FI:IA101 Algoritmika pro těžké problémy - Informace o předmětu
IA101 Algoritmika pro těžké problémy
Fakulta informatikypodzim 2024
- Rozsah
- 2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně - Vyučující
- prof. RNDr. Ivana Černá, CSc. (přednášející)
- Garance
- prof. RNDr. Ivana Černá, CSc.
Katedra teorie programování – Fakulta informatiky
Kontaktní osoba: prof. RNDr. Ivana Černá, CSc.
Dodavatelské pracoviště: Katedra teorie programování – Fakulta informatiky - Rozvrh
- St 25. 9. až St 18. 12. St 8:00–9:50 B411
- Předpoklady
- Předpokladem jsou znalosti základních technik pro návrh algoritmů (rekurze, dynamické programování, hladové techniky), datových struktur a algoritmů (v rozsahu předmětů IB002 a IV003).
- Omezení zápisu do předmětu
- Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
- Mateřské obory/plány
- Analýza a zpracování obrazu (program FI, N-VIZ)
- Bioinformatika a systémová biologie (program FI, N-UIZD)
- Computer Games Development (program FI, N-VIZ_A)
- Computer Graphics and Visualisation (program FI, N-VIZ_A)
- Computer Networks and Communications (program FI, N-PSKB_A)
- Cybersecurity Management (program FI, N-RSSS_A)
- Diskrétní algoritmy a modely (program FI, N-TEI)
- Formální analýza počítačových systémů (program FI, N-TEI)
- Grafický design (program FI, N-VIZ)
- Graphic Design (program FI, N-VIZ_A)
- Hardware Systems (program FI, N-PSKB_A)
- Hardwarové systémy (program FI, N-PSKB)
- Image Processing and Analysis (program FI, N-VIZ_A)
- Informační bezpečnost (program FI, N-PSKB)
- Information Security (program FI, N-PSKB_A)
- Kvantové a jiné neklasické výpočetní modely (program FI, N-TEI)
- Počítačová grafika a vizualizace (program FI, N-VIZ)
- Počítačové sítě a komunikace (program FI, N-PSKB)
- Principy programovacích jazyků (program FI, N-TEI)
- Řízení kyberbezpečnosti (program FI, N-RSSS)
- Řízení vývoje služeb (program FI, N-RSSS)
- Řízení vývoje softwarových systémů (program FI, N-RSSS)
- Services Development Management (program FI, N-RSSS_A)
- Software Systems Development Management (program FI, N-RSSS_A)
- Softwarové systémy (program FI, N-PSKB)
- Strojové učení a umělá inteligence (program FI, N-UIZD)
- Vývoj počítačových her (program FI, N-VIZ)
- Zpracování a analýza rozsáhlých dat (program FI, N-UIZD)
- Zpracování přirozeného jazyka (program FI, N-UIZD)
- Cíle předmětu
- Kurz je volným pokračováním bakalářských kurzů Algoritmy a datové struktury I a Algoritmy a datové struktury II. Prezentuje algoritmické koncepty a konstrukty pro těžké výpočetní úlohy. Systematicky vysvětluje, kombinuje a srovnává možné způsoby atakování těžkých problémů, jakými jsou randomizace, heuristiky, aproximace a lokální vyhledávání.
- Výstupy z učení
- Student bude po absolvování předmětu schopen:
- identifikovat algoritmicky těžké problémy,
- identifikovat oblasti, ve kterých je možné použít pseudopolynomiální, aproximativní, pravděpodobnostné a heuristické algoritmy,
- aktívně používat dostupné pseudopolynomiální, aproximativní a pravděpodobnostné algoritmy a správně interpretovat jejich výstupy,
- navrhovat jednoduché pseudopolynomiální, aproximativní a pravděpodobnostné algoritmy,
- experimentálně evaluovat performanci heuristických algoritmů. - Osnova
- Deterministické techniky: pseudopolynomiální algoritmy, parametrizované algoritmy, branch--and--bound, exponenciální algoritmy.
- Aproximativní přístup: koncept aproximativního algoritmu, klasifikace aproximatívních algoritmů, stabilita aproximatívních algoritmů, neaproximovatelnost. Techniky návrhu aproximatívních algoritmů. Využití principů dynamického programování a hladových techník. Techniky využívající redukci na úlohu lineárního programování. Kombinatorické přístupy.
- Náhodnostní přístup: klasifikace a paradigmata náhodnostních agoritmů. Techniky návrhu náhodnostních algoritmů. Derandomizace. Kombinace aproximativních a náhodnostních technik.
- Heuristiky: lokální vyhledávání, simulované žíhání, genetické algoritmy.
- Literatura
- doporučená literatura
- D. Williansom, D. Shmoys. The Design of Approximation Algorithms. Cambridge, 2011
- VAZIRANI, Vijay V. Approximation algorithms. Berlin: Springer, 2001, xix, 378. ISBN 3540653678. info
- MOTWANI, Rajeev a Prabhakar RAGHAVAN. Randomized algorithms. Cambridge: Cambridge University Press, 1995, xiv, 476. ISBN 0521474655. info
- HROMKOVIČ, Juraj. Algorithmics for hard problems : introduction to combinatorial optimization, randomization, approximation, and heuristics. Berlin: Springer, 2001, xi, 492. ISBN 3540668608. info
- CORMEN, Thomas H., Charles Eric LEISERSON a Ronald L. RIVEST. Introduction to algorithms. Cambridge: MIT Press, 1989, xvii, 1028. ISBN 0070131430. info
- COOK, William. In pursuit of the traveling salesman : mathematics at the limits of computation. Princeton: Princeton University Press, 2012, xiii, 228. ISBN 9780691152707. info
- CHVÁTAL, Václav. Linear programming. New York: W.H. Freeman, 1983, xiii, 478. ISBN 0716715872. info
- Výukové metody
- teoretická výuka doplněna individuálním procvičováním probíraných návrhových technik
- Metody hodnocení
- Pisemna zkouska na konci semestru.
- Informace učitele
- https://is.muni.cz/auth/el/1433/podzim2024/IA101/index.qwarp
- Další komentáře
- Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.
- Statistika zápisu (nejnovější)
- Permalink: https://is.muni.cz/predmet/fi/podzim2024/IA101