volgens het Major-Minor Model

Transcriptie

1 Rijksuniversiteit Groningen Faculteit der Wiskunde en Natuurwetenschappen Wiskunde en Informatica Vakbeschrijvingen voor de BACHELOROPLEIDING INFORMATICA RuG volgens het Major-Minor Model Curriculumcommissie Informatica Januari, 2006 Laatst gewijzigd:

2 INHOUDSOPGAVE Inhoudsopgave 1 Afstudeerproject Computational Science & Visualisation 3 2 Afstudeerproject Intelligent Systems 4 3 Afstudeerproject Software Engineering 5 4 Algoritmen en Datastructuren 6 5 Autonome Systemen 8 6 Computational Geometry 9 7 Computerarchitectuur en Netwerken 10 8 Computer Graphics 11 9 Concurrency Discrete Structuren Functioneel Programmeren Imperatief Programmeren Inleiding Informatiesystemen Innovative Interfaces IT-Beroepspraktijk Kennisrepresentatie & Redeneren Logica Netcomputing Introduction Neural Networks Objectgeoriënteerd Programmeren Operating Systems Oriëntatie Informatica Oriëntatie Kunstmatige Intelligentie Parallel Computing 33 1

3 INHOUDSOPGAVE 25 ProgrammaCorrectheid Signalen en Systemen Software Construction Software Design Software Engineering Software Engineering Project Software Requirements Analysis Software Quality Assurance and Testing Statistiek Talen en Automaten Vertalerbouw Wiskundig Modelleren 1 (Wiskunde A) Wiskundig Modelleren 2 (Wiskunde B) 54 2

4 Afstudeerproject Computational Science & Visualisation 1 Afstudeerproject Computational Science & Visualisation Positionering van het vak Omvang 10 EC, te splitsen in Afstudeerproject I (5EC) en Afstudeerproject II (5EC). Doelstelling De afstudeerprojecten I en II zijn bedoeld om de student de verworven kennis uit meerdere vakken te laten toepassen op een welgekozen onderwerp binnen de computational science en visualisatie. Voorkennis De inhoud van de major Informatica. Zonodig kunnen hiaten in kennis nog worden opgevuld door enkele uren college binnen het afstudeerproject. Eindtermen De student: is in staat tot begrip van een gegeven probleem uit de computational science en visualisatie te komen is in staat dit probleem wat dieper te analyseren en te bezien in termen van al bestaande kennis is in staat zonodig de benodigde kennis wat uit te breiden is in staat een bestaande oplossing in de literatuur te zoeken of een nieuwe oplossing voor het probleem te bedenken bezit vaardigheid in het implementeren van de oplossing bezit vaardigheid in het schriftelijk en mondeling presenteren van de bereikte resultaten Werkvorm De nadruk ligt op zelfwerkzaamheid van de student. De afstudeerprojecten I en II vormen bij voorkeur een samenhangend geheel, en worden uitgevoerd onder begeleiding van een of meer docenten. In afstudeerproject I ligt de nadruk sterker op het overbrengen van kennis (mogelijk, maar niet noodzakelijk, in collegevorm), terwijl afstudeerproject II wat meer het karakter van het zelfstandig doen van onderzoek zal hebben. De eindbeoordeling hangt af van de getoonde creativiteit, de getoonde, werkwijze, het eindproduct, het verslag en de mondelinge presentatie. In een individueel eindgesprek worden deze aspecten besproken. 3

5 Afstudeerproject Intelligent Systems 2 Afstudeerproject Intelligent Systems Positionering van het vak Omvang 10 EC, te splitsen in Afstudeerproject I (5EC) en Afstudeerproject II (5EC). Doelstelling De afstudeerprojecten I en II zijn bedoeld om de student de verworven kennis uit meerdere vakken te laten toepassen op een welgekozen onderwerp binnen de intelligente systemen. Voorkennis De inhoud van de major Informatica. Zonodig kunnen hiaten in kennis nog worden opgevuld door enkele uren college binnen het afstudeerproject. Eindtermen De student: is in staat tot begrip van een gegeven probleem uit de intelligente systemen te komen is in staat dit probleem wat dieper te analyseren en te bezien in termen van al bestaande kennis is in staat zonodig de benodigde kennis wat uit te breiden is in staat een bestaande oplossing in de literatuur te zoeken of een nieuwe oplossing voor het probleem te bedenken bezit vaardigheid in het implementeren van de oplossing bezit vaardigheid in het schriftelijk en mondeling presenteren van de bereikte resultaten Werkvorm De nadruk ligt op zelfwerkzaamheid van de student. De afstudeerprojecten I en II vormen bij voorkeur een samenhangend geheel, en worden uitgevoerd onder begeleiding van een of meer docenten. In afstudeerproject I ligt de nadruk sterker op het overbrengen van kennis (mogelijk, maar niet noodzakelijk, in collegevorm), terwijl afstudeerproject II wat meer het karakter van het zelfstandig doen van onderzoek zal hebben. De eindbeoordeling hangt af van de getoonde creativiteit, de getoonde, werkwijze, het eindproduct, het verslag en de mondelinge presentatie. In een individueel eindgesprek worden deze aspecten besproken. 4

6 Afstudeerproject Software Engineering 3 Afstudeerproject Software Engineering In het afstudeerproject staat het hele traject van softwareontwikkeling en de bijbehorende technische en sociale vaardigheden centraal: 1. Zelfstandig kunnen uitvoeren van taken en rollen bij grote software-ontwikkelprojecten; 2. In teamverband kunnen werken aan het ontwikkelen van software; 3. In internationaal verband kunnen werken aan het ontwikkelen van software; 4. Het kunnen kiezen van een bij een probleem passend proces van software 5. Vormgeven van kwaliteitsbeleid rondom de ontwikkeling van software; 6. Werken met subcontractors De internationale teams van studenten voeren de software-ontwikkelopdracht uit voor een bedrijf. Globaal verloop van het afstudeerproject Ieder deelnemend bedrijf voor de studententeams een opdracht in de vorm van een Request for Information (RFI). Minimaal twee van de teams reageren daarop met een proposal, waaruit het bedrijf dat proposal kiest dat het best bij hun wensen aansluit. Nadat een opdracht verstrekt is hebben de projectteams 10 weken de tijd om een eerste werkende versie van het product op te leveren. Dit gebeurt in nauw overleg met het bedrijf dat minimaal 1 keer per week een afspraak met het studententeam heeft. Na die 10 weken worden de studententeams opnieuw ingedeeld. Het bedrijf krijgt dan een volledig of bijna volledig nieuwe groep studenten. Deze studenten werken verder aan het product zoals dat voor de herindeling door het andere teams is opgeleverd. Deze teams hebben 10 weken de tijd om de definitieve versie van het product op te leveren. In de tweede fase van het project moet de nadruk meer liggen op onderhoud van het product. De studententeams moeten in beide delen van het afstudeerproject een deel van hun opdracht uitbesteden aan een groep tweedejaars studenten (subcontractors). In de eerste 10 weken van het project is dat bij voorkeur een opdracht rondom de gebruikers-interface van het product. De docenten van het vak fungeren voor de studententeams als een intern "Quality team". Zij doen dit op basis van Spice (ISO 15540). De bedoeling is hier vooral om de kwaliteit van het gevolgde ontwikkelproces alsmede de kwaliteit van de documenten te verhogen. 5

7 Algoritmen en Datastructuren 4 Algoritmen en Datastructuren Positionering van het vak Jaar 2, omvang 5 EC. Voorkennis Oriëntatie Informatica, Objectgeoriënteerd Programmeren, Software Design, Discrete Structuren. Doelstelling Deze cursus heeft tot doel de student kennis, inzicht en vaardigheden te verschaffen op het gebied van datastructuren en algoritmen die in de Informatica gebruikt worden om problemen abstract te formuleren en efficiënt op te lossen. Het betreft hier een aantal standaard datastructuren (bv. lijsten, bomen en grafen), algoritmen (bv. zoeken, sorteren, kortste paden vinden, fast Fourier transform) en algoritmische methoden (greedy algoritmen, verdeel-en-heers algoritmen, dynamisch programmeren). Er wordt ruim andacht besteed aan de complexiteit van de algoritmen. Eindtermen De student heeft kennis van en inzicht in een aantal standaard datastructuren en van algoritmen die daar gebruik van maken. De student kent de oplossingsstrategieën als greedy methoden, divide-and-conquer, dynamisch programmeren en backtracking. De student heeft kennis van en inzicht in een aantal graaftheoretische problemen en de algoritmen die daartoe ontworpen zijn. De student heeft het vermogen deze problemen te herkennen en variaties op de algoritmen te ontwerpen. De student begrijpt de begrippen tijdcomplexiteit en geamortiseerde tijdscomplexiteit en kan deze begrippen adequaat hanteren. De student kan de complexiteit van zulke algoritmen bepalen. In eenvoudige gevallen kan de student de geamortiseerde complexiteit van een algoritme bepalen. Onderwerpen Dit vak overdekt een breed gebied binnen ontwerp en analyse van algoritmen en datastructuren, zoals asymptotische notatie voor complexiteit, worst-case analyse, randomisering, algoritmische paradigma s, waaronder greedy methoden, divide-and-conquer, dynamisch programmeren, backtracking en branch-and-bound. Ook geavanceerde datastructuren komen aan de orde, zoals priority queues, AVL-bomen, 2-4-bomen, splay trees en union-find bomen. Tenslotte behandelen we graafalgoritmen, waaronder depth-first en breadth-first traversals, topologisch sorteren, kortste-pad-algoritmen (all-pairs and single-source), en algoritmen voor minimale opspannende bomen. Aangezien lijsten, stapels, wachtrijen en bomen in de voorgaande vakken minder dan nu aan de orde geweest zijn, moet deze structuren met groter zorg geïntroduceerd worden. alle weken week 1 week 2 week 3 week 4 week 5 week 6 week 7 efficiëntie, ordeschattingen analyse van algoritmen, pseudocode, RAM-model O-notatie, amortisatie, stapels, wachtrijen bomen, priority queues, heaps, dictionaries, hash tables zoekbomen, balanceren (AVL, 2-4), splay trees, locators sorteren, sets en selectie dynamisch programmeren, grafen (ongericht, gericht) graafsearch, samenhang gewogen grafen, kortste pad, minimale opspannende boom netwerk flow, bipartite matching 6

8 Algoritmen en Datastructuren Onderwijsvormen Per week 3 uur hoorcollege, 2 uur werkcollege en 2 uur verroosterd practicum. Zelfwerkzaamheid totaal 84 uur. Er is een klein verroosterd practicum, waarin geoefend wordt met het gebruik van Javabibliotheken met algoritmen en datastructuren (waaronder de Java Collections). Hierbij wordt tevens geoefend in het schrijven van een kort schriftelijk verslag. Het eindcijfer is een gewogen gemiddelde van practicum (1/4) en het schriftelijk tentamen (3/4), mits geen van de onderdelen onder de 5 is. De cursus wordt gegeven aan de hand van M.T. Goodrich en R. Tamassia, Algorithm Design. Foundations, Analysis, and Internet Examples (http: //ww3.algorithmdesign.net), John Wiley & Sons, Inc.,

9 Autonome Systemen 5 Autonome Systemen Plaats in het curriculum Jaar 1, 1e semester. Omvang 5 EC. Verzorgd door Kunstmatige Intelligentie. Doelstelling Verkrijgen van inzicht in de mogelijkheden en ontwerpaspecten van autonome systemen. Inhoud Autonome systemen worden gekenmerkt door het feit dat hun gedrag gebaseerd is op een combinatie van de kennis in het systeem en informatie die uit de buitenwereld gehaald wordt. Hierbij kan gedacht worden aan robots, maar ook gesimuleerde agents die in een elektronische wereld functioneren. Een autonoom systeem heeft meestal als doel een taak te verrichten in een niet geheel voorspelbare of in kaart gebrachte omgeving. Het verkrijgen en verwerken van sensorische informatie uit de omgeving en aanpassing aan de omgeving zijn daarom belangrijke functies van een autonoom systeem. Onderwerpen die behandeld zullen worden zijn ondermeer: Behaviour-based architecturen, neural netwerken, genetische algoritmen, artificial life, sensoren, voortbewegen, navigatie en multi-robot systemen. Een onderdeel van het vak is het presenteren van een wetenschappelijk artikel. Daarnaast moet er een aantal practicum opdrachten worden gemaakt. Onderwijsvorm hoorcollege (Het vak bestaat uit een serie hoorcolleges en een klein aantal practicum sessies) schriftelijk tentamen (essay) (Naast het tentamen wordt het eindcijfer deels bepaald door de te maken practicum opdracht en een te houden presentatie) Understanding Intelligence, R. Pfeifer en C. Scheier, ISBN

10 Computational Geometry 6 Computational Geometry Positionering van het vak Jaar 3. Onderdeel van de Minor Computing Science. Omvang 5 EC. Doelstelling Presentatie van elementaire algoritmen en datastructuren voor de oplossing van algemene meetkundige problemen met een algoritmisch karakter ontleend aan de praktijk van computer graphics, robotics, en geometrische optimalisatie. Ontwikkelen van vaardigheid in het toepassen van deze technieken op concrete geometrische problemen, zoals de bepaling van convexe omhullenden, het vinden van snijpunten van lijnsegmenten, berekening van triangulaties en meshes, range searching, en de constructie van Voronoi diagrammen en Delaunay triangulaties. Voorkennis Algoritmen en datastructuren, analyse van algoritmen. Dwarsverbanden Computer graphics, computer vision, wetenschappelijke visualisatie. Eindtermen De student: bezit kennis van analysetechnieken voor zowel randomized als deterministic geometrische algoritmen, en is in staat deze kennis toe te passen op elementaire algoritmisch-geometrische problemen. bezit kennis van datastructuren voor geometrische algoritmen, zoals trapezoidal maps, k d- trees en doubly-connected edge lists representatie van planar subdivisions. bezit kennis van de analyse van de tijds- en geheugencomplexiteit van deterministische en randomized (geometrische) algoritmen, Onderwijsvormen Een geïntegreerd hoor/werkcollege (totaal 4 uur per week), totaal 28 uur. Zelfwerkzaamheid totaal 112 uur. Weekschema Week 1 Inleiding. Convexe omhullenden in 2D. Week 2 Sweep-line paradigma. Triangulatie van veelhoeken. Week 3 Randomized algoritmen. Lineaire programmering in 2D. Week 4 Point location (randomized) in het vlak. Week 5 Delaunay triangulaties. Week 6 Voronoi-diagrammen in het vlak. Week 7 Arrangements van lijnen, met toepassingen. Beoordeling vindt plaats op basis van een schriftelijke tussentoets en een schriftelijk tentamen (beide open boek). Als het tentamencijfer T hoger is dan een 5, en het toetscijfer t hoger is dan het tentamencijfer, dan is het eindcijfer gelijk aan 1 3 t+ 2 T, anders is het eindcijfer gelijk aan het tentamencijfer. Bij herkansingen 3 is het eindcijfer gelijk aan het tentamencijfer. De cursus wordt gegeven aan de hand van: M. de Berg, M. van Kreveld, M. Overmars en O. Schwarzkopf: "Computational Geometry. Algorithms and Applications", Springer-Verlag, 2000 (second edition). 9

11 Computerarchitectuur en Netwerken 7 Computerarchitectuur en Netwerken Positionering van het vak Jaar 1, studielast 5 EC. Doelstelling en eindtermen Het goed doorgronden van de werking, opbouw en implementatie van een computer, alsmede een netwerk van computers. Het leren werken met, een groot aantal geheel verschillende, abstractieniveau s bij de structurering van dergelijke complexe systemen. Voorkennis Inl. Logica, Discrete structuren : boolese algebra, normaalvormen, dualiteit. Oriëntatie informatica. Imperatief programmeren. Onderwerpen Uitgaande van de elementaire bouwstenen uit digitale techniek worden de machines gebouwd die onze programma s uit kunnen voeren. De behandeling is bottom-up, gebruik makend van de gebruikelijke structurering in abstractieniveau s zoals het bekende 7-laags referentie netwerk model. In het architectuurdeel komen aan de orde: Mechanisch rekenen, de eindige automaat en zijn implementatie in digitale techniek. Processor, control unit, datapad, microprogrammering. Pipelining, (branch) cacheing, meerdere functionele eenheden, speculatieve executie. Machinetaalprogramma s: instructies, adresseringsmethoden, procedure mechanisme. Excepties, supervisor mode, memory managment unit, virtualisatie. In het netwerkdeel behandelen we naast een uitgebreide introductie op alle lagen verder alleen de onderste netwerklagen. De netwerk-, transport- en hogere lagen worden in het vak NetComputing behandeld. Het netwerklagen model, introductie op alle netwerklagen. Fysieke laag: communicatie capaciteit, transmissie media, (mobiele) telefoonsysteem. Datalink laag: fouten controle, flow control, sliding window protocollen. Tanenbaum, Structured Computer Organization (5), Prentice Hall, Tanenbaum, Computer Networks (4), Prentice Hall, Werkvormen Hoorcollege 4 uren, verroosterd practicum 2 uren, practicum 3 uren, zelfwerkzaamheid (totaal) 80 uur Schriftelijk tentamen en practicum verslagen. 10

12 Computer Graphics 8 Computer Graphics Positionering van het vak Jaar 3. Omvang 5 EC. Doelstelling Presentatie van de basisbegrippen op hard- en software niveau in ontwerp, implementatie en gebruik van grafische systemen en algoritmen. Bevorderen van inzicht in de werking van grafische systemen, de wiskundige modellering van grafische operaties, ontwerp van grafische algoritmen en hun implementatie. Voorkennis Lineaire algebra (i.h.b. matrix-vector rekening). Analyse/numerieke wiskunde: integreren en differentiëren van functies. Dwarsverbanden Beeldbewerking, computer vision, wetenschappelijke visualisatie, meetkundige algoritmen, objectgeörienteerde technieken. Eindtermen De student: bezit kennis van de basisbegrippen van grafische systemen (raster- en vectorgraphics, grafische pijplijn) bezit kennis van elementaire grafische algoritmen (rasterisatie, transformaties, viewing, zichtbaarheid, ray tracing), object representaties (polyhedra, krommen en oppervlakken, procedureel), en modellen (belichting, kleur). bezit kennis van de elementaire analyse en lineaire algebra benodigd voor de analyse van grafische algoritmen (vector- en matrixrekening, analyse van functies van één of meer variabelen) bezit vaardigheid in de implementatie van eenvoudige grafische algoritmen m.b.v. OpenGL bezit vaardigheid in het samenwerken met medestudenten in het uitvoeren van praktikumopdrachten bezit vaardigheid in het verslag doen van praktikumopdrachten Onderwijsvormen Een mengvorm van hoorcollege (2u p.w.) en verplicht practicum (6u p.w.), totaal 56u. Dit bestaat uit een aantal sessies met opdrachten. Zelfwerkzaamheid totaal 84u. Weekschema week onderwerp 1 Overzicht grafische systemen; Bresenham lijn en cirkelalgoritmen; Primitieven, attributen, 2D transformaties. 2 2D windowing en clipping; 3D object representaties; generatie van krommen en oppervlakken, splines. 3 3D transformaties; 3D viewing; perspectief. 4 Hidden line/surface eliminatie. 5 Belichtingsmodellen, shading; Kleurmodellen. 6 Ray tracing; Radiosity. 7 Procedurele objectrepresentaties (fractalen, shape grammars). Beoordeling vindt plaats op basis van een schriftelijk tentamen (gesloten boek) en het praktikum. Het eindcijfer wordt als volgt bepaald: (2 tentamencijfer + 1 praktikumcijfer)/3. Tentamen- en practicumcijfer moeten beide minimaal een 5 zijn. 11

13 Computer Graphics De cursus wordt gegeven aan de hand van: 1. D.D. Hearn & M.P. Baker, "Computer Graphics with OpenGL, 3/E", 3rd ed., 2004, Prentice-Hall, ISBN Syllabus Lab Sessions Computer Graphics. 12

14 Concurrency 9 Concurrency Positionering van het vak Jaar 3. Onderdeel van de Minor Computing Science. Studielast 5 EC. Doelstelling en eindtermen Het in grote lijnen doorgronden van de werking en opbouw van Operating Systems. Voorkennis Computerarchitectuur en Netwerken Inhoud Het vak Concurrency heeft als doelstelling begrip en vaardigheden aan te leren die noodzakelijk zijn voor geavanceerde vormen van thread programming, voor gedistrueerde berekeningen, voor communicatie tussen processen of processoren, en voor het ingrijpen in het operating system. Het gaat hierbij primair om de samenwerking van sequentiële processen met of zonder gemeenschappelijk geheugen. Dit kan een groot aantal computers in een wereldwijd netwerk betreffen, of een beperkt aantal processoren in één computer, of een aantal verschillende processen dat schijnbaar gelijktijdig op één processor geëxecuteerd wordt. Het gaat er steeds weer om programma s te ontwerpen zodat deze processen een bepaalde taak op de juiste wijze gecoördineerd uitvoeren. Problemen hierbij zijn ondermeer: wederzijdse uitsluiting; ondeelbare acties; deadlock; fairness; gedistribueerde systemen. Bruikbare mechanismen zijn seinpalen (semaforen); conditievariabelen; communicatie door boodschappen, asynchroon en synchroon; remote procedure call; rendezvous. Het vak bouwt voort op Programmacorrectheid, is complementair met Parallel Computing en Operating Systems, en is voorbereidend voor de mastervakken Automated Reasoning en Distributed Systems. Diktaat Concurrent Programming (W.H. Hesselink, 2004) Werkvormen hoorcollege 2 uren, werkcollege 2 uren, practicum 6 uren. Schriftelijk tentamen. Weekschema 1. Introductie 2. Busy waiting 3. Barriers 4. Semaforen 5. Java 6. Posix threads 7. Message passing 13

15 Discrete Structuren 10 Discrete Structuren Positionering Jaar 1. 5 EC. Voorkennis Logica (1e jaar, 1e semester). Doelstelling Doel van deze cursus is de student bekend en vertrouwd te maken met een aantal basisbegrippen uit de discrete wiskunde die gebruikt worden om op abstract niveau de werking van computers en programmatuur te beschrijven en te begrijpen. Speciale nadruk wordt gelegd op wiskundige bewijzen, als correcte redeneermethode over wiskundige begrippen en uitspraken. Eindtermen De student heeft kennis van en inzicht in een aantal begrippen uit de verzamelingenleer en de discrete wiskunde: verzameling, functie, relatie, kardinaliteit, gehele en rationale getallen, graaf, boom, ordening, Boole-algebra; kan bewijzen opstellen van eenvoudige eigenschappen van deze begrippen; is bekend met diverse bewijsvormen, zoals bewijs uit het ongerijmde en bewijs met volledige inductie; kan eenvoudige recurrente betrekkingen oplossen, bv. de rij van Fibonacci; heeft inzicht in het verband tussen de propositielogica en de Boole-algebra, en kan beide toepassen bij het analyseren en ontwerpen van eenvoudige logische netwerken. Onderwerpen Elementaire getaltheorie: deelbaarheid, priemgetallen, ggd, kgv. Elementaire verzamelingenleer: verzameling-notatie, doorsnede, vereniging, complement, verband met propositionele connectieven, cartesisch product, eindige kardinaliteit, paradox van Russell, relaties, functies (injectief, surjectief, bijectief). Oneindigheid: definitie van gelijkmachtigheid en aftelbaarheid, aftelbaarheid van de verzameling der rationale getallen, diagonaalmethode van Cantor. Relaties: eigenschappen (reflexief, symmetrisch, transitief, antisymmetrisch, lineair, functioneel), equivalentierelaties, equivalentieklassen, partities, partiële ordeningen, grootste / kleinste / maximaal / minimaal element, kleinste bovengrens, grootste benedengrens. Wiskundige bewijzen: rol van logische redeneerprincipes, bewijzen uit het ongerijmde (irrationaliteit van 2, oneindigheid van het aantal priemgetallen), bewijzen met volledige inductie. Recurrente betrekkingen: oplossen van lineaire rcurrenties van diepte 2. Grafen: knopen en kanten, gericht en ongericht, paden, samenhang, graad, ingraad, uitgraad, isomorfie, Eulerpaden, bomen, opspannende bomen. Boole-algebra s: atomen, Boole se expressies, logische netwerken. Onderwijsvormen Per week 4 uur hoorcollege en 4 uur werkcollege. Schriftelijk tentamen. Kenneth A. Ross & Charles R.B. Wright, Discrete Mathematics (of een vergelijkbaar leerboek) Aanvullende syllabus 14

16 Functioneel Programmeren 11 Functioneel Programmeren Positionering van het vak Jaar 2. Omvang 5 EC. Doelstelling Een programma in een functionele programmeertaal kan ruwweg tien keer zo kort zijn als een imperatief programma met dezelfde functionaliteit. De executiesnelheid is echter minder. Functionele talen zijn bij uitstek geschikt voor algoritme-ontwikkeling en "rapid prototyping". In een functionele taal heeft een variabele binnen zijn scope overal dezelfde betekenis (referential transparency). Hierdoor zijn functionele programma s relatief gemakkelijk te analyseren. In Haskell en sommige andere functionele talen wordt de waarde van een expressie pas berekend als dat nodig is (lazy evaluation). Dit maakt het mogelijk met oneindige datastructuren te werken (b.v. de lijst van alle priemgetallen). Functionele talen zijn gebaseerd op het gebruik van functies die desgewenst functies als argument kunnen hebben en functies als resultaat kunnen opleveren. De typering van een functie of expressie is dus van groot belang. Het doel van de cursus is, dat je een scala van functionele programma s leert ontwerpen en analyseren, waarbij ook inzicht in de efficiëntie en in algemene typeringsaspecten van belang is. Voorkennis Logica, discrete structuren Dwarsverbanden Automaten. Eindtermen De student: leert een scala aan functionele programma s ontwerpen leert functionele programma s analyseren verkrijgt inzicht in de efficiëntie van functionele programma s verkrijgt inzicht in de algemene typeringsaspecten van functionele programma s Onderwijsvormen Practicum en werkcolleges; indien nodig hoorcollegesessies. De nadruk bij dit vak ligt sterk op zelfstudie. Weekschema week onderwerp 1 Ch. 1 t/m Ch. 7 uit het cursusboek met de nadruk op de praktijk van Haskell plus standaardfuncties. 2 In aanvulling op de praktijkgerichte zelfstudiestof van cursusweek 1: par (pp ), nogmaals over lijstcomprehensie. Verder op theorieniveau: Ch. 8, met name m.b.t. inductie op lijsten, en het stukje uit par (p. 139) over extensionaliteit. 3 Ch. 9, Ch. 10 en Ch Oneindige lijsten en lazy evaluation: Ch. 17, alles behalve par. 17.5, par en par Aanvullende tekst over "sparser"("simple parsers") als opstap naar par over parsers en parser combinators. 5 Ch. 14, enkel: par. 14.1, 14.2, 14.3, uit Ch. 17: alsnog par Uit Ch. 12, "Overloading and Type classes", enkel: par. 12.1, par en par t/m Ord, Uit Ch. 19, "Complexity", enkel: par. 19.1, par en par t/m fibs. Bovendien, bij wijze van herhaling: Ch Algehele theorie, mede opgaven-gerelateerd, over "(line-by-line) calculations", zoals die in het cursusboek te vinden is op de volgende pagina s: 17 18, 23 24, 37, 41, 60 61, 255, , ,

17 Functioneel Programmeren Practicumopdrachten en tentamen. Het eindcijfer is een gewogen gemiddelde van het practicumeindcijfer en het tentamencijfer. Als randvoorwaarde voor een voldoende eindcijfer gelden tevoren meegedeelde ondergrenzen. "Haskell: the craft of functional programming"van Simon Thompson (Addison-Wesley, 2nd ed., first published 1999, ISBN ). Extra materiaal betreft een tekst over "sparsers", of wordt aangeboden via het web. 16

18 Imperatief Programmeren 12 Imperatief Programmeren Positionering van het vak Jaar 1, 1e semester. Omvang 5 EC. Inleiding Het vak Imperatief Programmeren vormt samen met de vakken Objectgeoriënteerd Programmeren A en Objectgeoriënteerd Programmeren B de brede basiscursus imperatief en objectgeoriënteerd programmeren. In deze eerste cursus komen de gebruikelijke controlestructuren uit imperatieve talen aan de orde (keuze, herhaling, recursie); methoden worden in eerste instantie geïntroduceerd als mechanisme om structuur aan te brengen in het programma. Omdat de programma s worden genoteerd in Java, zal er ook aandacht zijn voor objecten; klasse-hiërarchieën en overerving vallen buiten het bereik van dit vak. Omdat dit het eerste vak is dat de studenten volgen, wordt er ook enige aandacht besteed aan het practicumsysteem en de daarop aanwezige (standaard) programmatuur. Doelstelling De bedoeling van dit vak is om een begin te maken met het ontwikkelen van de vaardigheid van studenten om vanuit een (informele) probleemstelling te komen tot een correct programma. Naast het behandelen van de syntax en semantiek van een aantal constructies uit de taal java, is er expliciet aandacht voor probleem-oplossen: hoe kom je van een vraagstelling tot een algoritme/programma in java. Voorkennis Als voorkennis wordt niet anders verondersteld dan de verplichte stof uit het profiel Natuur en Gezondheid uit de tweede fase van het vwo (of daarmee vergelijkbaar). In het bijzonder zal enige vertrouwdheid met onderwerpen uit het wiskunde-programma nodig zijn. Einddoelen De student is in staat om op confortabele manier om te gaan met het practicumsysteem en de daarop aanwezige (standaard) programmatuur (Linux, emacs, javac, java) De student kent de begrippen variabele en toekenning; De student heeft een (informele) notie van het begrip toestand en kan aangeven hoe een opeenvolging van toekenningen de toestand verandert. De student kent de basistypen in java en de onderlinge verhoudingen tussen deze typen; De student kent de syntax en semantiek van de java-constructies if, for, while, do; De student kent één- en meerdimensionale arrays; De student kent de begrippen type en variabele; de student kent de begrippen klasse en object; De student kent het begrip methode en kent het mechanisme van parameteroverdracht in java; De student kent het begrip recursie en weet dit mechanisme in te zetten; De student kan de orde van tijdcomplexiteit van een programma met herhalingsstructuren aangeven en beargumenteren; De student is in staat om op adequate wijze gebruik te maken van de online API-documentatie van java, voorzover dit behandelde klassen betreft; De student kan een probleemstelling herformuleren tot een programmeerprobleem (modelleren); De student kan helder verslag doen van het traject van een (informele) probleemstelling tot de uitwerking in de vorm van een java-programma. Werkvormen Hoorcollege Tijdens de hoorcolleges worden systematisch constructies uit de taal java gepresenteerd, steeds geïnpireerd vanuit een probleemstelling. Werkcollege Tijdens het werkcollege krijgen de deelnemers de gelegenheid om onder begeleiding van een docent de leerstof te verwerken aan de hand van min of meer elementaire oefeningen. Practicum Daar waar het werkcollege bedoeld is om elementaire vaardigheden te ontwikkelen is het practicum bedoeld om de diverse vaardigheden te integreren en toe te passen in iets complexe- 17

19 Imperatief Programmeren re probleemstellingen. Verder zal bij een aantal problemen de gevonden oplossing moeten worden gepresenteerd in een (kort) verslag. Zelfwerkzaamheid keuzeopdracht. Per week in de collegeperiode 7 uur met daarna 20 uur voor de afsluitende Walter Savitch, Absolute Java 3e ISBN 13: ISBN 10: Collegeschema Hoorcollege twee uur, werkcollege twee uur, practicum twee per week. week onderwerp 1 Wat is programmeren?; editen, compileren, uitvoeren; Het practicum-systeem: Linux, emacs, javac, java; athena; (basis-)structuur van een javaprogramma; 2 Het type int; variabelen, toekenning en sequentie; in- en uitvoer met Extractor; het if-statement. 3 De primitieve types in java; operatoren; type-casting; de klasse Math; de klasse String; (statische) methoden met (primitieve) parameters; parameter-overdracht. 4 Het for-statement; arrays. 5 Klassen en objecten; de overeenkomst met typen en variabelen; objecten als bundeling van data-elementen en operatoren (methoden). 6 Het while-statement; het do - while statement; oneindige herhaling; het break-commando. 7 Recursie: recursieve functies uit de wiskunde; generalisatie; recursieve oplossingen bij array-problemen. 8 Complexiteit van algoritmen: tel het aantal elementaire operaties dat het programma (maximaal) moet uitvoeren om de oplossing te berekenen (als functie van de lengte van de invoer). Elke week is er een verzameling opgaven die op het practicumsysteem uitgewerkt moeten worden. De uitwerkingen moeten voor het verstrijken van de deadline door het electronisch controle systeem zijn geaccepteerd. De geaccepteerde uitwerkingen worden van commentaar voorzien; er worden geen beoordelingen gegeven. Bij een aantal opgaven moeten de studenten (in tweetallen) een schriftelijk verslag maken; dit verslag wordt besproken met en beoordeeld door een van de begeleiders. Tweemaal wordt er een verplicht individueel toetspracticum georganiseerd, eenmaal halverwege en eenmaal aan het eind van de college periode. De ingeleverde werkstukken worden door de begeleiders voorzien van een beoordeling. De afsluiting wordt gevormd door een wat grotere programmeeropdracht (keuzeopdracht) die individueel wordt uitgewerkt en wordt nabesproken met een begeleider. Deze keuzeopdracht valt buiten de collegeperiode. De eindbeoordeling wordt gevormd door een gewogen gemiddelde van de gegeven beoordelingen. Een student die één of meer van de genoemde onderdelen heeft gemist krijgt geen voldoende beoordeling. Door middel van een tentamen krijgt zo n student alsnog de mogelijkheid dit vak met een voldoende af te sluiten. 18

20 Inleiding Informatiesystemen 13 Inleiding Informatiesystemen Positionering van het vak Jaar 2, omvang 5 EC. Voorkennis Gewenst: Objectgeorienteerd Programmeren Doelstellingen De student leert een database ontwerpen en implementeren met behulp van een database management system (DBMS). Hij kan queries en transacties plegen met behulp van Structured Query Language (SQL). Hij heeft kennis gemaakt met enkele algoritmen en datastructuren die het DBMS daartoe inzet. Een praktisch doel is het leren samenwerken met een partner uit een ander soort opleiding. Eindtermen Inzicht verkrijgen in het ontwerpen en het gebruik van (relationele) databases Vaardigheid verkrijgen in de (Extended) Entity-Relationship methode van analyse en ontwerp van een database Vaardigheid verkrijgen in het opstellen van vragen en transacties in de taal SQL Kennis opdoen van onderliggende theorie: functionele afhankelijkheden, normaalvormen, normalisatie Kennis van het netwerkmodel (legacy software) Kennis van in het DBMS gebruikte datastructuren: hashtables, indexen, B + -bomen Kennis van concurrency control in een DBMS: locking, timestamps Leren samenwerken met studenten van een andere opleiding (TBK/TM) Onderwerpen week 1 week 2 week 3 week 4 week 5 week 6 week 7 week 8 overview databases; systeem architectuur; begin ER modelling ER modelling; EER modelling; UML notatie; relationele model, integriteits constraints afbeelden van EER op het relationele model; SQL 2 (schema definitie) SQL 2 (constraints, queries) SQL 2 (asserties, views, embedded SQL) documentatie eisen vanaf dit punt is de stof alleen voor informatici functionele afhankelijkheden en normaalvormen; relatie decompositie netwerk model; data opslag, hashing; index structuren transaction processing; concurrency control; gedistribueerde databases Onderwijsvormen Per week 4 uur hoorcollege, eerste 4 weken 2 uur werkcollege, laatste 4 weken 2 uur verroosterd practicum. Zelfwerkzaamheid totaal 92 uur. Het eindcijfer is, onder voorwaarde een als voldoende beoordeeld practicum, het cijfer van het schriftelijk tentamen. De cursus wordt gegeven aan de hand van R. Elmasri en S. B. Navathe, Fundamentals of Database Systems, 4th Edition, Addison Wesley,