% INF3105 — Structures de données et algorithmes % UQAM — Département d'informatique % Plan de cours — Été 2021 * Horaires, locaux et enseignants: * Site web du cours: Responsable(s) du cours ======================= Coordination ------------ Beaudry, Éric PK-4635 Enseignement ------------- Beaudry, Éric PK-4635 Groupes: 030 Description =========== Objectifs --------- Approfondir les connaissances des structures de données et des algorithmes et les appliquer à la résolution de problèmes. Sommaire du contenu ------------------- - Rappels sur les types abstraits de données. - Analyse et complexité des algorithmes. - Abstractions de données et de contrôle. - Collections et les structures de données nécessaires à leurs réalisations. - Arbres équilibrés, tables de hachage, graphes. - Bibliothèques publiques ou normalisées. Méthodologie pédagogique ------------------------ Ce cours comporte une séance obligatoire de laboratoire (2 heures). Préalables académiques ---------------------- - INF1132 -- Mathématiques pour l'informatique *ou* MAT1060 -- Mathématiques algorithmiques - INF2120 -- Programmation II Cours à distance ================ Le cours se déroulera exclusivement à distance principalement en mode **asynchrone**. **L'enseignement se fera principalement à travers des lectures personnelles et des visionnements de capsules vidéos préenregistrées.** Aucunes activités en présentiel n'est prévue. Tout le matériel du cours est disponible dans le site Web du cours . Dans la section «Calendrier», on y retrouve le contenu détaillé pour chaque semaine. Dans la colonne «Contenu», on peut accéder aux diapositives, aux capsules vidéos du cours, aux énoncés de laboratoire et de travaux pratiques, etc. Le contenu des capsules vidéos est essentiellement le même que celui qui est habituellement présenté en classe lorsque l'enseignement se fait en présentiel. Dans la colonne «Lectures», les lectures obligatoires sont indiquées en gras. Il s'agit de sections à lire dans les notes de cours (voir médiagraphie). À chaque semaine, les étudiant.e.s doivent visionner les capsules vidéos et faire les lectures indiquées. Il est important de suivre le rythme du cours, c'est-à-dire de ne pas prendre trop de retard, ni trop d'avance. Bien que les capsules et les lectures présentent essentiellement le même contenu, certains éléments sont uniquement présentés dans l'une de ces deux ressources. Il est donc important de faire les deux. Séances de consultation en mode synchrone ----------------------------------------- Les périodes de «cours magistral» (mardis 13h30) seront des séances de consultation et d'exercices via la plateforme Zoom. Bien que le professeur sera disponible durant tout la période de 3 heures, ces séances dureront habituellement entre 20 et 60 minutes. Dans la mesure du possible, il est recommandé de faire les lectures et les visionnements de la semaine courante **avant** chaque séance de consultation. Cela permettra de prioriser les questions portant sur le contenu de la semaine courante. À l'exception d'exercices complémentaires occasionnels, aucun nouveau contenu ne devrait être présenté durant les séances de consultation. L'enregistrement des séances pouvant constituer un obstacle à la participation d'un certains nombre d'étudiant.e.s, qui préfèrent ne pas être enregistrés, **les séances ne seront généralement pas enregistrées**. Dans l'éventualité où du nouveau contenu pertinent serait présenté lors d'une séance de consultation, le professeur pourrait l'enregistrer. Le groupe sera prévenu verbalement avant tout enregistrement. À l'occasion, des informations complémentaires seront envoyées à la liste de diffusion de courriels `212-INF3105-030@uqam.ca`. Les étudiant.e.s ont la responsabilité de surveiller leur boîte courriel. Laboratoires ------------ Le cours comporte une séance de laboratoire de 2 heures par semaine. **Les laboratoires commencent dès la première semaine.** L'énoncé de chaque laboratoire sera disponible dans le site Web du cours. Les énoncés de laboratoire étant généralement assez bien détaillés, la majorité des tâches peuvent être réalisées de façon autonome. Un accompagnement aux laboratoires sera offert par une démonstratrice ou un démonstrateur. Pour chaque laboratoire, cette personne présentera au groupe le déroulement de l'activité et les tâches proposées. Cette présentation sera parfois faite en direct via Zoom et parfois dans des capsules vidéos préenregistrées. Dans les deux cas, la personne démonstratrice demeurera disponible durant les deux heures de laboratoire via Zoom. Pour certains laboratoires, une solution pourra être présentée. Participation à distance via la plateforme Zoom ----------------------------------------------- Les numéros de salle sont indiqués dans le site Web du cours. Un mot de passe pourrait être requis pour entrer dans les salles Zoom. Dans le cas échéant, ce mot de passe sera communiqué par courriel. Durant les séances de consultation et de laboratoire, **les étudiants doivent s'identifier adéquatement avec leur prénom et nom** tels qu'ils apparaissent au dossier étudiant. Afin d'assurer un bon déroulement, les étudiants sont invités à respecter des règles de bienséance, comme de désactiver son microphone lorsqu'on n'intervient pas, de lever la main et d'attendre son tour avant d'intervenir, etc. L'activation de la caméra est également attendue, au moins lors des interventions. L'accès aux salles Zoom peut être refusé si ces directives ne sont pas suivies. Contenu détaillé ================ **Introduction et rappels.** Types abstraits de données. Abstraction. Encapsulation. Principes généraux de génie logiciel : qualités d'un logiciel, modularité et généricité. **Introduction au langage C++.** Fichiers d'entête et sources. Compilation. Fondements du langage. Mots-clés. Types de base. Instructions de contrôle d'exécution. Variables et leur portée. Pointeurs et références. Énoncés et expressions. Tableaux. Fonctions. Opérateurs. Entrées et sorties. Bibliothèque standard. Gestion de la mémoire. Programmation orientée objet en C++ et mécanisme de classe. Mécanisme de gabarits (*templates*) en C++. Style. **Analyse et complexité des algorithmes.** Complexité temporelle et spatiale. Notation grand O. Analyse empirique. Analyse asymptotique. Analyse du pire cas, cas moyen et analyse amortie. Études de cas: Algorithmes de tri. **Structures de données linéaires.** Tableaux génériques. Piles. Files. Listes simplement et doublement chaînées. Itérateurs de liste. **Structures de données avancées.** Arbres : définitions, représentations, parcours, etc. Arbres binaires de recherche. Arbres équilibrés. Arbres AVL. Arbres rouge-noir. Itérateurs d'arbres binaires de recherche. Dictionnaires. Arbres B. Monceaux (*heap*). Files prioritaires. Arbres spécialisés : arbres d'intervalles, arbre d'expressions. **Tables de hachage.** Adressage dispersé. Tables de hachage. Collisions et leur gestion. **Bibliothèques normalisées.** Survol de bibliothèque standard de C++ (`libstdc++`). Aperçu des structures de conteneur dans la `libstdc++` et l'API Java (*Java Collections*). **Graphes.** Définitions. Représentations. Parcours de graphe: recherche en profondeur, recherche en largeur. Extraction de composantes connexes et fortement connexes. Algorithme de Tarjan. Algorithmes de Dijkstra et de Floyd-Washall. Arbre de recouvrement minimal. Algorithmes de Kruskal et de Prim-Jarnik. Calendrier ========== Le calendrier complet est détaillé dans le site Web du cours. Évaluation ========== Éléments d'évaluation --------------------- Description sommaire Semaine(s) Pondération (%) ------------------------------------- --------------- ----------------- Quiz (meilleur de deux) 4 et 13 5 Examen mi-session 9 (6 juillet) 20 Examen final 15 (17 août) 25 TP1 - Tableaux dynamiques 3 à 5 5 TP2 - Application simple 5 à 7 10 TP3 - Arbres binaires de recherche 7 à 9 10 TP4 - Application avancée 9 à 12 10 TP5 - Graphes et application (ind.) 12 à 15 15 En cas de divergences avec l'entente d'évaluation, les modalités de l'entente d'évaluation prévalent. Examens et quiz en ligne ------------------------ Les examens et quiz se dérouleront à distance, via Internet, durant les périodes indiquées à l'horaire. Il sera uniquement possible de répondre aux questions durant ces périodes. Chaque étudiant a la responsabilité de s'assurer de la fiabilité de son matériel informatique et de son service Internet durant les examens et quiz. Des difficultés techniques ne seront pas considérées comme un motif valable pour obtenir une reprise d'examen. Les étudiants sont invités à prévoir un plan de contingence en cas de panne électrique ou de service Internet, comme de charger sa batterie d'ordinateur portable avant l'examen et de prévoir une connexion Internet via son téléphone cellulaire. En cas de panne d'électricité empêchant l'évaluation, l'étudiant doit immédiatement signaler la panne par courriel ou par téléphone à son enseignant. Ce dernier vérifiera la panne depuis le site d'Hydro-Québec à . L'adresse déclarée au dossier étudiant doit être vue en panne. En cas de panne Internet empêchant l'évaluation, l'étudiant devra demander à son fournisseur de service de confirmer la panne à son enseignant. Travaux d'équipe ---------------- À l'exception du TP5, tous les travaux pratiques doivent être réalisés seuls ou en équipe de deux. Lorsqu'un TP est réalisé en équipe, tous les membres de l'équipe doivent participer à toutes les parties du travail. Aucune équipe de trois ne sera permise. En cas de doute sur l'originalité des travaux, un examen oral sera exigé. Une pénalité de retard de 5% par heure de retard sera appliquée pour les travaux pratiques. Après 20 heures de retard, la note de zéro est automatiquement appliquée. Seuil de passage ---------------- Pour obtenir une note de passage (D ou mieux), l'étudiant doit obtenir: - au moins 50% dans la moyenne cumulée aux examens et quiz; et - au moins 50% dans la moyenne cumulée aux travaux pratiques et laboratoires. Si l'un de ces seuils n'est pas atteint, la mention échec (E) sera automatiquement attribuée au cours, et ce, quelles que soient les notes pouvant avoir été obtenues dans l'autre partie. Cela est communément appelé le critère du double seuil de passage. Obtenir 50 % ou plus aux examens et aux travaux pratiques ne garantit pas l'obtention d'une note de passage (D ou mieux). Attribution des notes --------------------- Les seuils des notes littérales (A+, A, ..., D) sont déterminés à la fin. Autres dispositions ------------------- La qualité de présentation est sujette à évaluation. Sans s'y limiter, cela inclut le style de codage, la qualité de présentation de rapport, l'anglais et le français utilisé. Aide académique =============== En plus des séances de consultation et de laboratoire, d'autres aides seront offertes. Un auxiliaire d'enseignement sera disponible pour de l'aide technique sur le langage C++. L'équipe du cours tentera aussi de répondre aux questions sur le canal INF3105 dans l'instance Mattermost du Département d'informatique (). Les moniteurs de programmes du département peuvent également aider les étudiants (voir ). Matériel requis =============== Pour suivre ce cours, il est requis d'avoir un **ordinateur personnel** muni d'une **caméra web** et d'une connexion fiable à **Internet**. Médiagraphie ============ \[1\] **Beaudry, Éric**. *Notes de cours : INF3105 -- Structures de données et algorithmes*. (**obligatoire**) \[2\] **Goodrich, M.T., Tamassia, R., Mount, D.**. *Data Structures & Algorithms in C++* (Second Edition). Wiley, 2011, 714 pages. (recommandé) \[3\] **Bjarne Stroustrup**. *A Tour of C++* (Second Edition). Addison-Wesley, 2018. (recommandé) \[4\] **Leiserson Cormen et Stein Rivest**. *Introduction to Algorithms*, Third Edition. MIT Press, 2009. (complémentaire)