Дисциплина Алгоритмы и структуры данных изучается студентами всех специальностей факультета Прикладная информатика Кубанского государственного аграрного университета, но количество часов, отводимых учебным планом для каждой специальности, различно. Соответственно, на сайте размещены лекционные курсы дисциплины для каждой специальности факультета. Для специальности 230201.65 - "Информационные системы и технологии" объем лекционного курса составляет 38 часов, для 080801.65 - "Прикладная информатика (по областям)" - 34 часа, и для 080500.62 - "Бизнес-информатика" - 18 часов. Также на сайте можно посмотреть презентации лекционных материалов.
Компьютер - это машина, которая обрабатывает информацию. Информация – это данные, наделяемые определенным качественным содержанием (смыслом). Изучение науки об ЭВМ предполагает изучение того, каким образом структуры данных формируются внутри цифровой электронно-вычислительной машины (ЦЭВМ), как обрабатываются и могут эффективно использоваться для быстрого решения практических задач. Следовательно, для изучения учебной дисциплины "Алгоритмы и структуры данных" студенту особенно важно понять базовые, фундаментальные основы организации информации и алгоритмы результативной работы с ней.
Так как вычислительная техника базируется на изучении информации – структур данных, которым присваивается определенный смысл, то первый возникающий вопрос заключается в том, что такое информация. В этом контексте понятие "информация" в вычислительной технике сходно с понятием "слова" и структур из слов, которые наполнены конкретным смыслом. Это как в любом языке. Каждая буква алфавита любого языка в отдельности не несет в себе никакого содержания (смысла), а вот структуры из букв алфавита – слова уже наполнены глубоким смыслом. Из букв алфавита людьми по общепринятым правилам конструируются простые и сложные структуры (слова и предложения), наделяемые конкретным содержанием. Они и составляют основу информационного общения людей и накопления знаний - "работающих" на человека смысловых структур языка, позволяющих ему моделировать реальные процессы развития природы и общества, а путем практической проверки моделей познавать их, обеспечивая тем самым свою успешную адаптации к непрерывным изменениям среды обитания.
Базовой единицей информации, т.е. ее единственной "буквой" является бит, который может принимать два взаимоисключающих значения. Для представления двух возможных состояний некоторого бита используются двоичные цифры - нуль и единица. Если живое или неживое устройство может находиться более чем в двух состояниях, то тот факт, что оно находится в одном из этих состояний, уже требует нескольких битов информации.
Число битов, необходимых для кодирования символа (цифры или буквы) в конкретной ЦЭВМ, в большинстве таблиц кодировки равно восьми, и такая группа битов называется байтом.
Компьютерная память представляет собой совокупность битов, в любой момент функционирования в ЦЭВМ каждый из битов памяти имеет значение 0 или 1 (сброшен или установлен). Состояние бита называется его значением или содержимым.
Биты в памяти ЦЭВМ группируются в элементы большего размера, например в байты. Несколько байтов объединяются в группы, называемые словами (как в любом языке). Каждому байту назначается адрес (числовой код), идентифицирующий конкретный элемент памяти среди множества аналогичных элементов. Этот адрес называется ячейкой, а содержимое ячейки есть значение битов, которые ее составляют.
Итак, мы видим, что бит как первичный элемент данных в ЦЭВМ не имеет сам по себе конкретного смысла. Однако с некоторой конкретной битовой комбинацией или структурой битов (элементарных элементов позиционной двоичной системы счисления) может быть связано любое смысловое значение. Именно интерпретация битовой комбинации придает ей заданный смысл, т.е. делает ее информацией.
Метод интерпретации битовой информации часто называется типом данных. В силу использования различных систем счисления (как правило, кратных двоичной), разные ЦЭВМ имеет свой набор типов данных. Здесь важно осознавать роль, выполняемую спецификацией типа в языках высокого уровня. Именно посредством подобных объявлений программист указывает на то, каким образом содержимое памяти ЭВМ интерпретируется программой как разные классы данных. Эти объявления детерминируют объем памяти, необходимый для размещения отдельных элементов и структур из них, способ интерпретации их элементов и другие важные детали, необходимые для разработки эффективных алгоритмов и программ компьютерной обработки структур данных. Под компьютерной программой понимается алгоритм обработки данных, представленный в понятной исполнителю форме, т.е. ЦЭВМ. По существу объявления сообщают интерпретатору точное значение используемых символов машинных операций.
В лекционном материале дисциплины "Алгоритмы и структуры данных" авторы делают упор на освоение студентами теоретических основ построения базовых алгоритмов, представленных в псевдокоде. Это позволит студентам не только быстро освоить типовые структуры данных и эффективные алгоритмы их компьютерной обработки, но создаст добротный фундамент для научного просвещения их духа и реализации честолюбивых замыслов стать настоящими профессионалами в области перспективного научно-прикладного направления – информационные технологии (ИТ). Мы желаем им творческих успехов в этой весьма трудной, но архи важной для них самостоятельной работе накопления личного практического опыта успешной работы с алгоритмами обработки все более усложняющихся и структур данных (знаний).