Основы алгоритмизации и программирования

Тема 1. Основные принципы алгоритмизации и программирования

• Лекция 1. Основные понятия алгоритмизации
  Понятие алгоритма. Свойства алгоритма. Формы записи алгоритмов. Общие принципы построения алгоритмов. Определение сложности работы алгоритмов.
• Лекция 2. Основные алгоритмические конструкции
  Линейные, разветвляющиеся, циклические алгоритмы. Программы для графического отображения алгоритмов.

• Лекции 3 и 4. Логические основы алгоритмизации (4 часа)
  Основы алгебры логики. Логические операции с высказываниями: конъюнкция, дизъюнкция, инверсия. Законы логических операций. Таблицы истинности.

• Лабораторная работа 1
  Разработка алгоритмов для конкретных задач.

• Лабораторная работа 2
  Использование программ для графического отображения алгоритмов.
• Лабораторная работа 3
  Определение сложности работы алгоритмов.

Тема 2. Языки и методы программирования

• Лекция 1. Языки и системы программирования
  Эволюция и классификация языков программирования. Компиляция и интерпретация. Понятие системы программирования. Исходный, объектный и загрузочный модули. IDE (Visual Studio Code).
• Лекция 2. Методы программирования и SDLC
  Структурный, модульный, объектно-ориентированный методы. Общие принципы разработки ПО. Жизненный цикл программного обеспечения. Типы приложений.

Тема 3. Программирование на Python (Python Basics)

• Лекция 1. Синтаксис, переменные и типы данных
  Лексика, отступы, идентификаторы, ключевые слова; простые типы (int, float, str, bool, None); операторы и приоритет; параллель Go — статическая типизация, фиксированные размеры целых.
• Лекция 2. Управляющие конструкции и ввод-вывод
  if/elif/else, тернарный, match; while, for + range; break/continue/else; input / print; в Go — if с инициализацией, switch, for как единственный цикл.
• Лекция 3. Коллекции: списки, кортежи, словари, множества
  Списки и генераторы списков, кортежи и распаковка, словари (get/setdefault/defaultdict/Counter), множества и математические операции; в Go — slices, maps, structs, map[T]struct{} как set.

• Лекция 4. Машинное представление: числа, кодировки, байты
  Системы счисления, дополнительный код, IEEE 754; ASCII/Unicode/UTF-8/UTF-16; bytes/bytearray/memoryview в Python; string/[]byte/rune в Go.

• Лабораторная работа 1
  Работа в среде программирования. Реализация построенных алгоритмов.

• Лабораторная работа 2 (4 часа)
  Составление программ линейной структуры. Составление программ разветвляющейся структуры.
• Лабораторная работа 3 (4 часа)
  Составление программ циклической структуры. Обработка одномерных и двумерных массивов.
• Лабораторная работа 4
  Работа со строковыми переменными. Работа с данными типа множество.

Тема 4. Подпрограммы и работа с файлами

• Лекция 1. Функции и область видимости
  Подпрограммы; def; аргументы (позиционные, именованные, *args/**kwargs, default); LEGB; global/nonlocal; lambda, замыкания; передача по ссылке/значению; в Go — multiple return, variadic, functional options.
• Лекция 2. Строки и рекурсия
  Методы строк, f-strings, кодировки; рекурсия (факториал, Фибоначчи, бинарный поиск, обход дерева), мемоизация, ограничения стека.
• Лекция 3. Работа с файлами и форматами данных
  Открытие/закрытие (with/defer), pathlib vs os.path, обход каталогов; форматы CSV/JSON/YAML/TOML/INI; pickle и его опасности.

• Лекция 4. Бинарные файлы и произвольный доступ
  seek/tell, struct (Python) и encoding/binary (Go), чтение заголовка WAV, mmap для больших файлов.

• Лабораторная работа 1 (4 часа)
  Организация и использование процедур.

• Лабораторная работа 2 (4 часа)
  Организация и использование функций.
• Лабораторная работа 3 (4 часа)
  Работа с файлами последовательного и произвольного доступа.

Тема 5. Библиотеки и модули

• Лекция 1. Модули, пакеты и управление зависимостями (4 часа)
  Модули и пакеты Python (__init__.py, __main__.py, if __name__ == "__main__"); sys.path; pip и современный uv; pyproject.toml, lock-файлы; виртуальные окружения; в Go — go mod, go.sum, vendoring; FFI через ctypes и cgo.

• Лабораторная работа 1 (4 часа)
  Программирование модуля. Создание библиотеки подпрограмм.

Тема 6. Основные принципы объектно-ориентированного программирования

• Лекция 1. Базовые понятия ООП. Инкапсуляция, наследование, полиморфизм
  История ООП. Класс, объект, интерфейс. Принципы инкапсуляции, наследования, полиморфизма. Реализация ООП в Python и Go.
• Лекция 2. Событийно-управляемая модель и компонентно-ориентированный подход
  Генераторы и yield в Python, asyncio. Горутины и каналы в Go. Компонентно-ориентированное программирование.
• Лекция 3. SOLID-принципы
  SRP, OCP, LSP, ISP, DIP — антипримеры и рефакторинг на Python и Go. Связь с шаблонами проектирования.

Тема 7. Среда разработки: Visual Studio Code

• Лекция 1. VS Code: установка, расширения, отладка
  Переносной режим, русификация, расширение Python (Pylance, Ruff, debugpy), расширение Go (gopls, dlv), горячие клавиши.
• Лекция 2. Параметры командной строки
  sys.argv и os.Args, argparse/typer, flag/cobra, отладка с args в launch.json.

• Лекция 3. Ошибки, исключения и декораторы
  try/except/finally, raise from, собственные исключения, декораторы; error как значение в Go, errors.Is/As, panic/recover, middleware.

• Лабораторная работа 1 (10 часов)
  Создание простого проекта по индивидуальным заданиям.

Тема 8. Этапы разработки приложения

• Лекция 1. GUI на Tkinter
  Встроенный модуль tkinter, виджеты, упаковщики (pack/grid/place), события, ttk. Параллель: Fyne в Go.
• Лекция 2. GUI на PyQt и Qt Designer
  PyQt6/PySide6, визуальный редактор Qt Designer, сигналы и слоты, .ui-файлы.
• Лекция 3. Web-обёртка как UI: pywebview, CEF Python, Wails
  Встроенный браузер как окно приложения, биндинги Python/Go ↔ JavaScript.

Тема 9. Иерархия классов

• Лекция 1. Стандартная библиотека Python и Go
  Встроенные функции, основные модули sys, os, datetime, collections, contextlib, re, json, sqlite3; параллели в Go.

• Лекция 2. Шаблоны проектирования (4 часа)
  Порождающие, структурные, поведенческие шаблоны с примерами на Python и Go.

• Лабораторная работа 1 (6 часов)
  Создание объектно-ориентированного приложения по индивидуальным заданиям.

Тема 10. Стандартные модули Python

• Лекция 1. HTTP-клиент и HTTP-сервер
  urllib, requests, net/http в Go.
• Лекция 2. Регулярные выражения
  Модуль re в Python, regexp в Go.
• Лекция 3. SQLite
  Встраиваемая БД, защита от SQL-инъекций, миграции.

• Лекция 4. Конкурентность и потоки
  GIL, threading, asyncio, горутины и каналы в Go.

• Лабораторная работа 1 (4 часа)
  Создание проекта с использованием компонентов для работы с текстом.

• Лабораторная работа 2 (6 часов)
  Создание проекта с использованием компонентов стандартных диалогов и системы меню.

Тема 11. Разработка приложений

• Лекция 1. Логирование
  Модуль logging в Python, log/slog в Go.
• Лекция 2. Django — основы фреймворка
  MVT, модели и миграции, ORM, маршруты, views, шаблоны, готовая админка.
• Лекция 3. Django — формы, сигналы и REST API
  ModelForm, аутентификация, сигналы, DRF, JWT.

• Лекция 4. Компиляция в standalone
  PyInstaller, Nuitka, Briefcase для Python; go build и кросс-компиляция; Docker.

• Лабораторная работа 1 (4 часа)
  Разработка оконного приложения.

• Лабораторная работа 2 (4 часа)
  Разработка оконного приложения с несколькими формами.

Тема 12. Качество кода и тестирование

• Лекция 1. Качество кода и тестирование
  unittest и pytest в Python, встроенный testing в Go, параметризация, fixtures, табличные тесты, покрытие.

• Лекция 2. Продвинутое тестирование
  Моки (unittest.mock, gomock), property-based (Hypothesis, rapid), интеграционные тесты с testcontainers, линтеры/security-сканеры/coverage gates в CI.

• Лабораторная работа 2 (4 часа)
  Оформление, отладка кода программы.

Тема 13. Основы Go (Golang Basics)

• Лекция 1. Знакомство с Go
  История, установка, go mod, первая программа, инструментарий (gofmt, golangci-lint, VS Code).
• Лекция 2. Переменные, типы и управляющие конструкции
  var/const/iota, базовые типы, if/for/switch, defer, указатели.
• Лекция 3. Функции, ошибки и panic/recover
  Multiple return, variadic, functional options, error как значение, errors.Is/errors.As.
• Лекция 4. Композитные типы
  Массивы, срезы (slice header), карты, структуры, теги, embedding.
• Лекция 5. Методы и интерфейсы
  Receiver, structural typing, any, type switch, канонические интерфейсы stdlib, дженерики.
• Лекция 6. Пакеты и тестирование
  internal/, go mod, go.sum, testing, табличные тесты, бенчмарки, fuzz.

Тема 14. Продвинутый Go (Golang Advanced)

• Лекция 1. Конкурентность
  Горутины, каналы, select, sync.WaitGroup/Mutex/Once, sync/atomic, worker pool, fan-in/fan-out, pipeline.
• Лекция 2. Context
  context.Context, WithCancel/WithTimeout/WithDeadline/WithValue, распространение и отмена.
• Лекция 3. HTTP-клиент и HTTP-сервер
  net/http, production-клиент с Timeout, роутинг Go 1.22+, middleware, graceful shutdown.
• Лекция 4. Файлы, JSON и БД
  os/io/bufio, embed.FS, encoding/json с тегами, database/sql, транзакции.
• Лекция 5. Бенчмарки и pprof
  Benchmark*, benchstat, pprof, net/http/pprof, -race, escape analysis, sync.Pool.

Задание на практику — большой сквозной проект «распределённая система оплаты услуг» с GUI, HTTP, БД, логированием и тестами.

Дополнительно: шпаргалка по типам и scope, системы контроля версий и Git.

Экзаменационные билеты