Java vs C++: Kolekcje i Programowanie Równoległe

Całka Nieoznaczona

• W uproszczeniu, to wzór na pole powierzchni pod krzywą.
• Jest to operacja matematyczna, w której szukamy funkcji pierwotnej, co daje przybliżony wynik.
• Oznacza się ją ∫f(x)dx=F(x)+C, gdzie f(x) to funkcja podcałkowa, F(x) to funkcja pierwotna, a C to stała całkowania.

Całka Oznaczona

• Pozwala na obliczenie pola pod wykresem funkcji na określonym przedziale.
• Stosuje się ją do obliczania pola pod wykresem.
• Oznacza się ją symbolem ∫abf(x)dx = F(b) - F(a).

Różnica Między Oznaczoną a Nieoznaczoną

• Całka nieoznaczona daje ogólny, przybliżony wynik, natomiast oznaczona daje wynik konkretny.

Techniki Obliczania

• Przez podstawianie: stosuje się, gdy jedna część wyrażenia ma w sobie drugą część np. e^(2x^2)
• Przez części: stosuje się np. gdy jedna z części wygląda tak, jakby była stworzona z pochodnej, np. $e^x$.

Wielomian

• Funkcja algebraiczna, która jest sumą składników, wyrażona wzorem F(x) = ao + a1x + a2x² + … + axn.

Szereg Taylora

• To nieskończona suma.
• Służy do oszacowania wyglądu funkcji.
• Pozwala na aproksymację i jest wyrażony wzorem f(x) = f(a) + f'(a)(x-a) + f''(a)(x-a)²/2! + ...

Twierdzenie Kroneckera-Capellego

• Układ równań liniowych ma rozwiązanie, gdy rząd macierzy A jest równy rządowi macierzy rozszerzonej A|B, gdzie rząd macierzy to liczba liniowo niezależnych wierszy (schodków po eliminacji Gaussa).
• Ma dokładnie jedno rozwiązanie, gdy rząd(A) == rząd(B) == n, gdzie n to liczba niewiadomych.
• Ma nieskończenie wiele rozwiązań, gdy rząd(A) == rząd(B) < n.
• Jest sprzeczny, gdy rząd(A) != rząd(B).

Macierze

• Do rozwiązywania układów równań liniowych można użyć Metody Eliminacji Gaussa, która polega na eliminacji współczynników niewiadomych za pomocą operacji elementarnych na wierszach macierzy.

Bazy Danych

• Podstawową cechą relacyjnych baz danych jest przechowywanie danych w tabelach, które składają się z kolumn (atrybutów) i wierszy (rekordów).
• Integralność danych jest zapewniona dzięki ograniczeniom, takim jak klucz podstawowy (unikatowy i wystarczalny do identyfikacji rekordu) oraz klucz obcy (opcjonalny, służący do określania powiązań między tabelami).
• Diagramy związków encji (tabel) służą do wizualizacji struktury bazy danych, precyzyjnego określania wymagań, optymalizacji projektowania bazy oraz generowania fizycznych schematów.
• Ważne jest, aby ograniczyć zależność atrybutów do klucza głównego.

Współbieżność Pracy Wielu Użytkowników w Systemie Zarządzania Bazami Danych

• Mechanizm transakcji pilnuje stanu bazy danych, zapobiegając problemom jednoczesnego modyfikowania danych przez wielu użytkowników.

Podstawowe Obiekty, Konstrukcje i Znaczenie Języka SQL

• Język SQL składa się z obiektów bazodanowych (tabele, widoki, indeksy, procedury składowane, triggery), konstrukcji języka (SELECT, WHERE, JOIN, GROUP BY, ORDER BY) oraz operacji (DDL, DML, DCL).
• Kluczowe koncepcje to klucz główny, klucz obcy, normalizacja i transakcje.

Zasady Optymalizacji Zapytań

• Kluczowe zasady optymalizacji to analiza planu wykonania zapytania, minimalizacja skanowania pełnotabelarycznego, maksymalizacja wykorzystania indeksów oraz redukcja liczby operacji łączenia.
• Rodzaje indeksów to B-drzewa (dobre dla wyszukiwania zakresów), klastrowy (determinuje fizyczne ułożenie danych), nieklastrowy (przechowuje kopię wybranych kolumn), częściowy (obejmuje podzbiór wierszy) oraz wielokolumnowy (wykorzystuje kombinację kolumn).

Architektura Komputera wg. Von Neumanna

• Model z 1945 roku, który wprowadza rewolucyjną koncepcję przechowywania programów w tej samej pamięci, co dane.
• Składa się z pamięci, jednostki sterującej, jednostki arytmetyczno-logicznej oraz wejścia/wyjścia.
• Program i dane są przechowywane w tej samej pamięci, co pozwala na dynamiczną zmianę programów, samodzielną modyfikację kodu oraz sekwencyjne przetwarzanie instrukcji.

Maszyna Turinga

• Abstrakcyjny model obliczeniowy z 1936 roku składający się z nieskończonej taśmy, ruchomej głowicy oraz zestawu stanów i reguł przejścia.
• Jest zdolna do symulacji dowolnego algorytmu, uniwersalna obliczeniowo i umożliwia rozwiązywanie problemów decyzyjnych.

Porównanie z Modelem von Neumanna

• Model von Neumanna to implementacja fizyczna architektury komputera, a Maszyna Turinga to abstrakcyjny model obliczeniowy.

Logika Boolowska w Warstwie Sprzętowej Komputerów

• W komputerach do reprezentacji logicznej używa się 0 (false) i 1 (true).
• Działanie komputerów opiera się na kombinacji logiki boolowskiej, wykorzystującej operatory NOT, AND, OR, XOR, NAND, NOR.
• Bramki logiczne są podstawowymi elementami sprzętowymi, które implementują operatory logiki boolowskiej z użyciem tranzystorów.
• Flip-flopy i latch'e są używane do przechowywania bitów danych, a pamięci RAM i ROM zarządzają zapisem i odczytem danych.
• Działanie jednostki arytmetyczno-logicznej (ALU) w procesorze opiera się na logice boolowskiej i realizuje operacje takie jak dodawanie, przesuwanie bitowe oraz porównywanie wartości binarnych.
• Kodach binarnych, dekoderach, multiplekserach, obwodach logicznych sterują przepływem danych.
• W programowalnych układach logicznych (FPGA) projektuje się obwody logiczne na bazie logiki boolowskiej przy użyciu języków opisu sprzętu (HDL), takich jak VHDL czy Verilog.

Zapis binarny liczb całkowitych oraz zmiennoprzecinkowych

• Znaki zmiennoprzecinkowe:
  • sign - bit kontrolny, jak zero to plus, jak 1 to minus ,
  • exponenta - potęga, do jakiej podnosimy liczbę 2, mantysa - miejsce na faktyczną liczbę, która jest potem mnożona przez 2^Exponenta
  • dlatego w językach programowania mamy zmienne signed i unsigned (unsigned nie są ujemne, a więc mają zwiększony zakres [potencjalnie więcej wartości])

Miary Efektywności Obliczeniowej

• Procesory: Mierzy się je za pomocą częstotliwości taktowania w hercach (GHz), MIPS (miliony instrukcji na sekundę) oraz benchmarków.
• Pamięć komputerowa: Mierzy się pojemność w bajtach (KB, MB, GB, TB) i szybkość (przepustowość i opóźnienie).
• Efektywność ogólna: Mierzy się za pomocą FLOPS (operacje zmiennoprzecinkowe na sekundę) oraz efektywności energetycznej (operacje na wat).
• Prawo Amdahla pokazuje, że przyspieszenie systemu przez dodawanie procesorów nie jest liniowe, a wydajność jest ograniczona przez "wąskie gardła".

Prawo Moore'a

• Prawo Moore’a, sformułowane w 1965 roku, mówi o podwajaniu się liczby tranzystorów w układach scalonych co 18-24 miesiące, przy zachowaniu tej samej ceny.
• To prawo empiryczne miało ogromny wpływ na rozwój przemysłu komputerowego, umożliwiając powstanie coraz bardziej zaawansowanych aplikacji i systemów.
• Miniaturyzacja komponentów doprowadziła do powstania urządzeń przenośnych.
• Wzrost mocy obliczeniowej democratyzował dostęp do technologii. Problemem jest dochodzenie do fizycznych granic miniaturyzacji. Konieczne jest poszukiwania rozwiązań alternatywnych.

Szacowanie Złożoności Algorytmów

• Istnieją klasy złożoności problemów algorytmicznych, za pomocą notacji Big O, Theta i Omega.
• Notacja Big O (O) reprezentuje najgorszy możliwy przypadek.
• Oznacza to, że dla dostatecznie dużych danych wejściowych f(n), istnieje stała c oraz funkcja g(n) taka, że f(n) <= c*g(n)
• Notacja Omega (Ω) : reprezentuje najlepszy możliwy przypadek. Oznacza to, że dla dostatecznie dużych danych wejściowych f(n), istnieje stała c oraz funkcja g(n) taka, że f(n) >= c*g(n)
• Notacja Theta: Oznacza dokładne oszacowanie złożoności algorytmu,czyli dla dostatecznie dużych danych wejściowych f(n), istnieją stałe c1 i c2 oraz funkcja g(n) taka, że c1g(n) <= f(n) <= c2g(n).

Najważniejsze Algorytmy Wyszukiwania i Sortowania

• Merge Sort (złożoność: O(n log n)), dzieli tablicę na mniejsze części, sortuje i łączy, potrzebuje dodatkowej pamięci,
• Selection Sort* (złożoność: O(n2)), znajduje najmniejszy element i umieszcza go na właściwej pozycji.
• Insertion Sort (złożoność: O(n2)), działa jak układanie kart, efektywny dla prawie posortowanych danych.
• Quick Sort (złożoność: O(n log n) średnio), wybiera element rozdzielający i dzieli tablicę na mniejsze części.
• Wyszukiwanie liniowe (złożoność: O(n)) działa na nieuporządkowanych danych. Wyszukiwanie binarne (złożoność: O(log n)) wymaga posortowanej tablicy.
• Interpolacyjne -> udoskonalenie binarnego dla równomiernie rozłożonych danych, Wyszukiwanie z haszowaniem oferuje teoretycznie stały czas dostępu.

Podstawowe Struktury Danych

• Stos (Stack): zasada LIFO (Last In First Out), operacje: push, pop, peek. Zastosowania: zarządzanie wywołaniami funkcji, sprawdzanie nawiasowania, funkcja "cofnij", obliczanie wyrażeń w notacji postfiksowej, przechodzenie drzew w głąb (DFS).
• Kolejka (Queue): zasada FIFO (First In First Out), operacje: enqueue, dequeue, front. Zastosowania: szeregowanie zadań, algorytm przeszukiwania wszerz (BFS), buforowanie danych.
• Kolejka Priorytetowa (Priority Queue): każdy element ma priorytet, implementacja za pomocą kopca binarnego (binary heap), operacje: insert, extract_max/min, peek. Zastosowania: planowanie zadań, algorytm Dijkstry, kodowanie Huffmana.
• Find-Union: zarządza zbiorami rozłącznymi, operacje: find, union, makeSet. Zastosowania: wykrywanie cykli w grafach, algorytm Kruskala, grupowanie elementów w klastry.
• Słownik (Dictionary/Map/Hashmap): przechowuje pary klucz-wartość, operacje: wstawianie, usuwanie, wyszukiwanie, implementacja za pomocą tablicy z haszowaniem.

Algorytmy Rekurencyjne vs Iteracyjne

• Rekurencyjne rozbijają problem na mniejsze podproblemy tego samego typu, podczas gdy iteracyjne rozwiązują problem krok po kroku.
• Rekurencyjne zazwyczaj krótszy i czytelny kod, ale zużywa więcej pamięci i ryzyko przepełnienia stosu.
• Iteracyjne mają dłuższy kod, ale bardziej przewidywalny i stałe zużycie pamięci.

Klasy, Interfejsów i Mixinów

• Kompozycja nad dziedziczeniem preferuje tworzenie obiektów poprzez składanie mniejszych komponentów, zamiast tworzenia rozbudowanych hierarchii dziedziczenia.

Dziedziczenia w Javie i C++

• Java: Domyślnie wszystkie klasy dziedziczą po Object, C++ umożliwia dziedziczenie wielokrotne
• w Javie: class Pochodna extends Bazowa, w C++: class Pochodna: public/private/protected Bazowa
• W Javie wszystkie metody domyślne sa wirtualne, w C++: wymaga słowa kluczowego virtual
• Interfejsy i klasy abstrakcyjne:
  • w Javie: Interfejsy moga zawierać metody domyślne (od Java 8), Wielokrotna implementacja interfejsów, Metody w interfejsach domyślnie publiczne i abstrakcyjne
  • ** w C++**: Brak bezpośredniego odpowiednika interfejsu, Używa czystych klas abstrakcyjnych, Więcej możliwości definiowania złożonych kontraktów Final - zapobieganie dalszemu dziedziczeniu, override - jawne oznaczenie nadpisywania metody W C++ problem diamentu i Właściwe zarządzanie pamięcią

Polimorfizm w Javie i C++

• Polimorfizm to umożliwienie traktowania obiektów różnych typów w sposób jednolity poprzez wspólny interfejs lub klasę bazową.
• Realizowany poprzez przeciążanie metod w czasie kompilacji (statyczny) oraz nadpisywanie metod w czasie wykonywania (dynamiczny).

Użycie Tablic oraz innych Struktur Danych w Javie i C++

• Java ma bezpieczne i wygodne API Java Collections Framework, podczas gdy C++ oferuje wydajniejszą (ale wymagającą większej kontroli) STL.
• Java jest bardziej bezpieczna w uzyciu a C++ wydajna

Programowanie Współbieżne w języku Java

• Ma Thready ma Runnable
• synchronizacja, Słowo kluczowe synchronized Blokowanie dostępu do krytycznych sekcji, zapobieganie wyścigom danych
• Pakiet java.util.concurrent Zapewnia Zaawansowane narzędzia synchronizacji oraz zarządzania wątkami Executor Service- Interfejs w celu zarządzenia wątkami.
• Blokady - bardziej elastyczna kontroli nad dostepem od synchroniozed.

Typy i Metedy Spraametryzowane - Genricity i Temaplates

• Paramertyzacja w czasi Kompilacj w javie , pelana Parmeratyzacaj w czasia kompilaci C++
• Java bezpieczeństwo i prostota, C++: zaawansowane możliwości metaprogramowania , Wspolona Elatycznosci
• Tworznie Srtuktu danych genryncznych

Lambda

• zwiezle anoniomwe , moga przekzaywac w parametrach ,powiazea ze srodkwami funckyjnymi

Sprwtwarzanie STrimweniowa

• Deklarwastywne , wykowynanie , wsparcia funkcjona , latwes.

Operacje wejście-wyjście

• Strimenie we jscioi /WYscioi ,
• Odczyt/Zapisu Plikow

Rodzai dzialań w zarządzanu projektem budowy oprogramowania

• Rodzaj dzialań: a. Określ cel projektu b. Ustal zasoby (ludzkie, pieniężne) c. Stwórz harmonogram i wymagania d. Zarządzaj projektem

Język UML – charakterysryka

-Zunifikowny jesykaik notacji dla systemow  - uzywamy dowizulanzacji 
-Projektejei uzycie
 Zalety UML:Standaryzacja notacji

Ramy Programistyczne

Po Co Stoswoac frameworks? -Przysipeszanie -zwiekszja jakosc.

Zapseniene Jakosci oraz Testownaia

Testy jednoskoe integrancyje /systemowe/Akcentacjne/End2End

ROdiadaze

Funkcjoanlnei/ nEIfunkcjoalni/BIzneasowy

• Dokumentacja tekstowa scenariusza Roal dzialan ,kominakiacja ,Podstawy projketownian.

Uslugi Warstwy Transpoprtu przy kladzi

W zaleznoski wysoak Niezawodnosc , Utrzymana porzaek SYN /ACK/FIN /RST/SH UrG ,wymiane

Warstwy podpiwania sieici ,

• Obszawe w OSPF .
• Uslugi warstaw zloncaz ,

WIeloSAklaniowe Logwanai

Haslo/Bimotria , Certyifa,Kty Protololy Beziecznejstwa

Ochrnia Daycn w Transki

Dzieki zchorywanie Asmotre,ycnze . symotrnez Model Barw :RBG /B HSV .Szerokosi Zapsoyuik

Efekt alisaingu

• Źle Odzowneia sie.
• Filtorwnie Dobro Przypus.
• Wiekszanie Crzsoytnosici Zaspoyikwaan

Zapsady Heurystiycne :

• Proste , Sytaucje .
• Upraszanie Stron
• Stosawaine elementow

Elementy Panows Redostory Cewyi

• Filt dolopzepustow.

Archireytkura Hard

Rozloncznye Pimeci , Zoptymiazowne .

Mikrozroaniza

Różne dzialani, Minima casus.

Porti Kominukeja, Mikozioryaniza

• Wiele interwfejsow.

Systemy

Monolityczne Hardwerowye /Zarazdzani .

Srzeregowaina

CFS/ Minaiczacai zasow.

Sprawdź swoją wiedzę na temat różnic między Javą a C++ w obszarze kolekcji danych i programowania współbieżnego. Quiz obejmuje porównanie Java Collections Framework ze Standard Template Library (STL) oraz koncepcje synchronizacji wątków i generics.