Svar till instuderingsfr˚agor II

Introduktion till datavetenskap HT 2009
Svar till instuderingsfr˚agor II
Tobias Wrigstad
1. Skriv ett Python-program som läser in det korta lexikonet fr˚an Nian och skriver ut
det baklänges.
Svar Det finns naturligtvis m˚anga sätt att göra detta p˚a. Ett sätt är följande:
f = open("dict-test.txt") # Öppna dict-test.txt i f
list = f.readlines() # Läs in raderna i f som en lista i list
f.close() # Stäng f
list.reverse() # Vänd listan list baklänges
for el in list: # För varje element el i listan list ...
print el, # ... skriv ut el
Ett annat är:
list = [] # Skapa en tom lista i list
f = open("dict-test.txt") # Öppna dict-test.txt i f
for el in f.readlines(): # För varje rad el i filen f ...
list.insert(0,el) # ... stoppa in el först i list
f.close() # Stäng f
for el in list: # För varje element el i listan list ...
print el, # ... skriv ut el
2. Varför kan man vilja dela upp ett Python-program i ett antal separata funktioner?
Svar En funktion är ett sätt att abstrahera bort hur en funktion utför ett arbete och
”dölja det” bakom ett behändigt namn. T.ex. används funktionen open(...) i b˚ada
kodexempel ovan utan att vi m˚aste först˚a hur koden för att öppna en fil egentligen
ser ut. Att läsa kod som är skriven i termer av funktioner är lättare eftersom funktionsnamnen
ger en bild av vad koden gör. (Om man istället klistrade in koden skulle
man behöva läsa den för att skapa en bild av vad den gjorde.) Dessutom s˚a kan en och
samma funktion, t.ex. open(...) ˚ateranvändas i m˚anga olika program för att öppna
m˚anga olika filer, men koden är bara skriven en g˚ang.
(Det finns m˚anga andra fördelar ocks˚a, t.ex. m.a.p. testning. Men det kommer vi till
p˚a senare kurser.)
3. Ni vill leta upp Curt Jalmo i en hypotetisk telefonkatalog med 1000 sidor. Jag r˚akar
veta att Jalmo st˚ar p˚a sidan 20, men det vet inte ni. Att bläddra fram honom tar
s˚aledes ca 20 bläddringar (fr˚an start och för att se om han är p˚a nästa sida). Beskriv
en algoritm för att leta fram rätt sida som kräver färre än 20 bläddringar och som
även skulle fungera för att leta upp Paul Paljett (som st˚ar p˚a sidan 789) fortare än
att g˚a igenom varje sida för sig (även bakifr˚an).
Ni kan anta att katalogen är sorterad i bokstavsordning och att fördelningen mellan
bokstäverna är ungefär som i en vanlig katalog.
Svar Ett sätt är att använda den binärsökningsalgoritm som togs upp p˚a föreläsning 3
(Algoritmer):
1 av 4

Introduktion till datavetenskap
HT 2009
Svar till instuderingsfr˚agor II
Inlämnas:
(a) Sl˚a upp telefonkatalogen p˚a mitten och titta p˚a vad det är för namn först och
sist p˚a sidan.
(b) Om Jalmo är före det första namnet i alfabetet, riv bort alla efterföljande sidor.
(c) Om Jalmo är efter det första namnet, riv bort alla föreg˚aende sidor istället.
(d) Om du bara har en sida kvar nu, s˚a har du hittat rätt sida. Annars, g˚a tillbaka
till steg (a) med din halverade telefonkatalog.
Detta sätt att leta halverar storleken p˚a den katalog man m˚aste söka i varje g˚ang man
”g˚ar ett varv i loopen.” Efter 8 varv har man halverat katalogen 8 g˚anger och är nere
i ca 4 sidor. Det betyder att även om man skulle bläddra igenom alla sidorna p˚a det
vanliga sättet skulle man bara behöva titta p˚a 12 sidor (8 för 8 halveringar plus vanlig
linjär bläddring i de ˚aterst˚aende 4 sidorna).
4. Ni skall summera talen 1 till 100. Fundera ut ˚atminstone ett snabbare sätt att göra
det än 1+2+3+4+...+99+100? Fungerar det även p˚a 1 till 101 och 10 till 1000?
Svar Ett klassiskt sätt att göra detta p˚a är att inse att det finns ett mönster i talserien.
Om man adderar det minsta talet med det största, det näst minsta med det näst
största, etc. f˚ar man samma tal, 101 i v˚art exempel ovan. Om det finns 100 tal kan vi
göra 50 s˚adana additioner och svaret blir allts˚a 50×101 = 5050. Den generella formeln
blir följande (för en talserie med ett jämnt antal tal):
(minsta talet + största talet) × (antal tal/2)
Om man har ett udda antal tal s˚a blir det kvar i mitten efter att man adderat samtliga
kringliggande tal. Detta är fallet för 1 + 2 + 3 + ...99 + 100 + 101. Detta tal m˚aste
följaktligen läggas till svaret, s˚a den generella formeln blir (för talserie med udda antal
tal):
(minsta talet + största talet) × (antal tal/2 avrundat ned˚at) + mittersta talet
För 1 + 2 + 3 + ...99 + 100 + 101 allts˚a (1 + 101) × 50 + 51 = 5151
5. Varför skiljer m˚anga programmeringsspr˚ak mellan talet 1 och strängen 1?
Svar M˚anga skiljer mellan dem för att hjälpa programmeraren att ”inte blanda ihop
äpplen och päron,” samt för att det är flexibelt och effektivt.
Överkurs: strängar och tal representeras olika i datorns minne – strängar är representerade
p˚a ett sätt som gör att vanliga operationer p˚a strängar g˚ar fort och tal är
representerade p˚a ett annat sätt men av samma anledning. Om man ville till˚ata operationer
mellan strängar och tal där strängarna faktiskt innehöll tal skulle man vara
tvungen att undersöka strängarnas inneh˚all hela tiden vilket är rysligt ineffektivt.
6. Vad är en (data)typ i programmeringssammanhang?
Svar En datatyp är helt enkelt en typ (klass, sort, slags) av data, t.ex. heltal, strängar,
etc. Data (värden) av en viss typ stöder olika former av operationer. Därför är det
i Python t.ex. inte till˚atet att göra sort() p˚a en sträng men p˚a en lista, trots att
strängar egentligen är listor av tecken.
2 of 4

Introduktion till datavetenskap
HT 2009
7. Vad är en variabel i programmeringssammanhang?
Svar till instuderingsfr˚agor II
Inlämnas:
Svar En variabel är ett namn p˚a ett värde i programmet. T.ex. correctAnswer =
True i Python skapar en variabel med namnet correctAnswer och binder den till
värdet True. Som namnet antyder kan värdet i en variabel ändra (variera) mellan
olika tidpunkter i programmets körning.
8. Är det n˚agon skillnad mellan matematikens √ x och Pythons motsvarande funktion
sqrt(x) 1 ?
Svar Ja. Matematikens √ x är en precis beskrivning av roten ur x, medan Pythons
motsvarande funktion är en samling instruktioner för att räkna fram ett numeriskt
värde som motsvarar roten ur vad det nu var för värde i x.
9. Förklara hur bubbelsort fungerar. Svara ocks˚a p˚a om det alltid räcker att g˚a igenom
en lista med n element n g˚anger för att den skall vara sorterad? (Varför/varför inte?)
Svar En bubbelsort p˚a en lista med element e1, e2, . . . , en fungerar s˚a att man jämför
varje element med dess högra granne och byter plats p˚a dem om värdet p˚a den högra
grannen var mindre. Vi g˚ar igenom listan fr˚an början till slut p˚a detta sätt tills vi
kan g˚a igenom listan utan att n˚agonsin hitta tv˚a intilliggande värden som borde byta
plats. Om varje element ex är mindre än sitt högra värde ey i en lista följer att alla
element i listan är sorterade i stigande ordning.
Det räcker alltid med n genomg˚angar av en lista med n element. Man kan enkelt
förvissa sig om detta p˚a följande sätt: Varje genomg˚ang av en lista med bubbelsort
kommer alltid att lägga det största elementet som ännu inte sorterats in p˚a rätt plats.
Det betyder att varje g˚ang vi g˚ar genom listan kommer (˚atminstone) ett element att
hamna p˚a rätt plats. Eftersom vi sorterar i fallande ordning (det största elementet
sorteras rätt först, sedan det näst största, etc.) s˚a kommer efterföljande genomg˚angar
aldrig att flytta p˚a ett större element som är p˚a rätt plats. Följaktligen minskar antalet
osorterade element med (˚atminstone) 1 för varje genomg˚ang varvid vi kan dra
slutsatsen att n genomg˚angar av en listan med n element räcker för att lägga de n
elementen p˚a rätt plats i sorteringsordning.
10. Om man vill sortera en lista i fallande ordning (d.v.s., 6,5,4,. . . ) istället för i stigande
ordning (1,2,3,. . . ) med bubbelsort, hur m˚aste man ändra algoritmen?
Svar Byt plats p˚a elementen s˚a det mindre elementet hamnar till höger istället för till
vänster.
11. Vad är skillnaden mellan en akademisk utbildning och en yrkesutbildning? Var passar
DVK in?
Svar En yrkesutbildning syftar till att utbilda studenter till ett specifikt yrke medan
en akademisk utbildning syftar till att göra studenterna till akademiker. DVK syftar
till att vara en akademisk utbildning.
12. Hur förh˚aller sig begreppen ”tidskomplexitet” och ”algoritm”?
Svar Tidskomplexitet avser hur mycket längre tid det tar att utför algoritm/operation
när storleken p˚a indatat växer. En sökning som g˚ar fr˚an vänster till höger i en lista
1 Om ni vill experimentera med Python, observera att man m˚aste göra from math import sqrt för att
kunna skriva sqrt(x) i Python, där x är ett tal eller en variabel. Detta är dock oväsentligt för fr˚agan.
3 of 4

Introduktion till datavetenskap
HT 2009
Svar till instuderingsfr˚agor II
Inlämnas:
och letar efter ett element har en s.k. linjär tidskomplexitet, d.v.s., om antalet element
dubblas som tar det dubbelt s˚a l˚ang tid att söka i listan i det generella fallet. Olika
algoritmer har olika tidskomplexitet. Ett klassiskt exempel är olika sökalgoritmer –
t.ex. s˚a kräver en binärsökning i en ordnad lista med 1.000 element 10 ”hopp” i listan.
Om listan vore 2.000 skulle det bara krävas 11 ”hopp.”
13. Förklara begreppen syntax och semantik och vad skillnaden är mellan dem.
Svar Syntaxen är ett programmeringsspr˚aks regler för att skapa välformade (grammatiskt
korrekta) satser. Semantik betyder betydelse och avser vad en sats betyder.
Ett exempel som tagits upp en föreläsning är ”färglösa gröna ideer sover ursinnigt,”
vilken är en syntaktiskt korrekt mening men semantiskt är den rent nonsens.
14. Förklara begreppet abstraktion i programmeringssammanhang.
Svar Abstraktion handlar om att dölja detaljer om hur n˚agot utförs och istället tänka
p˚a en operation i vidare termer. T.ex. är operationen reverse() p˚a en lista en abstraktion
av ett antal kortare operationer som byter plats p˚a enskilda element.
15. Kan ni n˚agra programmeringsspr˚ak sinsemellan i gruppen? Vilka? (Denna fr˚aga kan
naturligtvis knappast rättas.)
Svar n/a.
4 of 4