Алгоритми: визначення, типи та концепції

Algorithms

Definition: A step-by-step procedure to solve a problem or perform a specific task
Types:
- Recursive algorithms: solve a problem by breaking it down into smaller instances of the same problem
- Dynamic algorithms: solve a problem by breaking it down into smaller sub-problems and solving each only once
- Backtracking algorithms: solve a problem by recursively exploring all possible solutions
Key concepts:
- Time complexity: measures the number of steps an algorithm takes to complete
- Space complexity: measures the amount of memory an algorithm uses
- Trade-offs: balancing time and space complexity to optimize performance
Examples:
- Sorting algorithms (Bubble sort, Merge sort, Quick sort)
- Searching algorithms (Linear search, Binary search)

Data Structures

Definition: A way to organize and store data in a computer so that it can be efficiently accessed and modified
Types:
- Arrays: a collection of elements of the same data type stored in contiguous memory locations
- Linked lists: a collection of elements, each pointing to the next element
- Stacks: a Last-In-First-Out (LIFO) data structure
- Queues: a First-In-First-Out (FIFO) data structure
- Trees: a hierarchical data structure with nodes and edges
- Graphs: a non-hierarchical data structure with nodes and edges
Key concepts:
- Operations: insertion, deletion, traversal, searching
- Access time: the time it takes to access an element in the data structure
- Space complexity: the amount of memory used by the data structure
Examples:
- Implementing a stack using an array
- Using a hash table to store and retrieve data

Object-oriented Programming

Definition: A programming paradigm that organizes software design around objects and their interactions
Key concepts:
- Classes: blueprints for creating objects
- Objects: instances of classes, with their own state and behavior
- Inheritance: a child class inherits properties and behavior from a parent class
- Polymorphism: objects of different classes can be treated as objects of a common superclass
- Encapsulation: hiding internal implementation details from the outside world
Principles:
- Abstraction: focusing on essential features and hiding non-essential details
- Composition: objects composed of other objects or collections of objects
- Decomposition: breaking down complex systems into smaller, independent components
Examples:
- Creating a class to represent a bank account
- Using inheritance to create a hierarchy of shapes (e.g. circle, rectangle, square)

Web Development

Definition: The process of building and maintaining websites, web applications, and mobile applications
Key concepts:
- Front-end development: client-side development using HTML, CSS, and JavaScript
- Back-end development: server-side development using languages like Python, Ruby, and PHP
- Full-stack development: development of both front-end and back-end components
Technologies:
- HTML/CSS: structuring and styling web pages
- JavaScript: adding interactivity to web pages
- Frameworks: React, Angular, Vue.js for front-end development
- Frameworks: Express, Django, Ruby on Rails for back-end development
Examples:
- Building a simple web page using HTML and CSS
- Creating a dynamic web application using JavaScript and a back-end framework

Алгоритми

Означення: крок за кроком процедура для розв'язку проблеми або виконання задачі
Типи:
- Рекурсивні алгоритми: розв'язок проблеми шляхом розкладу на менші інстанси тієї самої проблеми
- Динамічні алгоритми: розв'язок проблеми шляхом розкладу на менші підпроблеми та розв'язку кожної тільки раз
- Алгоритми бектрекінгу: розв'язок проблеми шляхом рекурсивного дослідження всіх можливих розв'язків
Ключові поняття:
- Часова складність: виміряє кількість кроків, які алгоритм виконує для завершення
- Просторова складність: виміряє кількість пам'яті, яку алгоритм використовує
- Торгівля: балансування часу та просторової складності для оптимізації продуктивності
Приклади:
- Алгоритми сортування (Бульбашкове сортування, сортування злиття, швидке сортування)
- Алгоритми пошуку (лінійний пошук, двійковий пошук)

Структури даних

Означення: спосіб організації та зберігання даних у комп'ютері, щоб вони могли бути ефективно доступні та модифіковані
Типи:
- Масиви: колекція елементів однакового типу, що зберігаються у суміжних місцях пам'яті
- Зв'язані списки: колекція елементів, кожен з яких вказує на наступний елемент
- Стеки: структура даних з останньою-швидкою-короткою (LIFO) стратегією доступу
- Черги: структура даних з першою-швидкою-короткою (FIFO) стратегією доступу
- Дерева: ієрархічна структура даних з вузлами та ребрами
- Графи: неієрархічна структура даних з вузлами та ребрами
Ключові поняття:
- Оператори: вставка, видалення, обхід, пошук
- Час доступу: час, якийecessarily для доступу до елемента у структурі даних
- Просторова складність: кількість пам'яті, яку використовує структура даних
Приклади:
- Реалізація стека за допомогою масиву
- Використання хеш-таблиці для зберігання та пошуку даних

Об'єктно-орієнтоване програмування

Означення: парадигма програмування, що організує проектування програмного забезпечення навколо об'єктів та їхніх взаємодій
Ключові поняття:
- Класи: шаблони для створення об'єктів
- Об'єкти: екземпляри класів, з їхньою власною станом та поведінкою
- Спадкування: клас потомка успадковує властивості та поведінку від класу предка
- Поліморфізм: об'єкти різних класів можуть бути оброблені як об'єкти спільного класу предка
- Інкапсуляція: приховування внутрішніх деталей реалізації від зовнішнього світу
Принципи:
- Абстракція: фокус на головних рисах та приховування незначущих деталей
- Компонування: об'єкти складаються з інших об'єктів або колекцій об'єктів
- Декомпозиція: розділення складних систем на менші незалежні компоненти
Приклади:
- Створення класу для представлення банківського рахунку
- Використання спадкування для створення ієрархії фігур (наприклад, коло, прямокутник, квадрат)

Веб-розробка

Означення: процес будівництва та утримання вебсайтів, вебдодатків та мобільних додатків
Ключові поняття:
- Фронтенд-розробка: клієнтська část розробки з використанням HTML, CSS та JavaScript
- Бекенд-розробка: серверна частина розробки з використанням мов програмування, таких як Python, Ruby та PHP
- Фул-стек розробка: розробка обох фронтенд та бекенд компонентів
Технології:
- HTML/CSS: структура та стиль вебсторінок
- JavaScript: додавання інтерактивності до вебсторінок
- Фреймворки: React, Angular, Vue.js для фронтенд-розробки
- Фреймворки: Express, Django, Ruby on Rails для бекенд-розробки