alle karakters een invloed op de sleutel hebben Hoe? Stel: hashwaarde heeft 8 bits & arraygrootte n is een macht van 2 enkel de log 2 n minst-betekenisvolle bits bepalen index Beter: neem n een priemgetal! Jan Lemeire Pag. 9 / 54

10 Hoofdprobleem: botsingen Ideaal: de array voor p% gevuld => kans op botsing ook p% Perfect hashing (geen botsingen) mogelijk als verzameling waarden (sleutels) op voorhand gekend is Bvb de gereserveerde woorden van java Jan Lemeire Pag. 10 / 54

11 Hashcode: in Java Object protected Object clone() Creates and returns a copy of this object. boolean protected void Class<?> int void void String void void void equals(object obj) Indicates whether some other object is "equal to" this one. finalize() Called by the garbage collector on an object when garbage collection determines that there are no more references to the object. getclass() Returns the runtime class of this Object. hashcode() Returns a hash code value for the object. notify() Wakes up a single thread that is waiting on this object's monitor. notifyall() Wakes up all threads that are waiting on this object's monitor. tostring() Returns a string representation of the object. wait() Causes the current thread to wait until another thread invokes the notify() method or the notifyall() method for this object. wait(long timeout) Causes the current thread to wait until either another thread invokes the notify() method or the notifyall() method for this object, or a specified amount of time has elapsed. wait(long timeout, int nanos) Causes the current thread to wait until another thread invokes the notify() method or the notifyall() method for this object, or some other thread interrupts the current thread, or a certain amount of real time has elapsed. Java geeft default hashcode, overschrijf indien nodig Jan Lemeire Pag. 11 / 54

12 Oplossing 1: lijst Alle elementen met zelfde index in lijst Bvb linked list hashfunctie hashtabel java 3 koffie 8 thee 11 java koffie thee jana 3 jana Jan Lemeire Pag. 12 / 54

13 Oplossing 2: alternatieve index lineaire berekenen h i = (hash(sleutel) +i) MOD n Nadeel: de bezette plaatsen concentreren zich in blokken kwadratische open adressering h i = (hash(sleutel) +i 2 ) MOD n Voorbeeld Key h0 = Hash(Key) h 1 = h h 2 = h h 3 = h (lineair) h 2 = h (kwadratisc h) Jan Lemeire Pag. 13 / 54

14 Nadelen hashing 1. Statische karakter van de datastructuur Array kan niet uitgebreid worden, want hashfunctie moet dezelfde blijven 2. Elementen staan ongeordend in lijst In volgorde printen kan niet 3. Verwijderen van elementen is moeilijk Kan problemen geven bij botsingen Linked lists: OK Alternatief adres: als 1e element verwijderd, hoe weten we dat volgende elementen op alternatieve plaats staat Mogelijke oplossing: verwijderde objecten aanduiden met vlag Jan Lemeire Pag. 14 / 54

15 Mapimplementaties p. 97 Of Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>(); Map<String, String> map = new HashMap<String, String>(); Jan Lemeire Pag. 15 / 54

16 Internet & innovatie

17 De internetbubbel Technologie-index van USA: Nasdaq

18 Jaren 90: Dot-com (crisis) Internet geeft ongekende nieuwe mogelijkheden Internet zou de wereld totaal veranderen Droom spatte uit elkaar Jan Lemeire Pag. 18 / 54

19 Na de dotcom-crisis Investeringen vallen stil Maar: Internet wint meer en meer terrein En Google begint aan het internet te verdienen Komt de droom toch uit? Jan Lemeire Pag. 19 / 54

20 webtechnologie Internet 1.0 Informatie te bekijken via browser Internet 2.0 Gebruiker interageert en voegt informatie toe Internet 3.0 Semantiek (betekenis) Webservices: informatie wordt ter beschikking gesteld, kan automatisch (door computerprogramma) opgehaald worden ipv. via browser Vb: bustijden, google maps, Jan Lemeire Pag. 20 / 54

21 Door internet: verhoging efficiëntie Sneller en gemakkelijker communiceren Informatie overal aanwezig en toegankelijk Vroeger: bibliotheek met beperkte info Digitale verwerking Bvb tax-on-web: belastingen online invullen ipv via formulier die dan ingescand moet worden Webservices: programma s kunnen info opvragen & gebruiken luchtvaartmaatschappijen DatInformatica internettechnologie II: les 11 heel wat mogelijk maakt is duidelijk, maar technologie is geen Jan Lemeire garantie op succes Pag. 21 / 54

22 Technologie is niet alles Wat is de bijdrage van technologie tot het succes? Welke technologie is belangrijk? Onverwachte wendingen Sms werd onbedoeld een enorm succes, mms dan weer niet Standaardisatie! Vb: Gsm Eenvormig systeem, van operator veranderen is gemakkelijk USA: alle operatoren hebben een ander systeem Gsm is nu dan ook wereldwijd de standaard (behalve in de USA...) Jan Lemeire Pag. 22 / 54

23 Wat is er nodig voor succes? Ingenieurs/techneuten hebben het dikwijls moeilijk om dit te begrijpen omdat ze vooral bezig zijn met de technologie Jan Lemeire Pag. 23 / 54

24 De lange weg naar de markt Scientific Technology Solution Product Iets weten Iets kunnen Iets oplossen Iets waard zijn Fundamenteel onderzoek Onderzoek & ontwikkeling Productieproces Business plan rol van de ingenieur Jan Lemeire Pag. 24 / 54

25 Wat is er, naast technologie, nodig voor succes? (1) Vertrouwen Vroeger: securityproblemen Geen vertrouwen Gebruik VISA, Online banking, Meer en meer online kopen: vertrouwen in kapaza, ebay, Je betaalt een onbekende en vetrouwt dat hij het opstuurt! Ons koopgedrag verandert (maar niet eensklaps en massaal) Oud voorbeeld: kernenergie Ingenieur vindt dat de consument maar moest vertrouwen dat alles veilig is. Hij kan niet overweg met irrationele argumenten Jan Lemeire Pag. 25 / 54

26 (2) Gebruiksvriendelijk Google maps <> Map24 Google via handige functionaliteiten veel gebruiksvriendelijker Ik ben direct overgeschakeld Google verzekerde dat het resultaat steeds snel ter beschikking was (binnen 1 seconde) Voorheen moest je al eens lang wachten Apps & muziek Wat is een app anders dan een softwareprogramma? Afgebakend programma door systeem beheerd Itunes store: gemakkelijk muziek kopen Jan Lemeire Pag. 26 / 54

27 (3) Je moet de grootste zijn Of ten minste groot genoeg Hoe bereik je kritische massa? Vb1: website voor gepersonaliseerde concertaankondigen, afhankelijk van je muzieksmaak Bestaat nog geen succesvolle versie Nog geen winner Vb2: smart TV Enkel succesvol met 1 standard Vele initiatieven (Apple, Samsung, Google, Microsoft, ), maar geen duidelijke winnaar. Geen enkele speler gunt de ander de machtspositie!

28 (4) Het menselijke & sociale aspect Wat zoeken mensen op internet Contact met andere mensen Facebook s Zuckerberg: studeerde psychologie (naast computer science) Begrijpen van mens Apple s Steve Jobs: nadruk op design, op gebruiker ipv technologie Jan Lemeire Pag. 28 / 54

29 Business model: Winstgevend Google, facebook: via advertenties Hebben informatie over gebruikers => gerichte reclame Betalende sites (bvb krant): moeilijk We verwachten dat alles gratis is Jan Lemeire Pag. 29 / 54

30 Facebook Bij beursgang (mei 2012): 100 miljard beurswaarde 38 dollar initiele prijs aandeel Steeg onmiddellijk tot 42 dollar Maar begon toen te dalen Nu weer aan beterhand 1 miljard bezoekers, 0.5 miljard per dag Geen activa Jan Lemeire Pag. 30 / 54

31 Google (Alphabet)

32 Belangrijkste IT-bedrijven Key Statistics: Mei 2015 Omzet Winst Winstmarge Beurswaarde (koers) Microsoft 94,8 20,0 21% 387 (48,7) 19 Apple % 750 (128) 15,6 Google 67 13,8 20% 373 (500) 27 Facebook 13,5 2,8 20% 219 (80) 78 Omzet Winst Winstmarge Beurswaarde (koers) Microsoft 87 10,5 12% 404 (51,5) 38 Apple % 494 (90) 9,8 Google (Alphabet) Mei % 499 (728) 29 Facebook 19,7 4,6 23% 344 (120) 74 Koers-winst Koers-winst

33 Facebook Misschien overgewaardeerd, maar wel gezond bedrijf Sterktes Informatie over ons Dé tijdsbesteding op het internet Meer & meer gaat via facebook => niemand kan er om heen Zwaktes Analyse bij beursgang (2011) Hype? Gaan we op een dag overschakelen? Gaan we de advertenties beu worden (als er gecasht moet worden) Zuckerberg (56% aandelen) houdt de touwtjes in handen Geld van beursgang ging naar oprichters & werknemers Niet naar bedrijf of investeringen Jan Lemeire Pag. 33 / 54

34 Examen

35 Doel van het vak Kennis & vaardigheden om informatica te gebruiken als tool Regels kunnen toepassen Redeneren Problemen oplossen Performantie kunnen inschatten Jan Lemeire Pag. 35 / 54

36 Mondeling examen Schriftelijke voorbereiding (maximaal 2 uur) met mondelinge verdeging (15-20 minuten) Enkel eerste 20 minuten van de voorbereiding mogen boek en nota's gebruikt worden (open boek), daarna is enkel pen en papier toegelaten. Niet van toepassing voor vraag uit deel III Elke vorm van communicatie of technologische hulpmiddelen (zoals computer) zijn uitgesloten. Voorbeeldexamen op website Jan Lemeire Pag. 36 / 54

37 Ophalen 1 e semester indien je een 7, 8 of 9 behaalde in het eerste semester en je hebt minstens 12/20 voor je mondeling examen Een extra vraag over de materie van 1 e semester waarmee je je punten kan optrekken tot maximaal 10/20 geen specifieke python-vraag, eerder algemene programmatievraag. Je mag je pythonboek gebruiken. Jan Lemeire Pag. 37 / 54

38 Deel I: java & object-oriëntatie Boek dient vooral als hulpmiddel Wel de klassikaal-opgeloste oefeningen (p ) Enkel van buiten kennen: de java spelregels Regels kunnen toepassen op oefeningen zoals in de les opgelost Pijlers van object-oriëntatie (p. 7) Gebruik en nut begrijpen wanneer toegepast op gevallen zoals in de cursus Jan Lemeire Pag. 38 / 54

39 Deel II: datastructuren & algoritmen Begrijpen, niet kunnen reproduceren Varianten wel kunnen genereren Op voorbeelden kunnen toepassen Voorbeeld van lijst, boom, spelsituatie, Wat gebeurt er bij kleine varianten? Waar loopt het fout Optioneel voor goede programmeurs: generieke code voor de zoekalgoritmen Je mag dit als vraag kiezen, dan krijg je een andere vraag minder Jan Lemeire Pag. 39 / 54

40 Deel III: technologie, historiek en economische aspecten van de IT-wereld. Aspecten belangrijk voor IT-wereld Essentie kennen, belangrijke onderscheiden van detail Eigen mening wordt gewaardeerd ( redelijk eigenzinnig ) Parate kennis: zodat je verdere info kunt kaderen Te kennen (gesloten boek): hoofdstukken 1 t.e.m. 8 Niet: namen, geschiedenis, data, wat aangeduid staat met Extra informatie & eigen inzichten wordt beloond Jan Lemeire Pag. 40 / 54

41 Voorbeelden inzichtsvragen Gegeven dat we weten wat we willen, namelijk een digitale, programmeerbare computer (we hebben gekozen voor een binair, digitaal systeem en voor een systeem dat we kunnen programmeren met bijvoorbeeld Java). Schets de belangrijkste technologieën die zo n electronische computer mogelijk maken. Focus op de hardware dus. Motiveer het belang van elke technologie. Tijdens de bespreking van de technologie en geschiedenis van de computer hebben we verschillende malen gezien dat de economie een grote rol speelde. Kan je deze belichten? Vergeet niet: productieproces, R&D (research & development), bubbels, belang van de grootste te zijn, macht en verandering van de macht (wie was/is er aan de macht in de IT-wereld? Wie zal er aan de macht blijven, denk je?), Jan Lemeire Pag. 41 / 54

42 Vragen tijdens de blok? Mail je vraag of mail voor een afspraak Of telefonisch of de assistenten 02/ Jan Lemeire Pag. 42 / 54

43 Electronische evaluatie In te vullen na eerste zittijd Heeft wel degelijk invloed Daarnaast: eigen enquete over inhoudelijke en organisatorische aspecten krijgen jullie tijdens het mondeling examen Jan Lemeire Pag. 43 / 54

44 IT-technologie: wat brengt de toekomst? NIET TE KENNEN

45 Volgend succesproduct van Apple? Na ipod, iphone & ipad... Ze waren niet de eerste, maar wel de beste Smartwatch?? Apple TV Waar blijft de universele TV-box?? Jan Lemeire Pag. 45 / 54

46 Toekomst? Social Media Apps Games Jan Lemeire Pag. 46 / 54

47 Investeren in toekomst Kan Google de wereld redden? Robots (deels een softwareprobleem) Zelfrijdende auto s (grotendeels een softwareprobleem) Google Glass (virtual reality) Lijkt klaar om door te breken Heb je er niet al genoeg van na 1 3D-film? Maar... Die brengen voorlopig nog niets op... Aandeelhouders niet kontent Robotafdeling wordt verkocht Jan Lemeire Pag. 47 / 54

48 You ain t seen nothing yet Automatische medische monitoring Smart systems Smart cameras Smart cities Danny Goderis, hoofd iminds (Vlaams ICT innovatiecentrum) Overal sensoren (sensornetwerken) Van Internet of Things naar Everything Connected Jan Lemeire Pag. 48 / 54

49 Innovatie in industrie Niet een nieuw consumentenproduct Factory of the future Automatiseren Smart Farming Jan Lemeire Pag. 49 / 54

50 Botsen we op onoverkomelijke technologische hindernissen? Klokfrekwentie kan niet meer beter Ontbreken basiscomponenten voor fotonische computer Batterijen kunnen niet veel beter 100% schone energie Artificiële Intelligentie... robots big data -uitdaging & data analytics: iets leren uit al die gegevens Jan Lemeire Pag. 50 / 54

51 Film The Social Network (2010) David Fincher Over het ontstaan van facebook

52 Succes verder! Toegewenst: doorzicht discipline doorzettingsvermogen planning concentratie/focus zelf-coaching Succes met je carriere, met je dromen En misschien tot later Jan Lemeire Pag. 52 / 54

53 Einde