Studiegids

nl en

Datastructuren

Vak
2024-2025

Toegangseisen

Dit college is een vervolg op het college Algoritmiek. Daarom wordt begrip van de relevante stof uit dat vak aangenomen.

Beschrijving

Algoritmen en datastructuren vormen een onafscheidbaar stel. Enerzijds zijn goed ontworpen datastrcuturen essentieel om efficent algoritmische problemen op te lossen. Zo gebruiken we Adjacency lists en Priority queues om het algoritme van Dijkstra voor kortste paden op te lossen. Anderzijds worden bij niet-triviale datastructuren slimme algoritmes gebruikt om de structuur aan te passen wanneer er gegevens worden toegevoegd of verwijderd.
Bij het gebruik en implementatie maken we onderscheid tussen abstracte datastructuren en de concrete implementaties daarvan. De basis structuur Stack (of Stapel) met operaties Pop en Push kan bijvoorbeeld geimplementeerd worden ofwel met behulp van een array ofwel als gelinkte lijst.
In dit college zullen we de standaard datastructuren zoals stapels (stacks), rijen (queues), lijsten (lists), binaire en multiway bomen, priority queues, en grafen de revue laten passeren. Elk van deze gegevensstructuren kun je karakteriseren vanwege hun (interne) structuur en hun methoden (tests op, en wijzigen van, de opgeslagen gegevens). We schetsen mogelijke implementaties van de abstracte structuren, en bekijken de consequenties voor de efficientie van de operaties.
Onderwerpen: Basic data structures (ADT, lineaire lijsten: linked lists, stacks, queues, terminologie) Binary Trees & tree traversal, Binary search trees, Balanced trees (AVL, rotations), Priority queue (ADT, binary heap, leftist heap), Multiway Trees (B-tree, red-black tree), Graphs (en hun algoritmen), Hashing, Data compression (Huffman, ZLW), String matching (KMP), Randomized Algorithms.

Leerdoelen

Na afloop van dit vak kan de ijverige student:

  • diverse basis-structuren (lineaire lijsten en bomen) beschrijven en onderscheiden (structureel, ordening van sleutels) en is de onderliggende terminologie daarvan bekend

  • recursieve boomwandelingen definieren (voor pre-orde, in-orde en post-orde), deze kunnen uitvoeren op simpele voorbeelden, en kunnen aangeven welk toepassing elk van de drie ordeningen heeft

  • pseudo-code algoritmes geven voor iteratieve versies van diezelfde wandelingen met behulp van een stapel

  • onderscheid maken tussen abstracte datastructuren en hun implementaties, in het bijzonder kan de student

    • een definitie geven van het begrip abstracte datastructuur
    • de behandelde abstracte datastructuren (zoals stapel, lijst, set, priority queue, graaf) beschrijven met de bijbehorende operaties
    • aangeven wanneer deze (abstracte) datastructuren gebruikt kunnen worden
    • aangeven welke concrete implementaties passen bij elk van deze abstracte structuren
  • de behandelde implementaties (zoals binaire zoekboom, binaire heap, B-boom, ...) omschrijven, met hun eigen "interne" operaties

  • de werking van deze implementaties begrijpen en uitleggen, met relevante pseudocode, en toepassen en illustreren aan de hand van kleine voorbeelden

  • de (worstcase) complexiteit van de operaties van de diverse implementaties vergelijken en verklaren

  • daar waar verschillende implementaties van dezelfde ADT bestaan de relatieve voor- en nadelen aangeven

  • de behandelde algoritmen (op grafen, datacompressie, matching) omschrijven en uitleggen waar deze toepasbaar zijn

  • de werking van deze algoritmes begrijpen en uitleggen, en toepassen en illustreren aan de hand van kleine voorbeelden

Rooster

In MyTimetable kun je alle vak- en opleidingsroosters vinden, waarmee jij je persoonlijke rooster kunt samenstellen. Onderwijsactiviteiten waarvoor je je via MyStudyMap hebt ingeschreven, worden automatisch in je rooster getoond.

Daarnaast kun je My Timetable gemakkelijk koppelen aan een agenda-app op je telefoon en worden roosterwijzigingen automatisch in je agenda doorgevoerd; bovendien ontvang je desgewenst per e-mail een notificatie van de wijziging. Je kunt notificaties aanzetten bij Instellingen, nadat je bent ingelogd.

Vragen? Bekijk de video, lees de instructie of neem contact op met de ISSC helpdesk.

Let op: Joint Degree studenten Leiden/Delft dienen de informatie uit de Leidse en Delftse MyTimetables samen te voegen om een volledig rooster te zien. Deze video legt uit hoe dat werkt.

Onderwijsvorm

Per week 2 uur hoorcollege en daarnaast 2 uur werkcollege, begeleid werken aan programmeeropdrachten.

Toetsing en weging

Schriftelijk tentamen, dat het eindcijfer bepaalt. Daarnaast moet aan drie verplichte programmeeropdrachten zijn voldaan om te kunnen slagen. De opdrachten worden gewaardeerd volgens Onvoldoende/Voldoende. De laatste twee opdrachten kunnen in uitzonderlijke gevallen met Goed worden gewaardeerd. Elke Goed geeft tevens een bonus van 0,5 op het tentamencijfer, mits dat voldoende is.

Literatuurlijst

Er is een uitgewerkt diktaat beschikbaar met de collegestof. Die stof is hoofdzakelijk gabaseerd op het boek van Adam Drozdek, Data Structures and Algorithms in C++, 4th/International Edition. Dit boek is niet verplicht, maar aanbevolen voor wie het dictaat te compact is.

Inschrijven

Als student ben je zelf verantwoordelijk voor het tijdig inschrijven via MyStudyMap.

In deze korte video zie je stap voor stap hoe je je kunt inschrijven voor cursussen in MyStudyMap.
Uitgebreide informatie over de werking van MyStudyMap vind je hier.

Er zijn twee inschrijfperiodes per jaar:

  • de inschrijving voor het najaar opent in juli

  • de inschrijving voor het voorjaar opent in december

Zie deze pagina voor meer informatie over deadlines en inschrijven voor vakken en tentamens.

Let op:

  • Het is verplicht om je in te schrijven voor alle activiteiten die je gaat volgen van een vak.

  • Je inschrijving is pas voltooid wanneer je je cursusplanning indient in het tabblad ‘Klaar voor inschrijving’ door op ‘indienen’ te klikken.

  • Niet ingeschreven zijn voor een (her)tentamen betekent dat je niet mag deelnemen aan het (her)tentamen.

Contact

Onderwijscoördinator LIACS bachelors

Opmerkingen

Software
Vanaf collegejaar 2024/2025 werkt de faculteit Wiskunde en Natuurwetenschappen met het software distributieplatform Academic Software. Via het platform kun je toegang krijgen tot de software die je nodig hebt voor bepaalde vakken in je studie. Voor sommige software moet je laptop aan bepaalde systeemeisen voldoen. Dit staat aangegeven bij de software. Belangrijk is dat je de software installeert voor de start van het vak. Meer informatie over het laptopprofiel vind je op de studentenwebsite.