11. Как можно выделить память?

Статическое выделение памяти: пространство для объектов создаётся в области хранения данных кода программы в момент компиляции; время жизни таких объектов совпадает со временем жизни этого кода. static int arr[5];

Автоматическое выделение памяти: объекты можно временно хранить в стеке; эта память затем автоматически освобождается и может быть использована снова, после того, как программа выходит из блока, использующего её. int arr[5]; //в теле функции/метода

Динамическое выделение памяти: блоки памяти нужного размера могут запрашиваться во время выполнения программы с помощью библиотечных функций malloc, realloc и free из области памяти, называемой кучей. Эти блоки освобождаются и могут быть использованы снова после вызова для них функции free. int *arr = new int[5];

_______________________________________________________________________________

12. Как можно освободить память?

С помощью free(delete).

13. Как проверить, что память выделилась?

Пример: … int arr*; arr=(int*)malloc(ArSize*sizeof(int*)); for(i=0;i<ArSize;i++) arr=(int)malloc(ArSize*sizeof(int)); …

if(arr==0) //проверяем, выделилась ли память

альтернативный способ: if(arr==NULL)

malloc возвращает пустой указатель на выделенное пространство или NULL, если недостаточно доступной памяти.

_______________________________________________________________________________

14. Как создать массив на стеке? Любой ли массив можно создать на стеке?

Int arr[10];

Создали массив из 10 целочисленных элементов.

Размер массива ограничивается физической памятью компьютера.

________________________________________________________________________________

15. Что такое "выделение памяти в куче"?

Ку́ча — структура данных, с помощью которой реализована динамически распределяемая память приложения. Память в куче используется для размещения объектов, динамически созданных программой.

В любой момент времени существования кучи вся память, на которой работает куча, разделена на занятую и свободную. Занятая память использована под размещение объектов, уже созданных и ещё не освобождённых к этому моменту времени. Из объёма свободной памяти можно выделять память под новые объекты.

Int* p = new int[s]; - выделение памяти в куче Delete[] p; - удаление данных из кучи

______________________________________________________________________________

16. Как получить значение, на которое указывает указатель? Как называется эта операция?

Получить само значение переменной, на который указывает указатель, можно только выполнив операцию разыменовывания *.

int a = 3; int *p = &a; //объявили, создали, и инициализировали объект

______________________________________________________________________________

17. Какой тип получается при взятии адреса переменной?

&a - получение указателя (взятие адреса) тип - *тип_переменной_а (указатель на тип переменной а)

_______________________________________________________________________________

18. Напишите функцию swap, меняющую значения двух переменных.

Void swap (int &a, int &b) { int t=a; a=b; b=t; }

19. Что такое передача аргументов по ссылке и по значению?

Если мы передаем переменную по значению, то в функции используется копия этой самой переменной. Для передачи по значению пишем просто void f (int a)

Если мы передаем переменную по ссылке, то в функции мы работаем с самой переменной. Для передачи по ссылке пишем void g (int& a)

______________________________________________________________________________

Ввод-вывод¶

1. Какие функции для форматированного ввода из файла Вы знаете?

FILE *f; f=fopen(f"file.txt", "r"); fscanf(f, “%d”, &i); fclose(f);

_______________________________________________________________________________

2. Какие функции для форматированного вывода в файл Вы знаете?

FILE *f; f=fopen("file.txt", "w"); fprintf(f, “%d”, i); fclose(f);

_______________________________________________________________________________

3. Какие функции для форматированного чтения из стандартного потока ввода Вы знаете?

Считать из стандартного потока ввода целочисленную переменную i: C: scanf("%d", &i); C++: cin>>i;

_______________________________________________________________________________

4. Какие функции для форматированного вывода в стандартный поток вывода Вы знаете?

Вывести в стандартный поток вывода целочисленную переменную i: C: printf("%d", i); C++: cout<<i;

_______________________________________________________________________________

5. Как прочитать один символ из стандартного потока ввода?

char a=getchar(); char b=cin.get();

_______________________________________________________________________________

6. Как открыть файл для записи?

f=fopen("file.txt", "w");

_______________________________________________________________________________

7. Как закрыть файл после завершения записи?

fclose(f);

8. Как считать строку?

Char char_temp=getchar(); For (int i=0; char_temp!= " "; i++) {str[i]=char_temp; char_temp=getchar();}

9. Как вывести строку?

For (int i=0; i<len; i++) { char_temp=str[i]; printf("%c", i);}

_______________________________________________________________________________

Общее по алгоритмам¶

1. Какие нотации используют для обозначения сложности алгоритмов?

O(n) – где n указывает, сколько необходимо выполнить. Оценка сверху

Ө(n) – оценка сложности алгоритма с обоих сторон

_______________________________________________________________________________

2. Затраты каких ресурсов обычно меряют при оценке сложности?

Алгоритмы оцениваются по скорости выполнения и эффективности использования памяти

_______________________________________________________________________________

2. Может ли алгоритм со сложностью O(n²) работать в практической задаче быстрее, чем алгоритм со сложностью O(n lоgn)?

Может. Пример: быстрая сортировка (nlogn) и сортировка пузырьком (n²) при отсортированном массиве

_______________________________________________________________________________

2. Что такое рекурсия?

В программировании рекурсия — вызов функции (процедуры) из неё же самой.

_______________________________________________________________________________

2. Какую опасность несет рекурсия?

Наиболее очевидная опасность рекурсии заключается в бесконечной рекурсии.

Другая опасность рекурсии заключается в потерях памяти. При каждом вызове подпрограммы, система выделяет память для локальных переменных новой процедуры.

_______________________________________________________________________________

2. Покажите на примере, как можно избавиться от рекурсии.

n-ое число Фиббоначи можно вычислять как рекурсивным методом (с помощью рекурсии подсчитывая предыдщее число), а можно обычным циклом, считая числа Фиббоначи, начиная с первого.

_______________________________________________________________________________

2. Оцените сложность алгоритма поиска простых чисел.

При простом переборе делителей O(n sqrt(n) ) задача сортировки - упорядочивание элементов массива по неубыванию

Сортировки¶

1. В чем заключается задача сортировки?

При простом переборе делителей O(n sqrt(n) ) задача сортировки - упорядочивание элементов массива по неубыванию (или какому-то иному признаку)

_______________________________________________________________________________

2. Какова наименьшая сложность алгоритма сортировки?

O (n log n)

_______________________________________________________________________________

3. Какова сложность алгоритма сортировки пузырьком?

O(n²)

_______________________________________________________________________________

4. Какова сложность алгоритма сортировки пузырьком в лучшем случае?

O (n) В том случае, когда массив уже отсортирован

_______________________________________________________________________________

5. Какова сложность алгоритма сортировки Шелла?

Зависит от последовательности, которая используется в сортировке. В среднем O(n^3/2) Последовательности и их сложность: Шелла: d₁=N/2 d_i=d_i-1/2 d_k=1 O(cn²) Хиббард: все (2ⁱ-1)/2 <= n/2 O(n^3/2) Пратт: все 2ⁱ*3^j<=n/2 O(n (log n)² )

_______________________________________________________________________________

6. Какова сложность алгоритма сортировки вставками?

O(n²)

_______________________________________________________________________________

7. Какова сложность алгоритма быстрой сортировки?

O(n log n) в среднем, O(n²) в худшем случае

8. Какие оптимизации быстрой сортировки Вы знаете?

• При выборе опорного элемента из данного диапазона случайным образом худший случай становится очень маловероятным и ожидаемое время выполнения алгоритма сортировки — O(n log n).

• Выбирать опорным элементом средний из трех (первого, среднего и последнего элементов). Такой выбор также направлен против худшего случая.

• Во избежание достижения опасной глубины рекурсии в худшем случае (или при приближении к нему) возможна модификация алгоритма, устраняющая одну ветвь рекурсии: вместо того, чтобы после разделения массива вызывать рекурсивно процедуру разделения для обоих найденных подмассивов, рекурсивный вызов делается только для меньшего подмассива, а больший обрабатывается в цикле в пределах этого же вызова процедуры. С точки зрения эффективности в среднем случае разницы практически нет: накладные расходы на дополнительный рекурсивный вызов и на организацию сравнения длин подмассивов и цикла — примерно одного порядка. Зато глубина рекурсии ни при каких обстоятельствах не превысит log²n, а в худшем случае вырожденного разделения она вообще будет не более 2 — вся обработка пройдёт в цикле первого уровня рекурсии.

• Разбивать массив не на две, а на три части

_______________________________________________________________________________

9. Какова сложность пирамидальной сортировки?

O(n log n)

_______________________________________________________________________________

10. Какова сложность сортировки слиянием?

O(n log n)

_______________________________________________________________________________

11. Какова сложность поразрядной сортировки?

O(n·k)

_______________________________________________________________________________

12. Что такое задача выбора (k-я порядковая статистика)? Какова ее сложность?

k-ой порядковой статистикой набора элементов линейно упорядоченного множества называется такой его элемент, который является k-ым элементом набора в порядке сортировки.

При реализации вместо рекурсивных вызовов изменяются границы поиска статистики во внешнем цикле. В коде счититаем, что процедура partition принимает массив и границы отрезка, который будет рассечён возвращает индекс опорного элемента.

int findOrderStatistic(int[] array, int k) { int left = 0, right = array.length; while (true) { int mid = partition(array, left, right); if (mid == k) array[mid]; else if (k < mid) right = mid; else { k -= mid + 1; left = mid + 1; } } }

Однако, если считать, что partition возвращает все элементы рассматриваемого отрезка с равной вероятностью, то можно оценить матожидание времени работы как O(n).

13. Какова сложность алгоритма бинарного поиска?

При простом переборе делителей O(n sqrt(n) ) задача сортировки - упорядочивание элементов массива по неубыванию

_______________________________________________________________________________

14. Можно ли применить алгоритм бинарного поиска к списку?

Нельяз, т.к. в списке каждый элемент ссылки только на последующий элемент или на соседние элементы.

_______________________________________________________________________________

Структуры данных¶

1. Что такое структура?

Структура — конструкция программирования, позволяющая содержать в себе набор переменных различных типов, совокупность нескольких переменных, часто различных типов, сгруппированных под единым именем для удобства обращения.

_______________________________________________________________________________

2. Как выделить массив структур?

struct one_struct { int a; string b; }; one_struct* array_of_structs = new one_struct[n];

3. Что такое список?

Cпи́сок — структура данных, состоящая из узлов, каждый из которых содержит как собственно данные, так и одну или две ссылки («связки») на следующий и/или предыдущий узел списка.

_______________________________________________________________________________

4. Как устроен односвязный список?

Он состоит из узлов, которые содержат данные и ссылку на следующий узел списка (или предыдущий).

_______________________________________________________________________________

5. Что такое стек? Как он устроен, какие операции в нем есть?

Стек — структура данных, в которой доступ к элементам организован по принципу «последним пришёл — первым вышел». Чаще всего принцип работы стека сравнивают со стопкой тарелок: чтобы взять вторую сверху, нужно снять верхнюю.

Добавление элемента возможно только в вершину стека. Удаление элемента тоже возможно только из вершины стека, при этом второй сверху элемент становится верхним.

_______________________________________________________________________________