Problém, algoritmus a program. Časová a paměťová složitost problémů i algoritmů. Složitost rekurzivních algoritmů, složitost v průměrném případě. Ukázky jednoduchých (obvykle aritmetických a třídicích) algoritmů a výpočet jejich složitosti.

Co to jsou grafy, jak je v programech reprezentovat a hlavně k čemu se dají použít. Prohledávání grafu do šířky i do hloubky. Hledání nejkratších cest: Dijkstrův a Floydův algoritmus. Minimální kostry a Union-Find problem.

K čemu je dobré, když grafem teče voda. Předvedeme si klasický problém toků v sítích a jeho všelijaké, mnohdy dosti překvapivé aplikace. Jak rozestavět n věží na šachovnici a jak ji místo toho pokrýt dominovými kostkami? Další souvislosti, jako třeba násobná souvislost grafů.

Důmyslnější varianty vyhledávacích stromů: splay stromy, BB-α stromy, vícerozměrné stromy. Chytřejší haldy: binomiální, Fibonacciho, 2-3. Amortizovaná analýza složitosti. Též několik přátelských randomizovaných datových struktur: skip listy a treapy.

Dynamické programování je programátorská technika využívající velice prostinkého nápadu: Proč něco počítat několikrát, když to mohu spočítat jednou a výsledek si uložit? Na této přednášce si ukážeme, že tento jednoduchý nápad může pomoci efektivně vyřešit i poměrně obtížné úlohy.

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. Parsování podle gramatiky: dynamické programování, přístupy LL a LR, packrat parser.

Jazyk C patří k nejrozšířenějším jazykům, hodí se pro low-level programování i kusy kódu, které mají zejména být rychlé. Představíme si datové typy a běžné programové konstrukce, vysvětlíme si základy práce s ukazateli a také se seznámíme se standardními knihovnami jazyka C.

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.

Jak programovat v Pythonu a jak v něm „nepsat Cčko“. Syntaxe, datové typy, funkce, třídy, ... Na co si dát pozor, v čem se Python liší od ostatních jazyků a proč je mezi nimi tak oblíbený.

Dotazovací jazyk SQL a jeho aplikace, čili jak se domluvit s relační databází a zeptat se rovnou na to, co chci vědět. Definice tabulek a indexů. Dotazy a jejich skládání a vnořování. Pohledy, funkce a triggery. Rozdíly mezi dialekty SQL.

Mezi programem v Céčku, který jste právě dopsali, a tranzistory uvnitř vašeho procesoru leží obrovské území obývané překladači, linkery, knihovníky, operačními systémy, loadery a jinými bájnými bytostmi. Pojďme zjistit, co jsou zač a co všechno s programem provádějí. Co udělá kompilátor za nás a co musíme naopak udělat my za něj.

Vydáme se do země skřítků, kteří pohánějí počítače. Počítačové architektury od hodinek po superpočítač od Craye, jejich křivolaká historie i současnost. Co je to procesor, jak se programuje a jak se chová. Různé druhy pamětí a jejich cacheování. Jak procesory komunikují s okolím – sběrnice, čipové sady, vstupní a výstupní zařízení. A co když je procesorů několik, nebo třeba pár tisíc? Přednáška bude praktická: pár počítačů při ní rozebereme a možná i nějaký postavíme.

Praktičtěji zaměřená přednáška než UNIX, zabývající se hlavně tím, jak efektivně používat příkazovou řádku. Ukážeme si na spoustě příkladů, jak nám může automatizace všedních činností ulehčit život a jak silné nástroje pro ni UNIXový shell (který navzdory svému názvu existuje i pro Windows) svou jednoduchostí a flexibilitou poskytuje. Budeme spojovat spoustu jednoduchých příkazů do mocných celků a s nimi plnit i na první pohled komplexní úlohy, jako třeba automatické stahování a parsování věcí z webu. Některé činnosti vyžadují lidskou nápaditost a vhled. Ty ostatní bychom měli přenechat strojům.

Jak funguje Internet a počítačové sítě vůbec: od elektronů v drátech (fotonů v optických kabelech nebo elektromagnetických vln) přes packety a jejich routing až k jednotlivým síťovým službám. Adresace, internetworking a dynamický routing. Jak NAT zachránil i zničil Internet a proč se těšíme na IPv6.

Kryptologie čili tajuplná nauka o šifrách, jejich konstrukci a hlavně o jejich luštění. Přísně tajné. Šifrovací systémy jako lego: základními kostičkami nám budou symetrické a asymetrické šifry a jednosměrné funkce, stavět z nich budeme kryptografické protokoly na bezpečný přenos, autentikaci, digitální podpisy a třeba i na házení korunou po telefonu. Předvedeme nerozluštitelnou šifru a dokonce to o ní i dokážeme.

Evoluční algoritmy se inspirují strukturami chování v přírodě a na jejich základě pak (optimalizačně) hledají řešení těžkých problémů. Na přednášce určitě zazní genetický algoritmus, zmíníme jeho algoritmy a když zbyde čas tak si obecněji popovídáme o algoritmech pohybujících se ve velkých prostorech řešení.

V HW se dozvíte, jak fungují „opravdové“ počítače, zde pro změnu na čem počítají teoretici. Všechny počítače jsou si rovny, jen některé jsou si rovnější. Turingův stroj obyčejný, vícepáskový, nedeterministický a univerzální. Random Access Machine (RAM) a Pointer Machine. Až nám začne být smutno, pořídíme si klidně N² procesorů a spřáhneme je do paralelního počítače (PRAM). Rychlé paralelní slévání a třídění. Pokud zbude čas, ukážeme si buněčné a grafové automaty, nebo třeba dlaždičky v koupelně.

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.

Při navrhování algoritmů a počítání jejich složitosti narazíme na celou řádku zajímavých a ne úplně triviálních kombinatorických problémů, a tak se naučíme, jak na ně. Základní triky s faktoriály a kombinačními čísly, sčítání konečných a občas i nekonečných řad, rekurentní rovnice a princip inkluze a exkluze.

Jak postavit datovou strukturu, která si pamatuje svou vlastní historii? Jak z libovolné statické datové struktury udělat dynamickou? Lze navrhnout vyhledávací strom se složitostí O(log log n)? Tyto a ještě další triky budou obsaženy v této přednášce.

Pomocí sufixového stromu lze většinu řetězcových problémů vyřešit v lineárním čase. Na přednášce si ukážeme, jak sufixový strom vypadá, jak se pomocí něj řeší problémy, jak souvisí se sufixovým polem a pomalu se budeme přibližovat k jeho konstrukci.

V případě stromů se mnohé těžké problémy stávají jednoduchými a mají svá specifická řešení. Ukážeme si použití myšlenky dynamického programování, vyřešíme úlohu nejbližšího společného předchůdce a předvedeme dekompozici stromu a následné postavení datové struktury nad ní.

O algoritmech značně magických a nečekaných. Jak násobit n-ciferná čísla rychleji než v kvadratickém čase. Kouzlo na slévání setříděných posloupností v konstantním prostoru. Isomorfismus stromů pomocí přihrádkového třídění. Bitové kejklířství. Hledání největší díry.

Je to Perl, a přitom to Perl není. Co je to? Aneb jak to dopadne, když se pokusíme navrhnout programovací jazyk budoucnosti a inspirovat se přitom filosofií Perlu. Typový systém, pokud zrovna chcete. Objekty, třídy a metatřídy. Periodická soustava (meta)operátorů. Definování jazyka v sobě samém. A co se to stalo s regulárními výrazy? Jak vypadají implementace P6 a kdy je prozatím lepší programovat na papíře. Praktické cvičení ve stavbě vzdušných zámků a bydlení v nich.

Jak vyvíjet program delší dobu a nezbláznit se u toho. Různé systémy pro správu verzí od diff/patch přes CVS a SVN až ke Gitu. Jak Git funguje: stromy, commity, větve, tagy. Merge mezi větvemi nebo mezi různými počítači. Kouzelnické triky: hledáme bugy půlením historie, přepisujeme dějiny. Jak se liší správa zdrojáků v projektech o jednom, deseti a tisíci programátorech. Udržujeme patche k cizímu programu aneb quilt a StGit.

Kdo píše programy, které vždy hned fungují, ať se přihlásí. A kdo ne, ať se přihlásí na tuto přednášku. Ukážeme si několik nástrojů, jak si pomoci z nejhoršího. Mezi nimi třeba gdb, řádkový debugger (odvšivovač), strace, nebo valgrind. Kdy je použít a kdy se více hodí printf. Proč assert je tak užitečná věc.

Tvrdí se, že číst kód je mnohdy těžší, než ho psát – dokonce i po sobě, stačí krátká doba. Je několik obecně uznávaných pravidel, jak kód psát a jak ne, aby byl hezký a dobře čitelný. Od základních (rozumná pojmenovací konvence, systematické odsazování), až po to, kdy opravdu použít goto a jak napsat užitečný komentář nebo dokumentaci. A kdy se vyplatí se na všechna tato pravidla vybodnout.

Co ten kernel vlastně je, čím se liší programování v kernelu od normálního kódu, jak sobě vlastní kernel postaviti a jak v něm něco opraviti. Kde najít nejnovější zdrojáky a kde najít pomoc, až se něco pokazí.

Pokročilejší a občas nečekané aplikace základních kryptografických primitiv. Jak přesvědčit server, že známe heslo, aniž bychom mu ho posílali? Jak zajistit, aby útočník nemohl dešifrovat komunikaci, ani když dodatečně získá soukromý klíč? Jak funguje BitCoin (decentralizovaná digitální měna) či Tor (protokol znemožňující komukoli po cestě vědět, kdo s kým komunikuje)? Malý bonus: nečekané útoky na kryptografické systémy. Jak zjistit heslo na základě doby odpovědi serveru? Jak otevřít libovolné auto krabičkou za 30 dolarů? A kdy se při hackování hodí tekutý dusík?

Lehké nakousnutí jazyka, ve kterém můžete opravdu kreslit planimetrické obrázky, ale i třeba písma nebo piktogramy do zadání a řešení KSP. Jak vypadají CM fonty (ty, které používá TeX) a jak se autorovi povedlo, že se z jediného „obrázku“ dá vygenerovat tlusté, tenké, rovné, skloněné, šišaté písmenko.

Donald E. Knuth napsal TeX před desítkami let proto, že mu nikdo nebyl schopen vysázet matematický text podle jeho požadavků. Od té doby se hojně používá pro sazbu nejrůznějších publikací. V této spíše praktické přednášce si ukážeme použití TeXu od hladké sazby knihy až po zběsilosti hraničící s programováním. Pozornost věnujeme i zdrojům informací a rozdílům mezi různými dialekty TeXu.

Obvykle tvoříme programy (nebo třeba webové stránky) s cílem, aby je používali i další lidé. K tomu je ovšem vhodné, aby se i ostatním dobře používali. Jak něco takového měřit a testovat? Kognitivní průchod, heuristická evaluace i testování s lidmi. Jak pracovat s výsledky testů a proč nevadí, že Vim by v některých testech rozhodně neuspěl.

Mobilný telefón dnes bežne používame na zadávanie platobných príkazov či okamžité zdieľanie fotiek cez internet. Je to ale bezpečné? Pozrieme sa aké súčasti mobilné telefóny obsahujú, ako sú jednotlivé HW/SW komponenty zabezpečené a čo nám môže spraviť útočník, výrobca telefónu alebo mobilný operátor. Ukážeme si koncept bezpečnejšieho mobilného telefónu, konkrétne projekt Neo900.

Lineární algebra původně vznikla jako elegantní prostředek k popisování geometrie lineárních útvarů (bodů, přímek, rovin, ...) v libovolněrozměrném prostoru, ale ukázalo se, že její kouzlo dosahuje daleko dál. Vektorové prostory, lineární (ne)závislost, báze, lineární zobrazení a matice, determinanty, tenzory. Konečné projektivní roviny.

Limita, derivace, derivace^-1, integrál. Z pohledu formální matematiky velmi podobné si jsou. My si ukážeme, jak jednoduše lze tyto pojmy pochopit a že vyzrát na ně není vůbec těžké.

Převážně nevážné a mírně nepřed-vídatelné po-vídání o jazyku i jazyce. Základní jazykové rodiny a jejich podobnosti i odlišnosti. Co má společného čínština s angličtinou a co nikoliv. Proč jeden jazyk potřebuje 15 pádů, zatímco jiný se bez nich obejde úplně. Jak se jazyky vyvíjejí a jak se navzájem ovlivňují. Kde se berou jazyková pravidla. Kde se vzalo písmo a proč se mluvený a psaný jazyk tolik liší. Jak se na jazyk dívá matematik a jak se na matematiku dívají lingvisté.

Co mám dělat, abych uspěl v soutěžích? Jak se připravovat? Na co dát důraz? Co si připravit předem a čeho si všímat při soutěži? Jak odhadnout náročnost a které úlohy si pro řešení vybrat jako první? Je úspěch otázka talentu nebo tvrdého tréninku?

Jak ze neztratit v terénu a jak se neztratit na moři. Vývoj umění navigace. K čemu je důležité slunce a hvězdy, ale proč mořeplavcům nestačí, alespoň dokud neobjevíme hodinky. Použití mapy, busoly a GPSky. Orientace bez pomůcek a použití Ariadniny nitě. Bleskový úvod do sférické astronomie a časomíry čili jak (ne)postavit sluneční a třeba i měsíční hodiny. Jak reprezentovat mapu v počítači a jak raději ne. Jak zapisovat polohu místa na Zemi (přestože Země má tvar podivně nakousnuté hrušky) a kolika způsoby to jde. Různé druhy map a jejich (z)kreslení. Jak se neztratit v kartografii. Praktické cvičení v terénu.

České předmětové olympiády z pohledu soutěžícího i nezávislého pozorovatele. Jak se dostat do celostátního kola, jak (možná) dojít až do mezinárodní olympiády a která cesta vede zaručeně do pekel. Příspěvek ze strany korespondenčních seminářů, aneb zapomeňte školní znalosti, ty vám nepomůžou. Nečekejte univerzální rady, neb žádné takové neexistují, spíše vyprávění o cestě obyčejného smrtelníka olympiádním molochem.

Technické objevy v různých sci-fi (Star Trek/Gate/Wars i dalších) a pohled na ně z perspektivy dnešních fyzikálních znalostí. Proč se v Hollywoodských filmech ozývá ve vesmíru zvuk laserů, i když je tam vakuum, a je možné cestovat rychleji než světlo? Také možná zabrousíme do některých filozofických otázek – primární směrnice o nevměšování ve Star Treku a jiné.

Co vše se dá napsat za pomoci unixového shellu a spřízněných utilit. Webové aplikace, šablonovací systém, síťová komunikace, OOP, ... Proč to obvykle není dobrý nápad, ale občas taky ano.

Kdo, proč a jak se nás o ně snaží připravit? Co o vás ví Google, Facebook, Apple či NSA a jakou nad vámi mají moc? Kdo může z vašeho telefonu vzdáleně číst a mazat data? Čím hrozí „kyberzákony“ a mezinárodní dohody? DMCA, SOPA, ACTA, TT(I)P a další. Bude Hollywood rozhodovat o tom, co (ne)smíte vidět na internetu a Microsoft o tom, jaký software (ne)smíte používat? Proč je často protizákonné upozornit uživatele na bezpečnostní chyby? A kdy váš to vše může stát život?

Co je to spravedlnost? Co je správné? Je na světě něco spravedlivé? Existuje objektivní spravedlnost? Kdo za ni ručí a kde se na světě vzala? Nebo je to jen prospěch silnějšího a lidský výmysl? Pokusíme se vést rozhovor, jehož účelem bude najít pravdu. Můžeme použít třeba sokratovskou metodu.