Языки и методы программирования - лекция-1: производительность интеллектуального труда

Лекция курса "Языки и методы программирования"
Лекция-1 (введение): производительность интеллектуального труда
- Что такое программа
- Что такое идея
- Для чего нужны вычислительные устройства
- Производительность интеллектуального труда
- Расшифровка зашифрованных сигналов в ограниченное время в военных условиях (история с Энигмой)
- Шифр «Жюля Верна»

Transcript

1. Языки и методы программирования
2. С какими языками программирования знакомы? Какие проекты реализовали?
3. Что такое программа?
4. • Алгоритм? • Последовательность действий? • Учебная программа — программа? • Что такое компьютерная программа?
5. • Установочный файл в магазине приложений? • Исполняемый файл в компьютере (exe)? • Текст на языке программирования? • Диаграмма с квадратиками и стрелочками?
6. • Текст на бумаге — программа? • Текст на доске — программа? • Текст в среде разработки — программа? • Двоичный код в исполняемом файле — программа? • Текст в голове — программа?
7. Что такое идея? • Мысли рождаются в голове • Идея — мысль, отвечающая на вопрос «что делать?» • Всякая или мысль является идеей? • Является ли программа идеей? • Всякая ли идея является программой?
8. • «Наступила осень, листья опадают» — мысль, идея? • «Нужно приехать сегодня на лекцию» — мысль, идея? • «Нужно приехать сегодня на лекцию» — программа? • «Нужно приехать сегодня на лекцию» — компьютерная программа?
9. • Программирование — это формулирование идей о том, как должно работать устройство, на специальных языках программирования • Короче: программирование — формулирование идей • Разработчики программ трудятся в сфере идей • Плод труда — идея, продукт интеллекта, интеллектуальный продукт • Программисты — интеллигенты
10. Программа — это идея, отвечающая на вопрос «как будет работать механизм», сформулированная на специальном языке.
11. • Специальный язык здесь — это такой язык, высказывание на котором цепочкой формально-логических преобразований можно свести к высказыванию на языке машинного кода, специфическом для конкретного исполнительного устройства/механизма
12. • Высказывание на языке машинного кода, в свою очередь, будучи записано на специальном материальном носителе, может быть подключено к телу исполнительного механизма в качестве составной детали, материальная конфигурация которой определит последовательность действий механизма, воплотив таким образом в материи исходную идею, записанную на языке программы, т.е. воплотит программу в жизнь или воплотит идею в жизнь.
13. • Специальный носитель здесь — любой материальный носитель, предусмотренный конструкцией исполнительного устройства/механизма. • Например, барабан с штырями для шарманки или лист картонки с отверстиями, т.е. перфокарта, или комбинация механических переключателей или любой носитель на технологии полупроводников.
14. • Историю с материальными носителями и исполнительными механизмами подробнее и неоднократно разберем в ходе курса
15. Зачем нужны вычислительные устройства?
16. Производительность интеллектуального труда
17. В какой ситуации производительность интеллектуального труда (время решения интеллектуальных задач) может играть критическую роль?
18. История с Энигмой — шифрование во время войны • Важно ли располагать информацией на поле боя? • Важно ли иметь возможность передавать указания и получать данные от частей армии? • Поле боя раньше: широкое поле, всё можно охватить одним взглядом (в подзорную трубу) • Поле боя 2-я мировая: весь шарик — суша и океан
19. Связь между Центром и удаленным подразделением? • Канал связи: телеграф или радио — ок • Радио: широкое вещание во все стороны, можно ли использовать открытый канал? • Как передать данные так, чтобы их получили все, но прочитать могли только немногие?
20. • Ответ: блокноты с одноразовыми кодами шифров • Кулстори: генерация случайных чисел для шифрования — секретарша + завязанные глаза + аквариум — Криптономикон • (если коды шифрования будут не случайные, т. е. не равновероятные, это не даст сразу ответ, наиболее вероятные варианты можно попробовать в первую очередь, радикально сократив время до получения ответа)
21. Энигма
22. Энигма • На словах: примерный принцип шифровки и расшифровки • Поворачиваем зубчатые колеса, нажимаем на клавиши, смотрим на лампочки
23. • Криптономикон, Нил Стивенсон • Ю-571 (2000, Мэтью Макконехи) (в действительности первую Энигму захватили британцы, а не американцы) • Энигма (2001) • Игра в имитацию (2014, Бенедикт Камбербэтч)
24. Допустим, у нас есть зашифрованный текст • Но нет кодов шифровки • Как получить исходное сообщение? • На словах: принцип подбора кода шифра, условие останова • Если расшифровали одно сообщение, то код шифрования подойдет для всех остальных за текущий день • На следующий день нужно повторить процедуру с первым сообщением
25. Если есть текст и алгоритм • Перебирать вручную — цель достижима, но пройдет несколько дней, информация будет не нужна • Сделать переборный автомат, результат можно получить в начале дня и сразу пользоваться
29. Шифр «Жюля Верна» • Простое перемешивание алфавита • Описан в романе «Путешествие к центру Земли» (1864) • n=3: БЕГЕМОТ - > ГОИОЖМШ • n=3: ЙМХМТМИ -> НОСОРОГ • n=3: БКРАГ -> ??? (самостоятельно)
56. Шифр «Жюля Верна» • n=3: БКРАГ -> КШЪАБ • wft?? • n=3 — не подходит • с другим значением есть шанс, что получится получить нормальное слово (но это не точно) • Как проверить? • Перебор всех вариантов: n=2,…,(N-1) • N=33 • Попробуйте вариант n=5
57. Самостоятельно • Поступило задание, расшифровать сообщение: • «ГЮЁЮКЭВЮЪСЙДЮКЭВЕЪКАСЬФЕЗГЪИЪСЗЧЕЮХСЭЖЕ» • Известно: - алфавит кириллица 33 буквы, - шифр с двойным перемешиванием: исходный алфавит перемешивается с кодом n1, затем перемешанный алфавит — еще раз перемешивается с кодом n2 • Задача: подобрать значения n1=?, n2=?