AP Computer Science A · ⁨AP Информатика A⁩

Цель обучения 1.1.A: Представлять закономерности и алгоритмы, встречающиеся в повседневной жизни, с помощью письменного текста или диаграмм.

• 1.1.A.1 Алгоритмы определяют пошаговые процессы, которые необходимо выполнить для выполнения задачи или решения проблемы. Эти алгоритмы могут быть представлены с помощью письменного текста или диаграмм.
• 1.1.A.2 Последовательность определяет порядок выполнения шагов в процессе. Шаги в процессе выполняются по одному за другим.

Цель обучения 1.1.B: Объяснять процесс компиляции и выполнения кода.

• 1.1.B.1 Код может быть написан в любом текстовом редакторе; однако часто используется средство разработки (IDE), потому что оно предоставляет инструменты для программиста, чтобы писать, компилировать и запускать код.
• 1.1.B.2 Компилятор проверяет код на наличие некоторых ошибок. Ошибки, обнаруживаемые компилятором, должны быть исправлены до того, как программу можно будет запустить.

Цель обучения 1.1.C: Определять типы ошибок программирования.

• 1.1.C.1 Синтаксическая ошибка — это ошибка в программе, в которой не соблюдены правила языка программирования. Эти ошибки обнаруживаются компилятором.
• 1.1.C.2 Логическая ошибка — это ошибка в алгоритме или программе, которая вызывает неправильное или неожиданный результат. Эти ошибки обнаруживаются тестированием программы с использованием конкретных данных для проверки, дает ли она ожидаемый результат.
• 1.1.C.3 Ошибка времени выполнения — это ошибка в программе, которая возникает во время выполнения программы. Ошибки времени выполнения обычно приводят к abnormalному завершению работы программы.
• 1.1.C.4 Исключение — это тип ошибки времени выполнения, который возникает в результате неожиданной ошибки, не обнаруженной компилятором. Оно нарушает нормальный поток выполнения программы.

Цель обучения 1.2.A: Определить наиболее подходящий тип данных для конкретного задания.

• 1.2.A.1 Тип данных — это набор значений и соответствующий им набор операций над этими значениями. Типы данных можно классифицировать как примитивные или ссылочные.
• 1.2.A.2 Примитивные типы данных, используемые в данном курсе, определяют набор значений и соответствующие операции над ними для чисел и логических значений.
• 1.2.A.3 Ссылочный тип используется для определения объектов, которые не являются примитивными типами.

Цель обучения 1.2.B: Написать код для объявления переменных хранения чисел и логических значений.

• 1.2.B.1 Три примитивных типа данных, используемых в этом курсе: int, double и boolean. Значение int является целым числом. Значение double является вещественным числом. Значение boolean может быть либо true, либо false.
  • Исключение из программы: Остальные пять примитивных типов данных (long, short, byte, float и char) выходят за рамки курса и экзамена AP Computer Science A.
• 1.2.B.2 Переменная — это место хранения, содержащее значение, которое может изменяться во время выполнения программы. У каждой переменной есть имя и связанный с ней тип данных. Переменная примитивного типа хранит примитивное значение этого типа.

Цель обучения 1.3.A: Написать код для вывода информации и определить результат, который будет отображен.

• 1.3.A.1 System.out.print и System.out.println выводят информацию на экран компьютера. System.out.println перемещает курсор на новую строку после вывода информации, тогда как System.out.print этого не делает.

Цель обучения 1.3.B: Написать код для использования строковых литералов и определить результат их применения.

• 1.3.B.1 Литерал — это кодовая запись фиксированного значения.
• 1.3.B.2 Строковый литерал — это последовательность символов, заключенная в двойные кавычки.
• 1.3.B.3 Последовательности экранирования — это специальные последовательности символов, которые могут быть включены в строку. Они начинаются со знака обратного слеша (\) и имеют специальное значение в Java. Последовательности экранирования, используемые в этом курсе: двойная кавычка \", обратный слеш \\ и символ новой строки \n.

Цель обучения 1.3.C: Написать код для арифметических выражений и определить результат этих выражений.

• 1.3.C.1 Арифметические выражения, состоящие из числовых значений, переменных и операторов, включают выражения типов int и double.
• 1.3.C.2 Арифметические операторы включают сложение +, вычитание -, умножение *, деление / и остаток от деления %. Арифметическая операция, использующая два значения int, даст результат в виде значения int. Арифметическая операция, использующая хотя бы одно значение double, даст результат в виде значения double.
  • Исключение: Выражения, дающие специальные значения double (например, бесконечности и NaN), выходят за рамки курса и экзамена AP Computer Science A.
• 1.3.C.3 При делении числовых значений, оба из которых являются int-значениями, результатом является только целая часть частного. При делении числовых значений, в которых используется хотя бы одно double-значение, результатом является частное.
• 1.3.C.4 Оператор остатка от деления % используется для вычисления остатка, когда одно число a делится на другое число b.
  • Замечание об исключении: Использование значений меньше 0 для a и использование значений меньше или равных 0 для b выходит за рамки курса и экзамена AP Computer Science A.
• 1.3.C.5 Операторы могут использоваться для создания составных выражений. На этапе компиляции числовые значения связываются с операторами согласно приоритету операторов для определения способа их группировки. Скобки могут использоваться для изменения приоритета операторов. Умножение, деление и остаток от деления имеют более высокий приоритет, чем сложение и вычитание. Операторы с одинаковым приоритетом вычисляются слева направо.
• 1.3.C.6 Попытка разделить целое число на целую ноль приведет к возникновению ошибки ArithmeticException.
  • Замечание об исключении: Использование деления на ноль, когда одно числовое значение является double-значением, выходит за рамки курса и экзамена AP Computer Science A.

Цель обучения 1.4.A: Писать код для операторов присваивания с выражениями и определять значение, которое сохраняется в переменной в результате этих операций.

• 1.4.A.1 Каждой переменной должно быть присвоено значение до того, как она будет использована в выражении. Это значение должно принадлежать совместимому типу данных. Переменная инициализируется при первом присвоении ей значения. Типам ссылочных данных может быть присвоено новое значение объекта или null, если объект отсутствует. Буквальное значение null является специальным значением, используемым для указания на то, что ссылка не связана ни с каким объектом.
• 1.4.A.2 Оператор присваивания = позволяет программе инициализировать или изменить значение, хранящееся в переменной. Значение выражения справа сохраняется в переменной слева.
  • Замечание об исключении: Использование операторов присваивания внутри выражений (например, a = b = 4; или a[i += 5]) выходит за рамки курса и экзамена AP Computer Science A.
• 1.4.A.3 Во время выполнения выражение вычисляется для получения одного значения. Тип значения выражения определяется на основе его вычисления.

Цель обучения 1.4.B: Писать код для чтения входных данных.

• 1.4.B.1 Входные данные могут поступать в различных формах, таких как тактильные, аудиальные, визуальные или текстовые. Класс Scanner — это один из способов получения текстового ввода с клавиатуры.
  • Замечание об исключении: Любая конкретная форма ввода от пользователя выходит за рамки курса и экзамена AP Computer Science A.

Цель обучения 1.5.A: Писать код для приведения примитивных значений к различным примитивным типам в арифметических выражениях и определять получаемое в результате значение.

• 1.5.A.1 Операторы приведения (int) и (double) могут использоваться для преобразования значения типа double в значение типа int (или наоборот).
• 1.5.A.2 Приведение значения типа double к типу int приводит к отбрасыванию цифр после десятичной точки.
• 1.5.A.3 Некоторые фрагменты кода вызывают автоматическое приведение (расширение) значений типа int к значениям типа double.
• 1.5.A.4 Значения типа double можно округлить до ближайшего целого числа с помощью (int)(x + 0.5) для неотрицательных чисел или (int)(x - 0.5) для отрицательных чисел.

Цель обучения 1.5.B: Описывать условия, при которых целочисленное выражение вычисляется в значение вне допустимого диапазона.

• 1.5.B.1 Константа Integer.MAX_VALUE содержит значение максимально возможного значения типа int. Константа Integer.MIN_VALUE содержит значение минимально возможного значения типа int.
• 1.5.B.2 Целочисленные значения в Java представлены значениями типа int, которые хранятся с использованием конечного объема памяти (4 байта). Следовательно, значение типа int должно находиться в диапазоне от Integer.MIN_VALUE до Integer.MAX_VALUE включительно.
• 1.5.B.3 Если результат вычисления выражения должен был бы стать значением типа int, выходящим за пределы допустимого диапазона, происходит переполнение целого числа. Результатом станет значение типа int, находящееся в допустимом диапазоне, но не обязательно ожидаемое значение.

Цель обучения 1.5.C: Описывать условия, ограничивающие точность выражений.

• 1.5.C.1 Компьютеры выделяют определенное количество памяти для хранения данных в зависимости от типа данных. Если результат вычисления выражения должен был бы стать значением типа double, которое имеет большую точность, чем может быть сохранено в выделенном объеме памяти, возникает ошибка округления. Результат будет округлен до представимого значения. Чтобы избежать естественных ошибок округления, используйте значения типа int.
  • Замечание об исключении: Другие специальные типы данных для десятичных дробей, которые можно использовать для предотвращения ошибок округления, выходят за рамки курса и экзамена AP Computer Science A.

Цель обучения 1.6.A: Писать код для операторов присваивания со составными операторами присваивания и определять значение, которое сохраняется в переменной в результате.

• 1.6.A.1 Компоунд-присваивание операторы (+=, -=, *=, /= и %=) могут использоваться вместо оператора присваивания в числовых выражениях. Компоунд-оператор выполняет указанную арифметическую операцию между значением слева и значением справа, а затем присваивает результат переменной слева.
• 1.6.A.2 Оператор постинкремента ++ и оператор постдеcrementa -- используются для прибавления 1 или вычитания 1 из сохраняемого значения числовой переменной. Новое значение присваивается переменной.
  • Исключение из программы: Использование операторов инкремента и декремента в префиксной форме (например, ++x) выходит за рамки курса и экзамена AP Computer Science A. Использование операторов инкремента и декремента внутри других выражений (например, arr[x++]) выходит за рамки курса и экзамена AP Computer Science A.

Цель обучения 1.7.A: Определять атрибуты и поведение класса, содержащегося в библиотеках API.

• 1.7.A.1 Библиотеки — это наборы классов. Спецификация прикладного программного интерфейса (API) информирует разработчика о том, как использовать эти классы. Документация, содержащаяся в спецификациях API и библиотеках, необходима для понимания атрибутов и поведения класса, определенного API. Класс определяет конкретный ссылочный тип. Классы в API и библиотеках сгруппированы по пакетам. Существующие классы и библиотеки классов могут использоваться для создания объектов.
• 1.7.A.2 Атрибуты относятся к данным, связанным с классом, и хранятся в переменных. Поведение относится к тому, что экземпляры класса могут делать (или что можно сделать с ними), и определяется методами.

Цель обучения 1.8.A: Описывать функциональность и использование кода с помощью комментариев.

• 1.8.A.1 Комментарии пишутся как для первоначального разработчика, так и для других программистов, чтобы они могли понять код и его функциональность, но компилятор игнорирует их, и они не выполняются при запуске программы. В Java существует три типа комментариев: /* */, который создает блок комментариев; //, который создает комментарий в одну строку; и /** */, которые являются Javadoc-комментариями и используются для создания документации API.
• 1.8.A.2 Предусловие — это условие, которое должно быть истинным непосредственно перед выполнением метода, чтобы он вел себя ожидаемым образом. Не предполагается, что метод будет проверять выполнение предусловий.
• 1.8.A.3 Постусловие — это условие, которое всегда должно быть истинным после выполнения метода. Постусловия описывают результат выполнения в терминах возвращаемого значения или текущего значения атрибутов объекта.

Цель обучения 1.9.A: Определять правильный метод для вызова на основе документации и подписей методов.

• 1.9.A.1 Метод — это именованный блок кода, который выполняется только тогда, когда он вызывается. Блок кода — это любой участок кода, заключенный в фигурные скобки. Процедурная абстракция позволяет программисту использовать метод, зная, что он делает, даже если он не знает, как именно он написан.
• 1.9.A.2 Параметр — это переменная, объявленная в заголовке метода или конструктора, и может использоваться внутри тела метода. Это позволяет передавать значения или аргументы и использовать их методом или конструктором. Подпись метода для метода с параметрами состоит из имени метода и упорядоченного списка типов параметров. Подпись метода для метода без параметров состоит из имени метода и пустого списка параметров.

Цель обучения 1.9.B: Описывать, как вызывать методы.

• 1.9.B.1 Void-метод не имеет возвращаемого значения и поэтому не используется как часть выражения.
• 1.9.B.2 Non-void-метод возвращает значение того же типа, что и тип возвращаемого значения в заголовке. Чтобы использовать возвращаемое значение при вызове non-void-метода, оно должно быть сохранено в переменной или использовано как часть выражения.
• 1.9.B.3 Аргумент — это значение, которое передается в метод при его вызове. Аргументы, передаваемые методу, должны быть совместимы по количеству и порядку с типами, указанными в списке параметров подписи метода. При вызове методов аргументы передаются по значению. Передача по значению инициализирует параметры копиями аргументов.
• 1.9.B.4 Методы называются перегруженными, когда существует несколько методов с одним именем, но разными подписями.
• 1.9.B.5 Вызов метода прерывает последовательное выполнение инструкций, заставляя программу сначала выполнить инструкции в методе, а затем продолжить. После выполнения последней инструкции в методе или выполнения инструкции return управление возвращается в точку сразу после места вызова метода.

Цель обучения 1.10.A: Написать код для вызова методов класса и определить результат этих вызовов.

• 1.10.A.1 Методы класса связаны с самим классом, а не с его экземплярами. Методы класса включают ключевое слово static в заголовке перед именем метода.
• 1.10.A.2 Методы класса обычно вызываются с использованием имени класса вместе с точечным оператором. Когда вызов метода происходит внутри определяющего класса, использование имени класса в вызове является необязательным.

Цель обучения 1.11.A: Написать код для создания выражений, включающих вызовы встроенных математических библиотек, и определить значение, которое получается в результате.

• 1.11.A.1 Класс Math является частью пакета java.lang. Классы из пакета java.lang доступны по умолчанию.
• 1.11.A.2 Класс Math содержит только методы класса. Следующие методы класса Math — включая их назначение и области применения — входят в справочник по Java:
  • static int abs(int x) возвращает абсолютное значение значения int.
  • static double abs(double x) возвращает абсолютное значение значения double.
  • static double pow(double base, double exponent) возвращает значение первого параметра, возведенного в степень второго параметра.
  • static double sqrt(double x) возвращает неотрицательный квадратный корень из значения double.
  • static double random() возвращает значение double, большее или равное 0.0 и меньшее 1.0.
• 1.11.A.3 Значения, возвращаемые из Math.random(), можно преобразовывать с помощью арифметических и операторов приведения типов, чтобы получить случайное целое число int или вещественное число double в заданном диапазоне на основе указанных критериев. Каждый конец диапазона может быть включительным, то есть значение включено, или исключающим, то есть значение не включено.

Цель обучения 1.12.A: Объяснить связь между классом и объектом.

• 1.12.A.1 Объект — это конкретный экземпляр класса с определенными атрибутами. Класс — это формальная реализация, или чертеж, атрибутов и поведения объекта.
• 1.12.A.2 Иерархию классов можно построить, поместив общие атрибуты и поведение родственных классов в один класс, называемый надклассом. Классы, которые расширяют надкласс (называемые подклассами), могут использовать существующие атрибуты и поведение надкласса без их замены в коде. Это создает отношение наследования от подклассов к надклассу.
  • Исключение: Проектирование и реализация отношений наследования находятся вне рамок курса и экзамена AP Computer Science A.
• 1.12.A.3 Все классы в Java являются подклассами класса Object.

Цель обучения 1.12.B: Написать код для объявления переменных для хранения ссылочных типов.

• 1.12.B.1 Переменная ссылочного типа хранит ссылку на объект, которую можно рассматривать как адрес памяти этого объекта.

Цель обучения 1.13.A: Определить по сигнатуре правильный вызываемый конструктор.

• 1.13.A.1 Класс содержит конструкторы, которые вызываются для создания объектов. Они имеют то же имя, что и класс.
• 1.13.A.2 Сигнатура конструктора состоит из имени конструктора (которое совпадает с именем класса) и упорядоченного списка типов параметров. Список параметров в заголовке конструктора перечисляет типы передаваемых значений и имена их переменных.
• 1.13.A.3 Говорят, что конструкторы перегружены, когда существует несколько конструкторов с различными сигнатурами.

Цель обучения 1.13.B: Написать код для объявления переменных правильных типов для хранения ссылок на объекты.

• 1.13.B.1 Переменная ссылочного типа хранит ссылку на объект или, если объекта нет, значение null.

Цель обучения 1.13.C: Написать код для создания объекта путем вызова конструктора.

• 1.13.C.1 Объект обычно создается с использованием ключевого слова new, за которым следует вызов одного из конструкторов класса.
• 1.13.C.2 Параметры позволяют конструкторам принимать значения для установки начальных значений атрибутов объекта.
• 1.13.C.3 Аргумент конструктора — это значение, передаваемое в конструктор при его вызове. Аргументы, передаваемые в конструктор, должны быть совместимы по порядку и количеству с типами, указанными в списке параметров сигнатуры конструктора. При вызове конструкторов аргументы передаются по значению. Передача по значению инициализирует параметры копиями аргументов.
• 1.13.C.4 Вызов конструктора прерывает последовательное выполнение инструкций, заставляя программу сначала выполнить инструкции в конструкторе, а затем продолжить. После выполнения последней инструкции в конструкторе управление возвращается в точку, непосредственно следующую за местом вызова конструктора.

Цель обучения 1.14.A: Написать код для вызова методов экземпляра и определить результат этих вызовов.

• 1.14.A.1 Методы экземпляра вызываются на объектах данного класса. Для вызова методов экземпляра используется точечный оператор вместе с именем объекта.
• 1.14.A.2 Вызов метода на ссылке null приведет к возникновению ошибки NullPointerException.

Цель обучения 2.1.A: Представлять паттерны и алгоритмы, включающие выбор и повторение, встречающиеся в повседневной жизни, с помощью письменного текста или диаграмм.

• 2.1.A.1 Базовыми элементами алгоритмов являются последовательность, выбор и повторение.
• 2.1.A.2 Алгоритмы могут содержать выбор через принятие решений и повторение через циклы.
• 2.1.A.3 Выбор происходит, когда выбор направления выполнения алгоритма основан на истинном или ложном решении.
• 2.1.A.4 Повторение — это процесс, который повторяется до достижения желаемого результата.
• 2.1.A.5 Порядок, в котором используются последовательность, выбор и повторение, влияет на результат алгоритма.

Цель обучения 2.2.A: Разработать код для создания булевских выражений с реляционными операторами и определить результат этих выражений.

• 2.2.A.1 Значения можно сравнивать с помощью реляционных операторов == и !=, чтобы определить, одинаковы ли значения. Для примитивных типов это сравнивает фактические примитивные значения. Для ссылочных типов это сравнивает ссылки на объекты.
• 2.2.A.2 Числовые значения можно сравнивать с помощью реляционных операторов <, >, <= и >=, чтобы определить соотношение между значениями.
• 2.2.A.3 Выражение, содержащее реляционные операторы, вычисляется как булево значение.

Цель обучения 2.3.A: Разработать код для представления ветвящихся логических процессов с использованием операторов выбора и определить результат этих процессов.

• 2.3.A.1 Операторы выбора изменяют последовательное выполнение операторов.
• 2.3.A.2 Оператор if является типом оператора выбора, который влияет на поток управления, выполняя различные сегменты кода в зависимости от значения булевого выражения.
• 2.3.A.3 Однонаправленный выбор (оператор if) используется, когда существует сегмент кода для выполнения при определенном условии. В этом случае тело выполняется только тогда, когда булево выражение равно true.
• 2.3.A.4 Двухнаправленный выбор (оператор if-else) используется, когда есть два сегмента кода: один для выполнения, когда булево выражение равно true, и другой сегмент для выполнения, когда булево выражение равно false. В этом случае тело оператора if выполняется, когда булево выражение равно true, а тело оператора else выполняется, когда булево выражение равно false.

Цель обучения 2.4.A: Разработать код для представления вложенных ветвящихся логических процессов и определить результат этих процессов.

• 2.4.A.1 Вложенные операторы if состоят из операторов if, if-else или if-else-if внутри операторов if, if-else или if-else-if.
• 2.4.A.2 Булево выражение внутреннего вложенного оператора if вычисляется только в том случае, если булево выражение внешнего оператора if оценивается как true.
• 2.4.A.3 Множественный выбор (оператор if-else-if) используется, когда имеется серия выражений с различными сегментами кода для каждого условия. Множественный выбор выполняется таким образом, что выполняется не более одного сегмента кода на основе первого выражения, которое оценивается как true. Если ни одно выражение не оценивается как true, и присутствует оператор else в конце, то выполняется тело оператора else.

Цель обучения 2.5.A: Разработать код для представления составных булевских выражений и определить результат этих выражений.

• 2.5.A.1 Логические операторы ! (не), && (и) и || (или) используются с булевскими выражениями. Выражение !a вычисляется как true, если a равно false, и вычисляется как false в противном случае. Выражение a && b вычисляется как true, если оба выражения a и b равны true, и вычисляется как false в противном случае. Выражение a || b вычисляется как true, если a равно true, b равно true или оба, и вычисляется как false в противном случае. Порядок приоритета вычисления логических операторов: ! (не), затем && (и), затем || (или). Выражение, содержащее логические операторы, вычисляется как булево значение.
• 2.5.A.2 Короткое замыкание (short-circuit evaluation) происходит, когда результат логической операции с использованием && или || может быть определен путем вычисления только первого булевого выражения. В этом случае второе булево выражение не вычисляется.

Цель обучения 2.6.A: Сравнивать эквивалентные булевские выражения.

• 2.6.A.1 Два булевских выражения являются эквивалентными, если они вычисляются как одно и то же значение во всех случаях. Таблицы истинности могут использоваться для доказательства эквивалентности булевских выражений.
• 2.6.A.2 Закон де Моргана может быть применен к булевским выражениям для создания эквивалентных булевских выражений. Согласно закону де Моргана, булево выражение !(a && b) эквивалентно !a || !b, а булево выражение !(a || b) эквивалентно !a && !b.

Цель обучения 2.6.B: Разработать код для сравнения ссылочных переменных объектов с использованием булевских выражений и определить результат этих выражений.

• 2.6.B.1 Две разные переменные могут хранить ссылки на один и тот же объект. Ссылочные переменные объектов можно сравнивать с помощью == и !=.
• 2.6.B.2 Ссылочную переменную объекта можно сравнить с null, используя == или !=, чтобы определить, действительно ли ссылка указывает на объект.
• 2.6.B.3 Классы часто определяют свой собственный метод equals, который можно использовать для определения критериев эквивалентности для двух объектов данного класса. Эквивалентность двух объектов чаще всего определяется на основе атрибутов этих двух объектов.
  • Исключение: Переопределение метода equals не входит в рамки курса и экзамена по информатике AP.

Цель обучения 2.7.A: Определять, когда для достижения желаемого результата требуется итеративный процесс.

• 2.7.A.1 Итерация — это форма повторения. Операторы итерации изменяют поток управления, повторяя фрагмент кода ноль или более раз, пока логическое выражение, управляющее циклом, оценивается как true.
• 2.7.A.2 Бесконечный цикл возникает, когда логическое выражение в операторе итерации всегда оценивается как true.
• 2.7.A.3 Тело цикла оператора итерации не выполнится, если логическое выражение изначально оценивается как false.
• 2.7.A.4 Ошибки off by one (на единицу больше/меньше) возникают, когда оператор итерации выполняется на один раз слишком много или на один раз слишком мало.

Цель обучения 2.7.B: Разработать код для представления итеративных процессов с использованием циклов while и определить результат этих процессов.

• 2.7.B.1 Цикл while является видом итеративного оператора. В циклах while логическое выражение вычисляется перед каждой итерацией тела цикла, включая первую. Когда выражение принимает значение true, выполняется тело цикла. Это продолжается до тех пор, пока логическое выражение не примет значение false, после чего итерация завершается.

Цель обучения 2.9.A: Разработать код для стандартных и оригинальных алгоритмов (без структур данных) и определить результат этих алгоритмов.

• 2.9.A.1 Существуют стандартные алгоритмы для:
  • определения, кратно ли целое число другому целому числу или нет
  • определения отдельных цифр в целом числе
  • определения частоты выполнения определенного критерия
  • определения минимального или максимального значения
  • вычисления суммы или среднего значения

Цель обучения 2.10.A: Разрабатывать код для стандартных и оригинальных алгоритмов, связанных со строками, и определять результат этих алгоритмов.

• 2.10.A.1 Существуют стандартные строчные алгоритмы для:
  • поиска наличия у одной или нескольких подстрок определенного свойства
  • определения количества подстрок, соответствующих определенным критериям
  • создания новой строки с обратным порядком символов

Цель обучения 2.11.A: Разработать код для представления вложенных итеративных процессов и определить результат этих процессов.

• 2.11.A.1 Вложенные операторы итерации — это операторы итерации, которые находятся внутри тела другого оператора итерации. Когда цикл вложен внутрь другого цикла, внутренний цикл должен завершить все свои итерации, прежде чем внешний цикл сможет перейти к своей следующей итерации.

Цель обучения 2.12.A: Вычислять количество выполнений операторов и проводить неформальное сравнение по времени выполнения итеративных операторов.

• 2.12.A.1 Количество выполнений оператора указывает на число раз, когда программа выполняет данный оператор. Количество выполнений операторов часто вычисляется неформально путем трассировки и анализа итеративных операторов.

Цель обучения 3.1.A: Представлять проект программы с помощью естественного языка или диаграмм, указывающих классы в программе и данные и процедурные абстракции, найденные в каждом классе, включая все атрибуты и поведения.

• 3.1.A.1 Абстракция — это процесс снижения сложности путем сосредоточения на основной идее. Скрывая детали, не относящиеся к текущему вопросу, и объединяя связанные и полезные детали, абстракция снижает сложность и позволяет сосредоточиться на идее.
• 3.1.A.2 Абстракция данных обеспечивает разделение между абстрактными свойствами типа данных и конкретными деталями его представления. Абстракция данных управляет сложностью, предоставляя данным имя без ссылки на конкретные детали представления. Данные могут принимать форму одной переменной или набора данных, например, в классе или наборе данных.
• 3.1.A.3 Атрибут — это вид абстракции данных, который определяется в классе вне любого метода или конструктора. Переменная экземпляра — это атрибут, значение которого уникально для каждого экземпляра класса. Переменная класса — это атрибут, общий для всех экземпляров класса.
• 3.1.A.4 Процедурная абстракция предоставляет имя процессу и позволяет использовать метод, зная только то, что он делает, а не как он это делает. Посредством декомпозиции методов программист разбивает крупные поведения класса на более мелкие, создавая методы для представления каждого отдельного мелкого поведения. Процедурная абстракция может извлекать общие черты для обобщения функциональности вместо дублирования кода. Это позволяет использовать код повторно, что помогает управлять сложностью.
• 3.1.A.5 Использование параметров позволяет обобщать процедуры, позволяя использовать их с различными входными значениями или аргументами.
• 3.1.A.6 Использование процедурной абстракции в программе позволяет программистам изменять внутреннюю часть метода (например, ускорить его, повысить эффективность, уменьшить потребление памяти и т. д.) без необходимости уведомлять пользователей метода об изменениях, при условии сохранения подписи метода и того, что он делает.
• 3.1.A.7 Перед реализацией класса полезно уделить время проектированию каждого класса, включая его атрибуты и поведение. Этот проект может быть представлен с помощью естественного языка или диаграмм.

Цель обучения 3.2.A: Объяснять социальные и этические последствия вычислительных систем.

• 3.2.A.1 Надежность системы означает способность программы выполнять свои задачи ожидаемым образом в stated условиях без сбоев. Программисты должны предпринимать усилия по максимизации надежности системы, тестируя программу с использованием различных условий.
• 3.2.A.2 Создание программ оказывает влияние на общество, экономику и культуру. Это влияние может быть как положительным, так и отрицательным. Программы, предназначенные для удовлетворения потребностей или решения проблем, могут иметь нежелательные вредные последствия за пределами их прямого назначения.
• 3.2.A.3 При создании программ возникают правовые вопросы и проблемы, связанные с интеллектуальной собственностью. Программисты часто переиспользуют код, написанный другими и опубликованный в виде открытого исходного кода (open source), доступный бесплатно. Использование кода, который не является открытым исходным кодом, требует получения разрешения у автора и часто покупки лицензии перед интеграцией этого кода в свою программу.

Цель обучения 3.3.A: Написать код для определения ограничений доступа и видимости классов, данных, конструкторов и методов.

• 3.3.A.1 Инкапсуляция данных — это техника, при которой детали реализации класса скрыты от внешних классов. Ключевые слова public и private влияют на уровень доступа к классам, данным, конструкторам и методам. Ключевое слово private ограничивает доступ только объявляющим классом, в то время как ключевое слово public позволяет доступ со стороны классов, находящихся вне объявляющего класса.
• 3.3.A.2 В данном курсе классы всегда обозначаются как public и объявляются с использованием ключевого слова class.
• 3.3.A.3 В данном курсе конструкторы всегда обозначаются как public.
• 3.3.A.4 Экземплярные переменные принадлежат объекту, и каждый объект имеет свою собственную копию такой переменной.
• 3.3.A.5 Доступ к атрибутам должен быть ограничен внутренним пространством класса для обеспечения инкапсуляции. Поэтому хорошей практикой программирования является обозначение экземплярных переменных для этих атрибутов как private, если иное не указано в спецификации класса.
• 3.3.A.6 Доступ к поведению (методам) может быть как внутренним, так и внешним относительно класса. Методы, обозначенные как public, могут вызываться как изнутри, так и снаружи класса, тогда как методы, обозначенные как private, доступны только внутри класса.

Цель обучения 3.4.A: Написать код для объявления экземплярных переменных для атрибутов, которые должны быть инициализированы в теле конструкторов класса.

• 3.4.A.1 Состояние объекта относится к его атрибутам и их значениям в определенный момент времени и определяется экземплярными переменными, принадлежащими этому объекту. Это определяет отношение «имеет» (has-a) между объектом и его экземплярными переменными.
• 3.4.A.2 Конструктор используется для установки начального состояния объекта, которое должно включать начальные значения для всех экземплярных переменных. При вызове конструктора выделяется память под объект, и возвращается ссылка на этот объект. Параметры конструктора, если они указаны, передают данные для инициализации экземплярных переменных.
• 3.4.A.3 Когда изменяемый объект является параметром конструктора, экземплярная переменная должна быть инициализирована копией этого объекта. Таким образом, экземплярная переменная не будет содержать ссылку на оригинальный объект, что предотвращает возможность изменения состояния оригинального объекта через методы.
• 3.4.A.4 Если конструктор не написан явно, Java предоставляет конструктор без параметров, а экземплярные переменные устанавливаются в значения по умолчанию в соответствии с типом данных атрибута. Этот конструктор называется конструктором по умолчанию.
• 3.4.A.5 Значение по умолчанию для атрибута типа int равно 0. Значение по умолчанию для атрибута типа double равно 0.0. Значение по умолчанию для атрибута типа boolean равно false. Значение по умолчанию для ссылочного типа равно null.

Цель обучения 3.5.A: Написать код для определения поведения объекта через методы, написанные в классе, используя примитивные значения, и определить результат вызова этих методов.

• 3.5.A.1 Метод void не возвращает значение. В его заголовке перед именем метода содержится ключевое слово void.
• 3.5.A.2 Непустой метод (возвращающий значение) возвращает одно значение. В его заголовке вместо ключевого слова void указывается тип возвращаемого значения.
• 3.5.A.3 В непустых методах вычисляется выражение возврата, совместимое с типом возвращаемого значения, и оно возвращается. Это называется возвратом по значению.
• 3.5.A.4 Ключевое слово return используется для возврата потока управления в точку, где был вызван метод или конструктор. Любой код, следующий последовательно после оператора return, никогда не будет выполнен. Выполнение оператора return внутри условия выбора или цикла остановит выполнение данного блока и завершит работу метода или конструктора.
• 3.5.A.5 Метод-аксессуар (accessor method) позволяет объектам других классов получать копию значения экземплярных переменных или переменных класса. Метод-аксессуар является непустым методом.
• 3.5.A.6 Мутатор (mutator method) — это метод, который изменяет значения экземплярных переменных или переменных класса. Мутатор часто является методом без возвращаемого значения (void-методом).
• 3.5.A.7 Методы с параметрами получают значения через эти параметры и используют их для выполнения задачи метода.
• 3.5.A.8 Когда аргумент является примитивным значением, параметр инициализируется копией этого значения. Изменения, внесенные в параметр, не оказывают влияния на соответствующий аргумент.

Цель обучения 3.6.A: Написать код для определения поведения объекта через методы, написанные в классе, используя ссылки на объекты, и определить результат вызова этих методов.

• 3.6.A.1 Когда аргументом является ссылка на объект, параметр инициализируется копией этой ссылки; при этом не создается новая независимая копия самого объекта. Если параметр ссылается на изменяемый объект, метод или конструктор может использовать эту ссылку для изменения состояния объекта. Хорошей практикой программирования считается не изменять изменяемые объекты, передаваемые в качестве параметров, если это не требуется в спецификации.
• 3.6.A.2 Когда возвращаемое выражение вычисляется как ссылка на объект, возвращается сама ссылка, а не ссылка на новую копию этого объекта.
• 3.6.A.3 Методы не могут получить доступ к приватным данным и методам параметра, хранящего ссылку на объект, если только этот параметр не имеет того же типа, что и класс-обладатель данного метода.

Цель обучения 3.7.A: Написать код для определения поведения класса с помощью классовых методов.

• 3.7.A.1 Классовые методы не могут получить доступ к значениям экземплярных переменных или вызывать экземплярные методы без передачи экземпляра класса через параметр.
• 3.7.A.2 Классовые методы могут получать доступ к значениям классовых переменных, изменять их, а также вызывать другие классовые методы.

Цель обучения 3.7.B: Написать код для объявления классовых переменных, принадлежащих классу.

• 3.7.B.1 Классовые переменные принадлежат классу, и все объекты одного класса разделяют единственную копию такой переменной. Классовые переменные обозначаются ключевым словом static перед типом переменной.
• 3.7.B.2 Классовые переменные, обозначенные public, вне классаAccessed with the class name and the dot operator, since they are associated with a class, not objects of a class.
• 3.7.B.3 Когда переменная объявлена со словом final, её значение не может быть изменено.

Цель обучения 3.8.A: Объяснить, где переменные могут использоваться в коде.

• 3.8.A.1 Локальные переменные — это переменные, объявленные в заголовках или телах блоков кода. Локальные переменные доступны только в том блоке, в котором они объявлены. Поскольку конструкторы и методы являются блоками кода, параметры конструкторов или методов также считаются локальными переменными. Эти переменные могут использоваться только внутри конструктора или метода и не могут быть объявлены как public или private.
• 3.8.A.2 Когда существует локальная переменная или параметр с тем же именем, что и экземплярная переменная, имя переменной будет ссылаться на локальную переменную, а не на экземплярную переменную внутри тела конструктора или метода.

Цель обучения 3.9.A: Написать код для самоссылающихся выражений и определить результат этих выражений.

• 3.9.A.1 Внутри экземплярного метода или конструктора ключевое слово this действует как специальная переменная, хранящая ссылку на текущий объект — объект, чей метод или конструктор вызывается.
• 3.9.A.2 Ключевое слово this может использоваться для передачи текущего объекта в качестве аргумента при вызове метода.
• 3.9.A.3 У классовых методов нет ссылки на this.

Цель обучения 4.1.A: Объяснить риски для конфиденциальности при сборе и хранении персональных данных на компьютерных системах.

• 4.1.A.1 При использовании компьютера возникает угроза конфиденциальности. При разработке новых программ разработчики должны стремиться защитить личную конфиденциальность пользователя.

Цель обучения 4.1.B: Объяснить важность оценки качества данных и потенциальных проблем при работе с набором данных.

• 4.1.B.1 Алгоритмическая предвзятость описывает систематические и повторяющиеся ошибки в программе, которые приводят к несправедливым результатам для определенной группы пользователей.
• 4.1.B.2 Разработчики должны знать метод сбора набора данных и потенциал предвзятости при его использовании до применения данных для извлечения новой информации или формулирования выводов.
• 4.1.B.3 Некоторые наборы данных неполны или содержат неточные данные. Использование таких данных при разработке или эксплуатации программы может привести к неправильной или неэффективной работе программы.

Цель обучения 4.1.C: Определить подходящий набор данных для решения задачи или ответа на конкретный вопрос.

• 4.1.C.1 Содержимое набора данных может быть связано с конкретным вопросом или темой и может не подходить для получения правильных ответов или извлечения информации по другому вопросу или теме.

Цель обучения 4.2.A: Представлять паттерны и алгоритмы, связанные с наборами данных, встречающимися в повседневной жизни, с помощью письменного текста или диаграмм.

• 4.2.A.1 Набор данных — это совокупность конкретных сведений или данных.
• 4.2.A.2 Наборы данных можно обрабатывать и анализировать для решения проблемы или ответа на вопрос. При анализе наборов данных значения внутри множества извлекаются и используются по одному, а затем обрабатываются согласно желаемому результату.
• 4.2.A.3 Данные можно представить в виде диаграммы с использованием графика или таблицы. Эта визуализация может использоваться для планирования алгоритма, который будет применяться для обработки данных.

Цель обучения 4.3.A: Разрабатывать код для представления коллекций связанных данных с использованием объектов одномерных (1D) массивов.

• 4.3.A.1 Массив хранит несколько значений одного типа. Значения могут быть примитивными типами или ссылками на объекты.
• 4.3.A.2 Длина массива устанавливается во время создания и не может быть изменена. Длину массива можно получить через атрибут length.
• 4.3.A.3 Когда массив создается с ключевым словом new, все его элементы инициализируются значениями по умолчанию для типа данных элемента. Значение по умолчанию для int равно 0, для double — 0.0, для boolean — false, а для ссылочного типа — null.
• 4.3.A.4 Для создания и инициализации массивов могут использоваться списки инициализатора.
• 4.3.A.5 Квадратные скобки [ ] используются для доступа и изменения элемента в 1D массиве с помощью индекса.
• 4.3.A.6 Допустимые значения индексов для массива находятся в диапазоне от 0 до длины массива минус один включительно. Использование значения индекса вне этого диапазона приведет к возникновению ошибки ArrayIndexOutOfBoundsException.

Цель обучения 4.5.A: Разработать код для стандартных и оригинальных алгоритмов в конкретном контексте или спецификации, включающем массивы, и определить результат работы этих алгоритмов.

• 4.5.A.1 Существуют стандартные алгоритмы, использующие обход массивов для:
  • определения минимального или максимального значения
  • вычисления суммы или среднего значения
  • определения наличия хотя бы одного элемента с определенным свойством
  • определения наличия свойства у всех элементов
  • подсчета количества элементов с определенным свойством
  • доступа ко всем последовательным парам элементов
  • определения наличия или отсутствия дубликатов элементов
  • перемещения или поворота элементов влево или вправо
  • реверсирования порядка элементов

Цель обучения 4.7.A: Разработать код для использования объектов Integer и Double вместо примитивных аналогов и определить результат применения этих объектов.

• 4.7.A.1 Класс Integer и класс Double являются частью пакета java.lang. Объект Integer является неизменяемым (immutable), то есть после создания объекта Integer его атрибуты нельзя изменить. Объект Double является неизменяемым, то есть после создания объекта Double его атрибуты нельзя изменить.
• 4.7.A.2 Аутоупаковка (Autoboxing) — это автоматическое преобразование, которое компилятор Java выполняет между примитивными типами и соответствующими им классами-обертками объектов. Это включает преобразование int в Integer и double в Double. Компилятор Java применяет аутоупаковку, когда примитивное значение:
  • передается в качестве параметра методу, ожидающему объект соответствующего оберточного класса
  • присваивается переменной соответствующего оберточного класса
• 4.7.A.3 Автоматическое распаковывание (unboxing) — это автоматическое преобразование, которое компилятор Java выполняет из класса-обёртки в примитивный тип. Это включает преобразование Integer в int и Double в double. Компилятор Java применяет автоматическое распаковывание, когда объект класса-обёртки:
  • передается в качестве параметра методу, ожидающему значение соответствующего примитивного типа
  • присваивается переменной соответствующего примитивного типа
• 4.7.A.4 Следующий метод класса Integer — включая его назначение и моменты применения — входит в Справочник по Java (Java Quick Reference):
  • static int parseInt(String s) возвращает аргумент типа String как значение типа int.
• 4.7.A.5 Следующий метод класса Double — включая его назначение и моменты применения — входит в Справочник по Java (Java Quick Reference):
  • static double parseDouble(String s) возвращает аргумент типа String как строковое значение double.

Цель обучения 4.8.A: Разработать код для коллекций связанных объектов с использованием объектов ArrayList и определить результат вызова методов на этих объектах.

• 4.8.A.1 Объект ArrayList изменяем по размеру и содержит ссылки на объекты.
• 4.8.A.2 Конструктор ArrayList ArrayList() создает пустой список.
• 4.8.A.3 Java позволяет использовать обобщенный тип ArrayList<E>, где параметр типа E указывает тип элементов. Когда ArrayList<E> указан, типы параметров-ссылок и возвращаемого типа при использовании методов ArrayList являются типом E. ArrayList<E> предпочтительнее, чем ArrayList. Например, ArrayList<String> names = new ArrayList<String>(); позволяет компилятору находить ошибки, которые в противном случае были бы обнаружены во время выполнения программы.
• 4.8.A.4 Класс ArrayList является частью пакета java.util. Для использования этого класса в программе необходимо использовать оператор/инструкцию import.
• 4.8.A.5 Следующие методы ArrayList — включая их назначение и моменты использования — входят в Справочник по Java:
  • int size() возвращает количество элементов в списке.
  • boolean add(E obj) добавляет obj в конец списка; возвращает true.
  • void add(int index, E obj) вставляет obj на позицию index (0 <= index <= size), сдвигая элементы на позициях index и выше вправо (добавляя 1 к их индексам) и увеличивая размер на 1.
  • E get(int index) возвращает элемент в позиции index в списке.
  • E set(int index, E obj) заменяет элемент на позиции index на obj; возвращает элемент, который ранее находился на позиции index.
  • E remove(int index) удаляет элемент из позиции index, перемещая элементы в позициях index + 1 и выше влево (уменьшая их индексы на 1) и уменьшая размер на 1; возвращает элемент, который ранее находился в позиции index.
• 4.8.A.6 Индексы для объекта ArrayList начинаются с 0 и заканчиваются количеством элементов - 1.

Цель обучения 4.9.A: Написать код для обхода элементов объекта ArrayList и определить результаты этих обходов.

• 4.9.A.1 Обход объекта ArrayList — это использование циклов или рекурсивных инструкций для доступа ко всем элементам или упорядоченной последовательности элементов в объекте ArrayList.
• 4.9.A.2 Удаление элементов во время обхода объекта ArrayList требует использования специальных техник во избежание пропуска элементов.
• 4.9.A.3 Попытка обращения к значению индекса вне допустимого диапазона приведет к возникновению ошибки IndexOutOfBoundsException.
• 4.9.A.4 Изменение размера объекта ArrayList во время его обхода с использованием улучшенного цикла for может привести к ошибке ConcurrentModificationException. Поэтому, используя улучшенный цикл for для обхода объекта ArrayList, не следует добавлять или удалять элементы.

Цель обучения 4.10.A: Разрабатывать код для стандартных и оригинальных алгоритмов для конкретного контекста или спецификации, включающих объекты ArrayList, и определять результат этих алгоритмов.

• 4.10.A.1 Существуют стандартные алгоритмы для ArrayList, использующие обход для:
  • определения минимального или максимального значения
  • вычисления суммы или среднего значения
  • определения наличия хотя бы одного элемента с определенным свойством
  • определения наличия свойства у всех элементов
  • подсчета количества элементов с определенным свойством
  • доступа ко всем последовательным парам элементов
  • определения наличия или отсутствия дубликатов элементов
  • перемещения или поворота элементов влево или вправо
  • реверсирования порядка элементов
  • вставки элементов
  • удаления элементов
• 4.10.A.2 Некоторые алгоритмы требуют одновременного обхода нескольких объектов String, массивов или объектов ArrayList.

Цель обучения 4.15.A: Определить результат выполнения каждого шага алгоритмов сортировки для сортировки элементов коллекции.

• 4.15.A.1 Сортировка выбором (selection sort) и сортировка вставками (insertion sort) — это итеративные алгоритмы сортировки, которые могут использоваться для сортировки элементов в массиве или списке ArrayList.
• 4.15.A.2 Сортировка выбором многократно выбирает наименьший (или наибольший) элемент из неотсортированной части списка и меняет его местами с элементом, стоящим на правильной (и окончательной) позиции в отсортированной части списка.
• 4.15.A.3 Сортировка вставками помещает элемент из неотсортированной части списка на его правильное (но не обязательно конечное) место в отсортированной части списка, сдвигая элементы отсортированной части, чтобы освободить место для нового элемента.

Цель обучения 4.16.A: Определять результат вызова рекурсивных методов.

• 4.16.A.1 Рекурсивный метод — это метод, который вызывает сам себя. Рекурсивные методы содержат как минимум одно базовое условие, останавливающее рекурсию, и как минимум один рекурсивный вызов. Рекурсия является еще одной формой повторения.
• 4.16.A.2 Каждый рекурсивный вызов имеет свой собственный набор локальных переменных, включая параметры. Значения параметров фиксируют прогресс рекурсивного процесса, подобно тому, как значения управляющей переменной цикла фиксируют прогресс цикла.
• 4.16.A.3 Любое рекурсивное решение может быть реализовано с помощью итеративного подхода, и наоборот.
  • Исключение: Написание рекурсивного кода не входит в курс и экзамен по информатике AP Computer Science A.

Цель обучения 4.17.A: Определять результат выполнения рекурсивных алгоритмов, использующих строки или коллекции.

• 4.17.A.1 Рекурсию можно использовать для обхода String объектов, массивов и ArrayList объектов.

Цель обучения 4.17.B: Определять результат каждой итерации алгоритма бинарного поиска, используемого для поиска информации в коллекции.

• 4.17.B.1 Данные должны быть отсортированы для использования алгоритма бинарного поиска. Бинарный поиск начинается с середины отсортированного массива или ArrayList и отбрасывает половину массива или ArrayList при каждом рекурсивном вызове, пока не будет найдено нужное значение или все элементы не будут исключены.
• 4.17.B.2 Бинарный поиск обычно эффективнее линейного поиска.
  • Исключение: Алгоритмы поиска, отличные от линейного и бинарного, не входят в курс и экзамен по информатике AP Computer Science A.
• 4.17.B.3 Алгоритм бинарного поиска может быть написан как итеративно, так и рекурсивно.

Цель обучения 4.17.C: Определять результат каждой итерации алгоритма сортировки слиянием при использовании для сортировки коллекции.

• 4.17.C.1 Сортировка слиянием — это рекурсивный алгоритм сортировки, который можно использовать для упорядочивания элементов в массиве или ArrayList.
  • Исключение: Алгоритмы сортировки, отличные от сортировки выбором, сортировки вставками и сортировки слиянием, не входят в курс и экзамен по информатике AP Computer Science A.
• 4.17.C.2 Сортировка слиянием постоянно делит массив на меньшие подмассивы до тех пор, пока каждый подмассив не станет состоять из одного элемента, а затем рекурсивно объединяет отсортированные подмассивы обратно в отсортированном порядке, образуя итоговый отсортированный массив.