
- •Теория алгоритмов
- •Введение
- •Пояснительная записка
- •Требования стандарта
- •Цели и задачи дисциплины
- •Организационно-методические указания
- •Объем дисциплины и виды учебной работы
- •Требования к уровню освоения содержания дисциплины в результате изучения дисциплины «Теория алгоритмов» студенты должны
- •Методические указания к изучению дисциплины
- •Методические рекомендации для преподавателя
- •Содержание разделов дисциплины
- •I. Алгоритмы. Вычислимые функции. Разрешимые и перечислимые множества.
- •II. Рекурсивные функции.
- •III. Эквивалентность различных уточнений понятия алгоритма.
- •IV. Нумерации.
- •V. Алгоритмически неразрешимые проблемы.
- •Темы лекционных и практических занятий Лекции
- •Практические занятия
- •Методические указания на формы конторля
- •Формы текущего, промежуточного и итогового контроля
- •Методические указания к самостоятельной работе студентов
- •Индивидуальные занятия
- •Примерная тематика курсовых работ
- •Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
- •Контрольные и самостоятельные работы
- •Контрольная работа №1
- •По теме «Примитивно рекурсивные функции, отношения и предикатыы»
- •Контрольная работа №2 по теме «Машина Тьюринга. Нормальный алгоритм Маркова»
- •Задачи для проверки остаточных знаний
- •Машина Тьюринга
- •Нумерация Клини и Поста
- •Тестовые задания
- •Вопросы к экзамену по курсу «Теория алгоритмов»
- •Список литературы
- •Дополнительная литература
Формы текущего, промежуточного и итогового контроля
Текущий контроль:
Самостоятельные работы
Индивидуальные задания
Опрос студентов
Промежуточный контроль:
Индивидуальная работа
Домашняя контрольная работа
Тестирование по курсу
Итоговый контроль:
Экзамен
Методические указания к самостоятельной работе студентов
Студенты испытывают некоторые проблемы в усвоении курса “Теория алгоритмов” в целом, а именно в усвоении подхода Тьюринга к формализации понятия алгоритма по причине того, что в настоящее время снизилось количество часов отводимых на аудиторную работу. Упор приходится делать на самостоятельную работу студентов.
В программе курса приведено минимально необходимое время для работы студента над темой. Самостоятельная работа включает в себя чтение лекций и рекомендованной литературы, решение задач домашнего задания, предлагаемого студентам на лекциях и практических занятиях, разбор проблемных ситуаций, написание курсовых работ. Руководство и контроль за самостоятельной работой студента осуществляется в форме индивидуальных, консультаций
Для активизации самостоятельной работы студентов и экономии времени отводимого на лекционный курс, ряд тем выносится на самостоятельное изучение. Самостоятельная работа со студентами проводится в часы самостоятельной работы в форме консультаций. Распределение часов руководства самостоятельной работой учитывает важность рассматриваемой темы и возможную сложность при освоении ее студентами.
Индивидуальные занятия
Индивидуальные занятия заключаются в самостоятельном выполнении студентами домашней контрольной работы, а также домашних заданий по соответствующим разделам дисциплины.
Темы курса, по которым предусмотрена домашняя контрольная работа:
Построение алгоритмов и их реализация в машине Тьюринга.
Примитивно рекурсивные функции.
Примитивно рекурсивные предикаты.
Примитивно рекурсивные отношения.
Примеры алгоритмов в математике.
Примерная тематика курсовых работ
Формальные грамматики. Классификация Хомского. Грамматики типа 2 и их использование при построении трансляторов.
Понятие неоднозначности в теории грамматик. Привести примеры неоднозначных грамматик и неоднозначного вывода в них.
Алгоритмические проблемы в теории грамматик.
Основная идея доказательства существования универсальной машины Тьюринга и блок-схема ее построения.
Общая схема доказательства эквивалентности машин Тьюринга и рекурсивных функций.
Связь формальных грамматик и конечных автоматов.
Сравнение сложности вычислений на одноленточной и многоленточной машинах Тьюринга на примере распознавания палиндромов в двухбуквенном алфавите.
Методические рекомендации по организации изучения дисциплины
Контрольные и самостоятельные работы
Контрольная работа №1
По теме «Примитивно рекурсивные функции, отношения и предикатыы»
ВАРИАНТ 1
Пусть f – примитивно рекурсивная n-местная функция, а n-местная функция g, такая, что "x1, x2, x3, x4,…, xnN g(x1, x2, x3, x4,…, xn)=f(x3, x1, x2, x4,…, xn). Докажите, что функция g примитивно рекурсивная.
Функция y=f(x) определена «с перебором случаев»:
Докажите, что функция y=f(x) примитивно рекурсивная.
Предикаты P(x) и Q(x) примитивно рекурсивны. Определим: (PQ)(x)P(x)Q(x) для всех xN, где логическая связка задана следующей таблицей истинности:
P |
Q |
PQ |
И |
И |
И |
И |
Л |
Л |
Л |
И |
Л |
Л |
Л |
И |
Докажите, что предикат (PQ)(x) тоже примитивно рекурсивный.
4. Определите последовательности, заданные по схеме рекурсии
a)
b)
ВАРИАНТ 2
Пусть f – примитивно рекурсивная 4-местная функция, а 7-местная функция g, такая, что "x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7N g(x1, x2, x3, x4, x5, x6, x7)=f(x2, x4, x4, x2). Докажите, что функция g примитивно рекурсивная.
Функция y=f(x) определена «с перебором случаев»:
Докажите, что функция y=f(x) примитивно рекурсивная.
3. Предикаты P(x) и Q(x) примитивно рекурсивны. Определим: (PQ)(x)P(x)Q(x) для всех xN, где логическая связка задана следующей таблицей истинности:
P |
Q |
PQ |
И |
И |
И |
И |
Л |
Л |
Л |
И |
И |
Л |
Л |
И |
Докажите, что предикат (PQ)(x) тоже примитивно рекурсивный.
Определите последовательности, заданные по схеме рекурсии
a)
b)