Программа и вопросы к гос.экзамену (специальность

ПРОГРАММА
ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА
специальность 1-31 03 07 - 01 – Прикладная информатика (программное
обеспечение компьютерных систем)
Предисловие
Подготовка к государственному экзамену по специальности предполагает
обзор и приведение в систему сведений и знаний, полученных студентами за
время учебы в университете. Каждый экзаменационный вопрос затрагивает
большой раздел или несколько разделов ранее изученных дисциплин. Отвечая
на вопросы госэкзамена, студент должен продемонстрировать грамотное
изложение соответствующего материала и свое видение того, какое место и
значение занимает этот материал во всем комплексе полученных знаний.
Представленная Программа подготовки к государственному экзамену по
специальности помимо экзаменационных вопросов содержит пояснения,
которые носят рекомендательный характер. Студент вправе изложить свое
понимание экзаменационного вопроса и свой личный взгляд на структуру и
содержание ответа на данный вопрос. Экзаменационные билеты будут
содержать только вопросы.
1. Способы задания и исследования функций.
Явное, неявное, параметрическое задание функций. Исследование
функций одной и нескольких переменных методами дифференциального
исчисления. Функции, задаваемые как суммы рядов, как интегралы,
зависящие от параметров. Представление функций рядами.
2. Интеграл. Вычисление интегралов. Использование интегралов при
моделировании и решении прикладных задач.
Неопределенный интеграл. Определенный интеграл. Кратные интегралы.
Свойства интегралов. Использование интегралов при решении
геометрических, физических, экономических и др. задач. Примеры
построения математических моделей, использующих интегралы, при
решении прикладных задач.
3. Линейные дифференциальные уравнения и системы с постоянными
коэффициентами.
Общее решение линейных однородных уравнений и систем. Структура
решения неоднородных уравнений и систем, методы интегрирования.
Задача Коши для линейных уравнений и систем.
4. Сравнения в кольце целых чисел.
Полная и приведённая система вычетов. Функция Эйлера. Кольцо
классов вычетов. Теоремы Эйлера и Ферма. Сравнения первой степени с
одним неизвестным.
5. Многочлены от одной переменной.
Теорема Безу. Схема Горнера. Корни многочлена. Теорема о делении с
остатком. НОД многочленов,
алгоритм Евклида. Приводимые и
неприводимые многочлены.
6. Основные типы данных в языках программирования и операции
над ними.
Базовые типы данных и их характеристики. Структурированные типы.
Построение пользовательских типов данных на основе базовых типов.
7. Основные понятия объектно-ориентированного программирования.
Реализация
концепций
ООП
в
различных
языках
программирования.
Классы и объекты. Инкапсуляция, наследование, полиморфизм.
Виртуальные методы и абстрактные классы. Организация доступа к
элементам класса. Конструкторы, деструкторы.
8. Методы тестирования программного обеспечения.
Стратегии и критерии тестирования. Методы структурного тестирования
(«белый ящик») и функционального тестирования («черный ящик»).
Тестирование элементов. Тестирование интеграции (нисходящее и
восходящее), системное тестирование.
9. Задача о максимальном потоке. Алгоритм Форда-Фалкерсона.
Определение понятий стационарного потока и разреза. Максимальный
поток. Минимальный разрез. Теорема о максимальном потоке и
минимальном разрезе. Алгоритм Форда-Фалкерсона.
10.Математические модели конфликтных ситуаций и их анализ.
Решение игр с седловой точкой.
Понятие игры. Решение матричных игр. Чистые и смешенные и
стратегии. Теорема о разрешимости матричных игр.
11.Этапы проектирования базы данных. Структура, состав и
принципы работы СУБД.
Логическое и физическое проектирование базы данных. Этапы
концептуального моделирования. Состав СУБД. Выполнение основных
функций СУБД – управление транзакциями, журнализация,
непосредственное управление данными во внешней памяти, поддержка
языков БД.
12.Операции реляционной алгебры. Структура реляционных запросов.
Теоретико-множественные операции реляционной алгебры. Основные
реляционные операторы: определения схемы данных, манипулирования
данными, управления транзакциями. Оператор выборки SELECT.
Использование подзапросов.
13.Знания. Модели представления знаний. Системы, основанные на
знаниях.
Данные и знания как вид информации, соотношение между ними.
Концепции структур данных, баз данных и знаний. Логическая,
продукционная, сетевая и фреймовая модели представления знаний.
Структура системы, основанной на знаниях,
Классификация систем, основанных на знаниях.
ее
функции.
14.Методы вывода в искусственном интеллекте. Метод резолюции.
Примеры индуктивных логик.
Дедуктивная и индуктивная характеризации логического вывода, их
применимость в искусственном интеллекте и связь с типами задач.
Принцип дедукции, метод резолюции. Соотношение дедуктивных и
индуктивных логик.
15.Основные комбинаторные конфигурации и их свойства.
Перестановки, сочетания и размещения, формулы для подсчета их числа.
Бином Ньютона и биномиальные коэффициенты. Мультимножества,
сочетания с повторениями, их связь с сочетаниями без повторений.
16.Алгоритмически неразрешимые проблемы. Классы P и NP,
соотношение между ними. NP-полные проблемы.
Машина Тьюринга как формальная модель алгоритма. Понятие
асимптотической
временной
сложности,
полиномиальные
и
экспоненциальные алгоритмы. Класс P и полиномиальная сводимость. kHMT и класс NP. NP-полные задачи. Соотношения между классами P,
NP и NP-полных задач.
17.Основные классы графов (деревья, двудольные графы, k-связные
графы, планарные графы, эйлеровы и гамильтоновы графы) и их
структурные свойства.
Определение графа. Изоморфизм графов. Деревья и их свойства.
Двудольные графы и критерий двудольности. Структурные свойства kсвязных графов (теоремы Менгера и Уитни). Плоские и планарные
графы. Критерии планарности. Эйлеровы графы и критерий эйлеровости.
Гамильтоновы циклы и цепи. Необходимые и достаточные условия
гамильтоновости.
18.Структуры данных. Базовые операции и их трудоемкость.
Списки, стеки, очереди, система непересекающихся множеств, хештаблицы. Базовые операции и их трудоемкость.
19.Организация поиска. Сбалансированные поисковые деревья.
Базовые операции и их трудоемкость.
Структуры данных для выполнения словарных операций. Бинарные
поисковые деревья. Инварианты сбалансированности. АВЛ-дерево,
поддержка инвариантов сбалансированности и их трудоемкость.
20.Базовые алгоритмы поиска на графах и их трудоемкость.
Алгоритмы поиска в глубину и ширину и их трудоемкость. Алгоритмы
построения кратчайших путей и их трудоемкость. Алгоритмы
построения минимального остовного дерева и их трудоемкость.
21.Архитектура фон Неймана. CISC и RISC – архитектура.
Основные принципы архитектуры фон Неймана, Особенности CISCархитектуры. Сравнение CISC и
RISC архитектур и сферы их
применения.
22. Иерархическая организация памяти компьютера.
Уровни памяти и их характеристики. Назначение и функционирование
КЭШ – памяти. Стратегии замены блоков.
23.Клиент – серверные технологии web.
Программы, выполняющиеся на клиент-машине. Web-сервер и
серверные технологии. Взаимодействие между браузером и webсервером.
24.Архитектуры распределенных приложений.
Клиент-сервер, модель сервиса, технология подключения через proxy,
тонкий клиент, архитектура P2P (Peer - to Peer).
25.Этапы разработки параллельных алгоритмов.
Разделение
вычислений
на
независимые
части.
Выделение
информационных зависимостей. Масштабирование набора подзадач.
Распределение подзадач между вычислительными элементами.
26.Динамически подключаемые библиотеки (DLL).
Загрузка библиотек (явная, неявная, отложенная). Таблицы импорта и
экспорта исполняемого файла. Процесс создания использование
библиотеки.
27.Типовые задачи отладки ПО.
Отладчик, отладочные символы, пакет ПО Debugging tools for Windows.
Дамп памяти (виды дампов, способы создания, настройка дампа при
аварийном завершении ОС). Отладка утечек памяти и описателей.
Отладка
аварийного
завершения
приложений.
Исследование
критических ошибок компонентов ядра ОС (BSOD).
28.Планирование процессов.
Процессы и потоки. Управление исполнением процессов в
операционных системах. Алгоритмы планирования процессов: FCFS,
SPN, RR, SRT. Обслуживание потоков в ОС Windows.
29.Синхронизация потоков.
Синхронные и асинхронные потоки. Атомарные операции, условная
синхронизация, взаимное исключение. Объекты синхронизации и
функции ожидания в ОС Windows.
30. Передача данных между процессами.
Каналы передачи данных. Передача сообщений между процессами, типы
адресации процессов. Синхронный и асинхронный обмен данными.
Анонимные и именованные каналы в ОС Windows.
31.Определение и основные характеристики систем реального
времени. Технологии разработки систем реального времени (СРВ).
Основные параметры СРВ. Классификация систем. Системы,
управляемые событиями и системы, управляемые временем. Технологии
и средства разработки систем реального времени.
32.Операционные системы реального времени (ОС РВ).
Специфика ОС РВ, их принципиальные отличия от ОС общего
назначения. Основные виды архитектур ОС РВ. Системы исполнения и
системы разработки. Параметры ОС РВ. Механизмы реального времени,
реализуемые в ОС РВ. Обзор современных ОС реального времени.
33.Основные понятия в области защиты данных в информационных
системах
Определение информации и данных. Понятия системы и
информационной системы. Принципы защиты данных. Классификация
защищаемой информации и угроз. Методы и средства защиты данных.
Внутренние и внешние угрозы, классификация вредоносного
программного обеспечения: вирусы, логические бомбы, «шпионские
программы».
34.Программные и аппаратные средства защиты данных в
информационных системах
Программное средство TrueCrypt. Аппаратные средства защиты данных.
Программные и аппаратные средства защиты данных от копирования.
35.Унифицированный язык визуального моделирования Unified
Modeling Language (UML).
Язык UML. Структурные и поведенческие диаграммы. Синтаксис и
семантика основных объектов UML, её структура. Механизмы
расширения UML.
36. Жизненный цикл программных систем.
Понятие жизненного цикла. Модели ЖЦ: каскадная, эволюционная,
основанная на формальных преобразованиях, пошаговая итерационная,
спиральная. Методологии разработки ПО и модели ЖЦ. Особенности
методологии гибкой разработки.
37.Этапы проектирования программных систем с применением языка
UML.
Требования к программному обеспечению и их классификация. Этапы
проектирования программных систем:
концептуальная модель,
проектирование логической модели, создание физической модели.
38.Моделирование человеко-машинных интерфейсов.
Этапы моделирования человеко-машинных интерфейсов. Методы сбора
данных. Моделирование пользователей и контекстов использования.
39.Концептуальное проектирование пользовательского интерфейса
программного продукта.
Типы интерфейса. Информационная архитектура. Разработка ключевых
сценариев (навигационной модели) и совокупной диаграммы
взаимодействия.
Принципы
проектирования
взаимодействия:
концептуальные,
поведенческие
и
интерфейсные.
проектирования взаимодействия. Библиотеки шаблонов.
Шаблоны
40.Методы исследования пользовательских систем и оценки
проектного решения интерфейса программного продукта.
Количественный
анализ
пользовательских
интерфейсов.
Количественные методы оценки производительности интерфейсов.
Законы Фитса и Хикка.
41.Основные модели разработки. Использование Rational Unified
Process (RUP) и гибких (agile) методологий.
Каскадная и эволюционная модель. Популярные гибкие методологии.
42.Системы контроля версий (VCS) и непрерывной интеграции (CI).
Основные понятия, термины и назначение систем управления версиями.
Централизованные и распределенные DVCS. Организация непрерывной
интеграции. Основные задачи CI. Средства непрерывной интеграции.
43.Цвет в компьютерной графике. Цветовая модель. Цветовые
пространства и преобразования между ними. Геометрическая
интерпретация цветовых пространств.
Цветовые модели. Аддитивная цветовая модель RGB. Субтрактивная
цветовая модель CMY и ее модификация CMYK. Технические цветовые
модели YIQ (для телевидения NTSC) и Lab. Цветовые модели HSB и HSL
и их геометрическая интерпретация.
44. Основные алгоритмы построения отрезков на плоскости и их
сравнение.
Изображение отрезка с целочисленными координатами концов.
Цифровой дифференциальный анализатор. Алгоритм Брезенхема и его
модификации. Алгоритм Кастла-Питвея. Изображение окружностей.
45.Основные алгоритмы отсечения отрезков на плоскости.
Алгоритм Сазерленда-Коэна. Алгоритм средней точки. Алгоритм ЛиангаБарского. Алгоритм Кируса-Бэка. Отсечение многоугольников.
46.Понятие о вероятности. Случайные величины, их распределения
вероятностей и числовые характеристики.
Простейшие вероятностные модели. Формулы полной вероятности и
Байеса. Понятие случайной величины. Функция распределения и ее
свойства. Плотность распределения. Независимость случайных величин.
Числовые характеристики случайных величин (математическое
ожидание, дисперсия, ковариация, коэффициент корреляции) и их
свойства.
47.Статистические оценки параметров, их свойства и методы
построения.
Понятие и свойства статистических оценок. Методы построения оценок:
моментов, максимального правдоподобия, наименьших квадратов.
Интервальное оценивание параметров.