Εισαγωγή στις Αρχές της Επιστήμης των Η/Υ Κεφ 1.1. Επιστήμη των Υπολογιστών Κεφ 2.1. Πρόβλημα

1.1 Επιστήμη των Υπολογιστών Μελετά τη φύση και τα θεωρητικά θεμέλια: Πληροφορίας Αλγορίθμων Υπολογισμών Μελετά επίσης τις (τεχνολογικές) εφαρμογές των παραπάνω (σε αυτοματοποιημένα υπολογιστικά συστήματα από τη σκοπιά της σχεδίασης, ανάπτυξης, υλοποίησης, διερεύνησης και ανάλυσης) Χωρίζεται σε δύο ενότητες (κλάδους) Θεωρητική Επιστήμη των Υπολογιστών Εφαρμοσμένη Επιστήμη των Υπολογιστών

1.2 Θεωρητική Επιστήμη των Υπολογιστών Μελετά των σχεδιασμό αλγορίθμων και υπολογιστικών μεθόδων (για την άντληση, επεξεργασία, ανάλυση, αποθήκευση πληροφοριών) Περιλαμβάνει: Ανάλυση Αλγορίθμων Θεωρία Υπολογισιμότητας Θεωρία Πολυπλοκότητας

1.3 Εφαρμοσμένη Επιστήμη των Υπολογιστών Μελετά τρόπους εφαρμογής της θεωρίας των υπολογιστών σε προβλήματα του πραγματικού κόσμου. Περιλαμβάνει: Σχεδιασμό Υλικού Σχεδιασμός και ανάπτυξη Λογισμικού Σχεδιασμός Πληροφοριακών Συστημάτων Τεχνητή Νοημοσύνη Σχεδιασμός Δικτύων Σχεδιασμός Βάσεων Δεδομένων Ασφάλεια Υπολογιστών

2.1.1 Η Έννοια του Προβλήματος Ορισμός: Ως Πρόβλημα προσδιορίζεται κάθε κατάσταση η οποία χρήζει αντιμετώπισης, απαιτεί λύση, η δε λύση της δεν είναι ούτε γνωστή, ούτε προφανής. Η διατύπωση και η αντιμετώπιση ενός προβλήματος απαιτούν ορθολογιστική, αναλυτική και συνθετική σκέψη αλλά και σωστό χειρισμό της φυσικής γλώσσας. Οι δεξιότητες που αποκτούνται με την αντιμετώπιση των προβλημάτων αποτελούν χρήσιμα εφόδια για κάθε ανθρώπινη δραστηριότητα

2.1.2 Κατηγορίες Προβλημάτων Διακρίνονται τρεις κατηγορίες: Επιλύσιμα: Εκείνα για τα οποία η λύση έχει βρεθεί και έχει διατυπωθεί (π.χ. λύση εξίσωσης, ίαση ασθενειών) Μη Επιλύσιμα: Εκείνα για τα οποία έχει αποδειχθεί ότι δεν επιδέχονται λύση (π.χ. τετραγωνισμούς κύκλου με κανόνα και διαβήτη, ταξίδι στο παρελθόν) Ανοικτά: Εκείνα για τα οποία δεν έχει βρεθεί ακόμη λύση ενώ δεν έχει αποδειχθεί και ότι δεν λύνονται (π.χ. ίαση όλων των μορφών καρκίνου).

2.1.3 Υπολογιστικά Προβλήματα (1/2) Ιστορικά στοιχεία (ενημερωτικά): 1900: Ο David Hilbert ρωτάει αν μπορούν να αυτοματοποιηθούν τα μαθηματικά; 1930: O Kurt Godel δείχνει ότι αυτό δεν γίνεται με το περίφημο Θεώρημα της μη πληρότητας (Incompleteness Theorem). 1936: Ο Alan Turing ορίζει την έννοια του υπολογιστή και δείχνει ότι πολλά προβλήματα δεν μπορούν να επιλυθούν με συστηματικό τρόπο, δηλαδή δεν υπάρχει πρόγραμμα που να τα λύνει.

2.1.3 Υπολογιστικά Προβλήματα (2/2) Ορισμός: Ως υπολογιστικό χαρακτηρίζεται οποιοδήποτε πρόβλημα μπορεί να λυθεί μέσω του υπολογιστή. Παραδείγματα Υπολογιστικών Προβλημάτων: (επίλυση εξίσωσης, υπολογισμός χιλιομετρικής απόστασης, εύρεση μέγιστου/ελάχιστου) Παραδείγματα Μη Υπολογιστικών Προβλημάτων: (πρόβλημα τερματισμού)

2.1.4 Διαδικασίες επίλυσης υπολογιστικών προβλημάτων (1/2) Κατανόηση (σωστή διατύπωση, ερμηνεία προβλήματος) Ανάλυση-Αφαίρεση (προσδιορισμός δεδομένων και ζητούμενων, διάσπαση προβλήματος σε μικρότερα) Φραστική Ανάλυση Διαγραμματική Ανάλυση Σύνθεση (κατασκευή νέας δομής από τα επιμέρους στοιχεία του προβλήματος) Κατηγοριοποίηση (κατάταξη προβλήματος σε κατηγορία) Γενίκευση (μεταφορά αποτελεσμάτων σε παρεμφερή προβλήματα) Επεξεργασία Δεδομένων: Η συστηματική εκτέλεση πράξεων σε δεδομένα.

2.1.4 Διαδικασίες επίλυσης υπολογιστικών προβλημάτων (2/2) Τρόποι Ανάλυσης Προβλήματος Φραστικοί: 1. Προσδιορισμός αναγκών 1.1. Ταχύτερη εξυπηρέτηση πολιτών 1.2. Περιορισμός μετακινήσεων… Διαγραμματικοί