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.

Úvod z teorie grafů a použití grafů při řešení algoritmických problémů. Naučíme se hledat nejkratší cestu v bludišti, pochopíme základní princip, jak funguje GPS navigace 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.

Je dobrý nápad si udělat pole polí, kde první prvek je index předchůdce ve stromu, druhý prvek je první potomek, ...? K čemu mají programovací jazyky funkce? A jak je správně používat, jak taková hezká funkce vypadá? Jak si napsat vlastní datovou strukturu, podobnou těm ze standardní knihovny? Napsat program může být jeden velký problém, co tak na něj aplikovat metodu „rozděl a panuj“? Jak nechat nějaký problém vyřešit jinou část programu a v této se o to nestarat? A jasně, přineseme si ošklivé i krásné praktické příklady :)

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.

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.

C# je moderní objektově orientovaný jazyk, který za patnáct let svého bouřlivého vývoje dostal do vínku některé funkcionální rysy. Mimo popisu základních konstrukcí si projdeme také nejzákladnější vestavěné třídy.

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.

Základní kurz Haskellu – moderního funkcionálního jazyka. Zkusíme se na chvíli k funkcím programu chovat jako k těm matematickým a uvidíme, že zákaz side-efektů a globálních proměnných může vést k přehlednějšímu a spolehlivějšímu kódu. Přesvědčíme si, že náš program často umíme poskládat ze spousty malých, ale šikovných funkcí. Ukážeme si syntaxi, vysvětlíme typovou kontrolu a typový systém. Rekurze, aneb seznam je tak dlouhý, jako seznam bez prvního prvku plus jedna. Přičichneme k třídám, zrušíme výjimky a zavedeme zcela bezpečná vlákna. Řekneme si, proč v Haskellu nejde komunikovat s okolním světem a proč nám pomůže si okolní svět uložit do proměnné. A že vlastně v Haskellu žádné proměnné nejsou, jen visačky na datech.

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.

Dnes a denně komunikujeme s dalšími lidmi za pomoci internetu. Jak tyto komunikační služby fungují? Proč může mít někdo emailový účet u Googlu, někdo jiný u Seznamu a přesto se mezi sebou domluví? Co brání tomu, aby uživatel Facebook Messengeru napsal uživateli Telegramu? Některé služby navíc mluví o E2E šifrování, co přesně to znamená? A můžeme to samé dělat i s emaily?

Už umíte postavit sčítačku a různé kontrolní obvody, ale pořád není jasné, jak se na tom dají spouštět programy? V této přednášce si z hradel postavíme nějakou paměť, registry, vymyslíme si instrukce, které bude náš procesor umět, a pak ho postavíme, nebo tedy spíše nakreslíme.

Unixové operační systémy (zejména Linux) dobývají svět. Jak fungují uvnitř a jaké nabízejí výhody? Unixová filosofie a historie. Proč je systém složený ze spousty malých a jednoduchých kousků stabilnější a bezpečnější? Proč je ovládání prostřednictvím textových příkazů často efektivnější než klikátka? Jaké to je mít svůj systém pod kontrolou a „vidět mu pod ruce“? V čem spočívá moc textových souborů?

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.

Docker umožňuje snadno vytvořit kontejnery – třeba nějaké aplikace a všech jejích závislostí – a tyto kontejnery jednoduše distribuovat a spouštět. Docker se hodí ke snadné instalaci věcí s mnoha závislostmi nebo naopak stejné aplikace na mnoho serverů. Ukážeme si, jak si Dockerový kontejner vyrobit, jak z něj dostat porty a do něj naopak nějaké úložiště a kam kontejner umístit. Na závěr si ukážeme, jak Docker provozovat ve větších clusterech (Kubernetes), aneb když chceme distribuovat zátěž na mnoho strojů a mít redundanci.

Výroba software není zdaleka jenom o programování. Ukážeme si, jak psát kód tak, aby nejenom fungoval, ale aby vyzařoval krásu a pokoj všem programátorům dobré vůle. Povíme si o různých způsobech testování, o tom, jak udržet v kódu pořádek, a dalších nástrojích, které pomáhají vyvíjet kvalitní software.

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.

Základy 3D vykreslování na grafické kartě pomocí OpenGL a jazyka GLSL. Jak se reprezentují objekty v paměti. Co jsou to textury, co shadery a jak je psát. Jak udělat oheň či vodotrysk jako živý. Jak se dělá světlo či stín a jak různé druhy povrchů. Co všechno umí dnešní grafické karty.

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.

Středoškolská kombinatorika bývá otravnou „zoologií“ plnou pojmů a vzorečků. My si místo toho ukážeme přístup k počítání založený na elegantních úvahách. Základní triky s faktoriály a kombinačními čísly, sčítání konečných a občas i nekonečných řad a rekurentní rovnice. Také zajdeme na návštěvu k Dlouhému a Širokému a za poněkud zmatenou šatnářkou.

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.

Jak fungují dnešní zámky, co jsou to stavítka a jak vlastně fungují klíče. A jak se pomocí jednoduchých nástrojů dají využít výrobní nedokonalosti zámků k jejich odemčení. Použití planžet, napínáků, praktické ukázky odemykání, nastínění technik bumpingu a dalších postupů, jak se dostat přes zamčené dveře.

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.

Altruismus znamená použití nějakého množství vlastních zdrojů (peněz, času, talentu, ...) na pomoc ostatním lidem a světu. Ale svět má mnoho problémů a k jejich řešení je možné přispět mnoha různými způsoby. Jak si vybrat? Většina lidí si vybere něco, co je jim emocionálně blízké. Ale to nemusí být úplně nejšťastnější. Ukazuje se totiž, že různé způsoby pomoci se výrazně liší efektivitou – tím, kolik reálného užitku (např. zachráněných životů) můžeme získat s daným množstvím vložených zdrojů. Často i o několik řádů. Jaké jsou nejvýznamnější problémy světa a nejefektivnější způsoby jejich řešení? Kdy je lepší finančně podpořit nějakou charitativní organizaci (a jak si vybrat kterou), dobrovolničit či přímo pracovat na řešení nějakého problému? Jak si vybrat kariéru s ohledem na pozitivní přínos světu? Efektivní altriusmus je rostoucí celosvětové hnutí, které se snaží vědeckou metodou hledat odpovědi na tyto a další otázky.

Pojďme si popovídat o výbavě na pobyt v přírodě. Čím se liší jednotlivé druhy spacáků, jak se dají porovnávat? A co karimatky a vařiče? Do jakých se hodí podmínek? Podíváme se společně na to, jaká výbava se hodí kam a proč. Čím se liší věci na přespání zimě od těch na léto. O čem všem uvažovat při nákupech.

Praktický pohled do vnitřností vykreslování herních enginů. Jak se to dělá, aby světla svítila, věci se leskly, aby v lese byly temné stíny a proč je to všechno naprosto špatně. Co znamenají různé obskurní zkratky v nastavení jako SSAO nebo TAA. Co všechno umí grafické karty a jak se toho využívá při optimalizaci her. Co je to raytracing a proč je tak skvělé, že ho nové GPU umí. Co jsou to textury, meshe, shadery a jiné potvůrky, se kterými se setkáte i třeba v Unity nebo Unrealu. Jaké je to něco takového si sám napsat. A kdo ví, možná nějaký ten engine i za živa rozpitváme...