Úvodní trojdílná přednáška pro ty, kteří mají s programováním jen malé, nebo dokonce žádné zkušenosti. Vysvětlíme si od základů problematiku programování, jako je zápis cyklů, podmínek a funkcí, ukážeme si základní datové typy (n-tice, seznamy, slovníky), datové struktury (fronta, zásobník) a zkusíme si prakticky naprogramovat několik základních algoritmů. Vše se bude ukazovat hlavně na jazyku Python, který je jednoduchý na naučení a přesto zároveň velmi mocný. Jednotlivé přednášky se budou prolínat s přednáškami ZALG.

Spousta algoritmických problémů se dá popsat pomocí teorie grafů. Ukážeme si její základy: co je to graf, jak se dá v programu reprezentovat a k čemu se dá použít. Naučíme se hledat nejkratší cestu v bludišti, pochopíme základní princip, jak funguje navigace podle GPS a mnohé další. Vše si procvičíme na konkrétních příkladech.

Ukážeme si, proč programy fungují tak, jak jsme zvyklí. Co umí procesor, co dělá paměť a jak se to dá k něčemu použít. Ukážeme si nějaký program v Céčku a v Asembleru a koukneme se, kolik toho řeší Python za nás. Co dělá operační systém, jak je třeba možné, že na jednom procesoru běží najednou několik procesů. Ukážeme si, že počítače jsou překvapivě hloupá stvoření, co umí jenom základní počty, ale na programování nám to stačí.

Slýcháte v programátorských kruzích o objektech, třídách, dědičnosti a metodách, ale nemáte pořádně jasno v tom, co to přesně znamená? Představíme si objektově orientované programování (OOP) – techniku, která často pomáhá psát větší programy tak, aby se o nich snáze přemýšlelo. Ukážeme si základní principy a příklady použití. Čím se liší OOP v různých programovacích jazycích? Kdy je lepší se objektům vyhnout?

Často potřebujeme načíst nějaký složitý textový vstup: matematický výraz, webovou stránku v HTML, zdroják programu, .... Ukážeme si, jak texty analyzovat (neboli parsovat), aniž bychom v nich zabloudili: rozdělení na lexikální a syntaktickou vrstvu, železničářský algoritmus na parsování výrazů, popis syntaxe pomocí regulárních výrazů a gramatik.

Intervalový strom je datová struktura pracující s intervaly, se kterou se můžeme setkat v mnoha úlohách (zejména soutěžních). Řekneme si, co to intervalový strom je, jaké všechny druhy intervalových stromů existují, a jejich použití si ukážeme na úlohách. Na závěr si představíme jednu „magickou“ datovou strukturu jménem Fenwickův strom.

Základní algoritmy pro řešení geometrických úloh – zametání roviny, konvexní obal, dva nejbližší body v rovině, výpočet obsahu nekonvexního mnohoúhelníka, lokalizace bodu, scanline algoritmus a jeho použití, Voroného diagramy a souvislost s persistentními datovými strukturami.

V rámci této přednášky se budeme zabývat problémy tak těžkými, že nikdo na světě pro ně neumí vymyslet efektivní (rozuměj polynomiální) algoritmus. Spousta lidí dokonce věří, že to vůbec možné není. Abychom mezi tyto problémy pronikli, seznámíme se s pojmy NP-úplnosti a NP-těžkosti. Především si však konkrétní těžké úlohy ukážeme a naučíme se i některé těžké úlohy rozpoznat. Závěrem si řekneme, jak se s těžkými úlohami vypořádat v praxi.

Jak vypadá víceprocesorové či vícejádrové PCčko a co to znamená pro programátora. Procesy, vlákna a úskalí komunikace mezi nimi. Jak se snese n kohoutů na jednom smetišti? Synchronizační primitiva: mutexy, semafory, podmínkové proměnné. Spinlocky, deadlocky a livelocky. Jde to i bez synchronizace: atomické operace, transakční paměť. Které jazyky nám pomáhají a které spíš škodí. Kdy je lepší vlákna použít, a kdy ne.

Představíme si SQL, jazyk databází. Ukážeme si základní příkazy i práci o kus složitější. Jak databázi dát data a jak se na ně potom ptát. K čemu se hodí složený dotaz a klíčové slovo JOIN. Jak si data skupinkovat pomocí GROUP a kdy radši použít PARTITION. Dnes už SQL databáze typicky umí i mnoho rozšíření, tak si třeba ukážeme jak do ní naházet JSON dokumenty a použít ji jako dokumentovou databázi.

Go je moderní kompilovaný jazyk (vyvinutý původně v Google), který se pokouší být takovým Cčkem na steroidech. Umí být podobně rychlý, zaručuje větší typovou bezpečnost, ale má i prvky dynamicky typovaných jazyků. Jeho velkou silou je velmi snadné provázání na existující kód v C/C++, systém balíčků distribuovaných převážně přes Github, funkce vracející libovolný počet hodnot nebo třeba vestavěná podpora Unicode a vestavěná hashovací tabulka. Také se silně dbá na coding-style pro zajištění snadné čitelnosti programů.

Co se děje za oponou, když do prohlížeče zadáte adresu svých oblíbených stránek? A jak si takovou stránku taky pořídit? Přelet nad protokolem HTTP, seznámení s HTML a předvedení kaskádových stylů. Jak fungují dynamické stránky od formulářů až po JavaScript běžící v prohlížeči.

Volné navázání na NET aneb máme fungující síť a chceme nad ní provozovat složitější komunikaci. ICMP aneb servisní protokol Internetu, DNS a překlad doménových jmen, jednoduché textové protokoly jako je FTP, SMTP, IMAP nebo nejpoužívanější webové HTTP, kterého se zastavíme trochu déle – hlavičky, návratové kódy, cookie, více domén na stejné IP adrese. A pokud zbude čas, využijeme zranitelnosti některých protokolů a provedeme síťový útok.

Spustit i triviální program dá spoustu práce. A co když chce používat knihovny? A dynamicky alokovat paměť? A co když jich je víc? A ne úplně důvěryhodné? Všechny tyto problémy se lidstvo pokusilo vyřešit mnoha hardwarově podporovanými triky s pamětí. V této hře se hraje o nanosekundy, takže vše musí zůstat co nejjednodušší. Tato přednáška se nesnaží představit nový koncept, na který byste jinde nenarazili, ale uceleně shrnout téma tradičně rozdrobené přes mnoho přednášek na příbuzná témata. Společně vystopujeme cestu mallocu od zavolání této knihovní funkce až ke konkrétním buňkám paměti.

Na co se mi hodí vlastní server a jak ho provozovat? Domácí server nebo něco sedícího v cloudu? A když už ho mám, tak jak ho zabezpečit a jaké věci se mi na něm hodí provozovat? Budeme si povídat o SSHčku, klíčích, šifrování, systemd, Apache a Nginxu, mailech, DNS, Let's Encrypt, zálohování a všem dalším, co nás bude zajímat. Ideálně prakticky na nějaké virtuálce. Pokud bude zájem, můžeme zabrousit i do provozování serverů a služeb ve větším aneb Kubernetes a další hračky.

Když se něco vyvíjí delší dobu, přijde vhod nějaký nástroj, který by uměl zjistit kdo co přidal a proč, uměl by se vrátit k předchozí verzi nebo třeba vrátit jenom jednu změnu, co udělal kamarád před rokem. Na jeden takový, Git, se podíváme. Povíme si, jak Git ukládá změny, co jsou commity, větve, tagy a jak vypadá merge mezi větvemi. Nakonec možná předvedeme i nějaké užitečné triky: třeba hledání bugů půlením historie.

Povídání o tom, jak programovat počítačové soupeře do šachů a her jim podobným. Základní minimaxový algoritmus a jeho vylepšení neboli α-β ořezávání. Stále pomalé? Několik nápadů na efektivnější ořezávání. Ne u všech her však funguje hrubá síla (minimax) dobře, ukážeme si tedy, jak hru zanalyzovat.

Programování nemusí být jen o terminálech a webech. Ukážeme si, jak i z několika málo řádků kódu může vzniknout něco hezkého a barevného. Shadery jsou krátké prográmky, které každému pixelu obrázku přiřadí nějakou barvu. Podíváme se s jejich pomocí do hlubin fraktálů a z trošky náhody uděláme mraky nebo vodní hladinu. Přednáška bude spíše praktický workshop.

Kryptografie se zabývá šiframi, jejich konstrukcí a zejména jejich luštěním. Začneme se symetrickými a asymetrickými šiframi a jednosměrnými funkcemi. Z nich pak vybudujeme složitější kryptografické protokoly na bezpečný přenos, autentikaci a digitální podpisy. Vymyslíme dokonce, jak si hodit korunou po telefonu, a také předvedeme nerozluštitelnou šifru a dokonce to o ní dokážeme.

Čárové kódy dnes potkáváme na každém kroku, ale jak doopravdy fungují? Prozkoumáme klasické jednorozměrné kódy (UPC, EAN, Code39, Code128), jakož i novější dvojrozměrné (QR, Aztec, DataMatrix). Kódovací a dekódovací algoritmy plus trocha matematiky okolo zabezpečení proti chybám. Další počítačem čitelné značky: RFID, bíle křížky na asfaltu, ...

Teorie grafů trochu teoretičtěji. Různé druhy grafů a jejich vlastnosti. Stromy a lesy. Kreslení grafů jedním tahem. Princip sudosti a skóre grafu. Jaké speciální vlastnosti mají rovinné grafy a jak je lze obarvit šesti nebo možná i pěti barvami. Jak poznat, že dva grafy (ne)jsou isomorfní. Mosty, artikulace a ušaté lemma. Párování, střídavé cesty a Hallova věta.

Podíváme se, čím se to ta lineární algebra vlastně zabývá. Řekneme si, co jsou matice, jak se s nimi počítá a k čemu jsou dobré. Seznámíme se s pojmy jako těleso, vektor a vektorový prostor, představíme si jejich zajímavé vlastnosti a uvedeme je do různých souvislostí.

Co a k čemu je teorie čísel. Počítání modulo n, Euklidův algoritmus na nalezení největšího společného dělitele a jeho použití. Konečná tělesa a Malá Fermatova věta. Prvočísla a Eratosthenovo síto. Čínská zbytková věta a její algoritmická verze. Jak si odvodit kritéria dělitelnosti.

Pobavíme se o základech první pomoci. Jak správně vyhodnotit situaci a kdy je potřeba volat pomoc? Jak se postarat o člověka v bezvědomí, jak kontrolovat životní funkce a jak člověka stabilizovat do příjezdu pomoci? Ukážeme si, jak málo stačí k záchraně života a naučíme se nebát se první pomoci. A také, že naše bezpečí je v každé situaci na prvním místě.

Základoškolský přístup „množina je kupříkladu miska jablíček“ nabízí spoustu otázek: Když jablíčka přesuneme do sáčku, bude to stále tatáž množina? A co když kousek jablíčka ukousneme? V rámci této přednášky se pokusíme o vybudování teorie množin od základů (rozuměj axiomů) a to v duchu Zermelo-Fraenkelovském. Pak uvidíme, jak na teorii množin vystavět zbytek matematiky.

Jak na počítači text nejen napsat, ale také vysázet tak, aby pěkně vypadal a aby (což je důležitější) se i příjemně četl. Jak se sází pohádka, jak báseň a jak vzorové řešení KSP plné komplikovaných vzorců. Jak jde dohromady staleté umění typografické a moderní technika. Přineste knihy i letáky, zkritizujeme sazeče, co se do nich vejde.

Pojďme usednout k šálku lahodného čaje a povídat si o tom, co se v něm skrývá. Kde se čaj vzal, kde se pěstuje, jak se zpracovává a jak ho připravovat. Trocha čajového zeměpisu, dějepisu i čajové chemie a čajové kultury. Též o všelijakých substancích čaji podobných.