Программирование на C#

Модуль 1. Разработка интерактивной программы на языке C#: от вычислений к играм

Тема 1.1. Программа и алгоритм

Лекции:

• Программа как вид информационной модели.
• Программа как информационный процесс.
• Понятия «Данные» и «Алгоритм».
• Алгоритм: исполнитель, система команд.
• Свойства алгоритмов.

Практические занятия:

• Работа с различными видами информационных моделей.
• Анализ информационных моделей.
• Формы записи алгоритмов: словесный, блок-схема, псевдокод.
• Исполнение алгоритмов, перевод словесного описания алгоритма в другую форму записи.
• Упражнения и задания на формы записи алгоритмов (словесный, блок-схема, псевдокод) и исполнение алгоритмов.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на формы записи алгоритмов (словесный, блок-схема, псевдокод) и исполнение алгоритмов.

Тема 1.2. От алгоритма к программе

Лекции:

• Языки программирования, обзор, классификация.
• C# – особенности, достоинства, сферы применения.
• Понятие проект.
• Состав проекта на C#.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 1.1. Программа и алгоритм».
• Знакомство с MS Visual Studio.
• Настройка интерфейса.
• Создание проекта. Создание класса.
• Операции с классами.
• Практика по написанию кода и запуску его на выполнение.
• Упражнения и задания по написанию кода и запуску его на выполнение.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания по написанию кода и запуску его на выполнение.

Тема 1.3. Типы данных

Лекции:

• Организация вычислений, понятие переменная.
• Описание данных в алгоритме при разных формах его записи.
• Типы данных C#, их классификация.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 1.2. От алгоритма к программе».
• Оператор объявления данных на C#.
• Операторы ввода, вывода, присваивания.
• Преобразования типов данных.
• Создание простых программ с объявлением данных и преобразованием одних типов данных в другие.
• Упражнения и задания на создание простых программ с объявлением данных и преобразованием одних типов данных в другие.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на создание простых программ с объявлением данных и преобразованием одних типов данных в другие.

Тема 1.4. Линейные алгоритмы

Лекции:

• Базовые алгоритмические структуры.
• Понятие линейного алгоритма.
• Входные, выходные, промежуточные данные.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 1.3. Типы данных».
• Арифметические операции и выражения.
• Математические функции. Класс Math.
• Упражнения и задания на разработку и программирование линейных алгоритмов разной степени сложности.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на разработку и программирование линейных алгоритмов разной степени сложности.

Тема 1.5. Разветвлённые алгоритмы

Лекции:

• Условия и выбор в алгоритмах.
• Разветвленные алгоритмы.
• Реализация ветвления в блок-схеме и в псевдокоде.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 1.4. Линейные алгоритмы».
• Условный оператор на C#.
• Оператор множественного выбора switch.
• Упражнения и задания на разработку и программирование простых разветвлённых алгоритмов.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на разработку и программирование простых разветвлённых алгоритмов.

Тема 1.6. Логические операции

Лекции:

• Алгебра логики: высказывания, логические операции.
• Логический тип данных.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 1.5. Разветвлённые алгоритмы».
• Логические операции на C#, их применение для формулировки сложных условий.
• Оптимизация кода.
• Упражнения и задания на разработку программ, реализующих линейные и разветвлённые алгоритмы.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на разработку программ, реализующих линейные и разветвлённые алгоритмы.

Тема 1.7. Отладка программ

Лекции:

• Взаимоисключающие условия, вложенные ветвления.
• Алгоритмы со сложными ветвлениями.
• Приемы для отладки программы.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 1.6. Логические операции».
• Взаимоисключающие условия, вложенные ветвления.
• Реализация алгоритмов со сложными ветвлениями на C#.
• Приемы и инструментарий Visual Studio для отладки программы – точка останова, пошаговое выполнение программы, отслеживание значений переменных.
• Упражнения и задания на разработку и отладку программ с условными операторами.

Самостоятельная работа

• Упражнения и задания на разработку и отладку программ с условными операторами.
• Промежуточная аттестация - тестирование по модулю 1 включает в себя вопросы на знание следующих тем: типы данных, линейные алгоритмы, разветвленные алгоритмы, логические операции, отладка программ.

Модуль 2. Разработка интерактивной программы на языке C#: продвинутый уровень

Тема 2.1. Символы и строки

Лекции:

• Нечисловые данные: примеры, назначение.
• Символьные и строковые данные.

Практические занятия:

• Операции со строковым типом данных: объявление, присваивание, сцепление.
• Организация дружественного интерфейса программы.
• Упражнения и задания на программные эксперименты с символами и строками.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на программные эксперименты с символами и строками.

Тема 2.2. Циклические алгоритмы

Лекции:

• Примеры ситуаций, моделируемых циклами.
• Цикл с заданным количеством итераций, его описание в блок-схеме и на псевдокоде.
• Циклы с условием, их реализация в блок-схеме и на псевдокоде.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 2.1. Символы и строки».
• Оператор цикла с параметром на C#.
• Операторы цикла с условием на C#.
• Классические алгоритмы перебора данных с использованием цикла.
• Счетчики и сумматоры.
• Программирование циклов с предусловием и с постусловием на C#.
• Упражнения и задания на распознавание циклических алгоритмов, исполнение алгоритмов с циклами, исполнение алгоритмов, содержащих циклы, с помощью таблицы значений; эксперименты с операторами циклов.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на распознавание циклических алгоритмов, исполнение алгоритмов с циклами, исполнение алгоритмов, содержащих циклы, с помощью таблицы значений; эксперименты с операторами циклов.

Тема 2.3. Математика и циклы

Лекции:

• Алгоритмы с вложенными циклами, особенности использования.
• Циклы и математика.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 2.2. Циклические алгоритмы».
• Особенности использования цикла while в разных ситуациях.
• Оператор break.
• Использование циклических конструкций для решения типовых задач: алгоритм разбиения числа на цифры, перевод между системами счисления, вычисление факториала, НОД, НОК.
• Упражнения и задания на программы, использующие циклы, решение математических задач с помощью циклов.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на программы, использующие циклы, решение математических задач с помощью циклов.

Тема 2.4. Массивы данных

Лекции:

• Понятие структурированных типов данных.
• Понятие массива, индексация данных.
• Одномерные массивы.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 2.3. Математика и циклы».
• Размерность массива.
• Обращение к элементу массива.
• Применение цикла с параметром при работе с массивами.
• Алгоритмы обработки массивов: инициализация массивов, переборные алгоритмы обработки элементов массива и поисковые алгоритмы по заданным критериям.
• Упражнения и задания на работу с индексами элементов массива, на анализ пар соседних элементов.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на работу с индексами элементов массива, на анализ пар соседних элементов.

Тема 2.5. Многомерные массивы

Лекции:

• Понятие многомерного массива.
• Множественная индексация данных.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 2.4. Массивы данных».
• Инициализация двумерного массива на этапе объявления.
• Инициализация двумерного массива с помощью циклов.
• Вывод двумерного массива на печать в виде таблицы.
• Упражнения и задания на чтение и разработку программ, использующих многомерные массивы данных.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на чтение и разработку программ, использующих многомерные массивы данных.
• Промежуточная аттестация - тест по модулю 2 включает вопросы, касающиеся тем: символы и строки, циклические алгоритмы, математика и циклы, массивы данных, многомерные массивы.

Модуль 3. Компьютерное моделирование игрового сценария и программная реализация модели на языке C#

Тема 3.1. Компьютерное моделирование

Лекции:

• Понятие модели, цели моделирования, примеры.
• Виды моделей.
• Информационные модели.
• Компьютерный эксперимент.
• Компьютерное моделирование.

Практические занятия:

• Примеры разработки информационных моделей различного назначения и их программная реализация.
• Использование массивов, как информационных моделей.
• Упражнения и задания на построение информационных моделей различного назначение и программную реализацию этих моделей.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на построение информационных моделей различного назначение и программную реализацию этих моделей.

Тема 3.2. Процесс разработки программы

Лекции:

• Процесс разработки программы, его организация.
• Каскадная и спиральная схемы разработки.
• Основные этапы разработки программы.
• Типы данных, их классификация.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 3.1. Компьютерное моделирование».
• Возможности редактора текста программы в MS Visual Studio.
• Система Intellisence, техника её использования.
• Текст программы как документ.
• Комментирование программы.
• Стандартные алгоритмические конструкции: последовательность, ветвление, цикл.
• Примеры их применения при решении задач, сформулированных в неформальном виде.
• Упражнения и задания на решение задач, сформулированных в неформальном виде с помощью стандартных алгоритмических конструкций: последовательность, ветвление, цикл.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на решение задач, сформулированных в неформальном виде с помощью стандартных алгоритмических конструкций: последовательность, ветвление, цикл.

Тема 3.3. Строка как массив символов

Лекции:

• Символьный тип данных.
• Тип данных char.
• Символы и их кодировка по кодировочной таблице.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 3.2. Процесс разработки программы».
• Конвертации данных типа char в int и string.
• Строка как коллекция символов.
• Обращение к символу строки по индексу.
• Переборные алгоритмы для строковых типов данных.
• Функции класса String.
• Упражнения и задания на поисковые алгоритмы при работе со строками, анализ цепочек символов, конвертация раскладки клавиатуры, алгоритмы шифрования.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на поисковые алгоритмы при работе со строками, анализ цепочек символов, конвертация раскладки клавиатуры, алгоритмы шифрования.

Тема 3.4. Списки

Лекции:

• Понятие списка (List).
• «Динамический» массив.
• Понятие коллекция.
• Случаи применения списков, преимущества перед массивами.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 3.3. Строка как массив символов».
• Работа со списками: объявление, заполнение, вывод.
• Обращение к элементу списка.
• Функции и методы списков: поиск элемента в списке, добавление, удаление, функция Contains.
• Списки – как пример информационной модели.
• Семантика индекса элемента списка.
• Упражнения и задания на решение задач с использованием списков: объявление, заполнение, вывод, поиск элемента в списке, добавление, удаление.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на решение задач с использованием списков: объявление, заполнение, вывод, поиск элемента в списке, добавление, удаление.

Тема 3.5. Подпрограммы

Лекции:

• Понятие подпрограммы в C#.
• Структурирование программы, примеры применения.
• Методы (процедуры) и функции встроенных классов.
• Пользовательские методы(процедуры).

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 3.4. Списки».
• Объявление и вызов метода.
• Формальные и фактические параметры.
• Понятие сигнатуры метода.
• Пользовательские функции.
• Возвращаемое значение.
• Объявление и вызов функции.
• Оператор return.
• Формальные и фактические параметры.
• Способы передачи параметров в процедуры и функции.
• Пользовательские методы и функции, работающие с массивами и списками.
• Упражнения на структурирование программы, разработка собственных методов и функций.

Самостоятельная работа:

• Упражнения на структурирование программы, разработка собственных методов и функций.

Тема 3.6. Алгоритмы перебора

Лекции:

• Перебор в математике и в программировании.
• Комбинаторные задачи.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 3.5. Подпрограммы».
• Перебор с параметром, индуктивный перебор.
• Алгоритмы перебора с помощью числового ключа.
• Чтение данных из текстового файла.
• Комбинаторные задачи.
• Поиск пар в массиве.
• Непрерывные подпоследовательности в массиве.
• Мероприятия по снижению количества итераций в переборных алгоритмах.
• Упражнения и задания на решение задач с помощью алгоритмов перебора, чтение и обработку данных из текстового файла.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на решение задач с помощью алгоритмов перебора, чтение и обработку данных из текстового файла.

Тема 3.7. Этапы разработки программы

Лекции:

• Этапы разработки программного продукта.
• Компьютерное моделирование.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 3.6. Алгоритмы перебора».
• Документирование программного продукта.
• Типы ошибок, тестирование и отладка программы.
• Упражнения и задания на разработку программ разных уровней сложности с самостоятельной разработкой алгоритма, выбором структуры данных, планированием интерфейса.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на разработку программ разных уровней сложности с самостоятельной разработкой алгоритма, выбором структуры данных, планированием интерфейса.
• Промежуточная аттестация - тест по модулю 3 включает в себя вопросы по следующим темам: компьютерное моделирование, процесс разработки программы, строка как массив символов, списки, подпрограммы, алгоритмы перебора, этапы разработки программы.

Модуль 4. Индивидуальное проектирование: разработка собственного игрового приложения

Тема 4.1. Массив – модель совокупности

Лекции:

• Использование строковых и булевских массивов.
• Алгоритмы работы с массивами.
• Алгоритмы нахождения объединения и пересечения массивов.
• Переборные алгоритмы в двумерном массиве.

Практические занятия:

• Алгоритмы работы с массивами: сортировка, инверсия, генерация неповторяющихся случайных элементов, перемешивание массива.
• Алгоритмы нахождения объединения и пересечения массивов (без использования функций класса Array).
• Переборные алгоритмы в двумерном массиве.
• Анализ соседних элементов.
• Программирование процесса заполнения массива: заполнение массива змейкой и по спирали.
• Упражнения и задания на анализ индексов элементов: заполнение главной и побочной диагоналей, транспонирование массива, конвертации по горизонтали и вертикали.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на анализ индексов элементов: заполнение главной и побочной диагоналей, транспонирование массива, конвертации по горизонтали и вертикали.

Тема 4.2. Применение библиотечных и пользовательских подпрограмм

Лекции:

• Пользовательские методы и функции.
• Понятия сигнатуры методы/функции.
• Функции с перегрузками.
• Передача в процедуру параметра в виде массива.
• Функции, возвращающие массив значений.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 4.1. Массив – модель совокупности».
• Функции с перегрузками.
• Передача в процедуру параметра в виде массива.
• Функции, возвращающие массив значений.
• Упражнения и задания на нахождения «особых» чисел в диапазоне или в массиве с использованием пользовательских функций.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на нахождения «особых» чисел в диапазоне или в массиве с использованием пользовательских функций.

Тема 4.3. Техника отладки программы

Лекции:

• Классификация исключений.
• Синтаксические исключения, метод фиксации и отладки.
• Логические ошибки.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 4.2. Применение библиотечных и пользовательских подпрограмм».
• Тестирование методом «чёрного ящика» и «белого ящика».
• Инструменты отладки: точка останова, пошаговое выполнение.
• Просмотр текущих значений данных.
• Упражнения и задания на тестирование программ методами «чёрного ящика» и «белого ящика», на отладку программ.

Самостоятельная работа:

• Упражнения и задания на тестирование программ методами «чёрного ящика» и «белого ящика», на отладку программ.

Тема 4.4. Проектирование интерфейса программы

Лекции:

• Виды интерфейсов в IT-области.
• Критерии качества интерфейса: понятность, скорость ввода команд, защищённость, эстетичность.
• Эволюция понятия «консоль».
• Структурирование программы по назначению составляющих, дополнительные «окна» программы.
• Понятие юзабилити.

Практические занятия:

• Тест по теме «Тема 4.3. Техника отладки программы».
• Пользовательский интерфейс.
• Диалог программы и пользователя: основные правила.
• Цвет и анимация в консоли.
• Способы защиты работы программы от ввода пользователем несанкционированных значений.

Самостоятельная работа:

• Выбор темы и создание графической заставки для прикладной программы в качестве итогового проекта по программе «Программирование на C#».

Тема 4.5. Работа над проектом

Лекции:

• Требования к итоговым творческим работам.
• Рекомендуемая организация работы.
• Этапы ведения проектной деятельности.
• Виды программной документации.
• Содержание описания программы.
• Ограниченность возможностей текста программы как программного документа.
• Способы описания структуры программы и её данных.

Практические занятия:

• Анализ поставленной задачи, формализация, разбиение будущей программы на составные части.
• Построение информационной модели, анализ выделяемых ресурсов. Определение необходимых переменных и их типов.

Самостоятельная работа:

• Разработка алгоритма.
• Разработка программного кода, обеспечение дружественного интерфейса программы.
• Отладка.
• Написание программной документации.

Тема 4.6. Защита проекта

Итоговая аттестация:

• Защита итогового практического проекта.
• Обзор и обсуждение профессий, связанных с программированием.
• Обсуждение возможных траекторий дальнейшего обучения и развития.