Okruhy ke státní závěrečné zkoušce pro bakalářský studijní program Informatika

A. Předmět Počítačové a informační systémy

Programování

• Paradigmata programování (deklarativní a imperativní, funkcionální, strukturované a objektově orientované paradigma, specifické vlastnosti a principy jednotlivých paradigmat)
• Datové typy (statická a dynamická alokace, dynamické typování, životní cyklus paměti, jednoduché, strukturované, abstraktní a generické typy, kolekce, soubory, streamy)
• Programovací techniky (řídící struktury, funkce, jejich parametry a návratové hodnoty, rekurze, polymorfismus, kolekce, výjimky a jejich strukturovaná obsluha, paralelismus a vlákna)
• Vývoj aplikací (C#/Java, typový systém, virtuální stroj a kompilace, tvorba uživatelského rozhraní, delegáty a události, přístup k databázím, práce s textovými daty, asynchronní programování, serializace, síťová komunikace)
• Reprezentace čísel v počítači (číselné soustavy a převody, celá čísla, čísla s pevnou řádovou čárkou, čísla s pohyblivou řádovou čárkou vyjádřená v binárním, decimálním a hexadecimálním základu, aritmetika s čísly v různých reprezentacích, kódování znaků)

Softwarové inženýrství

• Životní cyklus vývoje software (typické fáze, jejich náplň, základní modely vývoje)
• UML (typy diagramů, statický náhled na systém, dynamický náhled na systém, mapování na zdrojový kód, využití v rámci vývoje)
• Informační systém (životní cyklus, návrh a architektura informačního systému)
• Návrhové vzory a praktiky pro vývoj informačních systémů (vzory GoF, doménová logika, datové zdroje, objektově-relační chování a struktury, doménově specifické jazyky)

Databázové systémy

• Datové modely (relační datový model: definice, normální formy, funkční závislosti; objektově-relační datový model: základní rysy)
• Dotazovací jazyky (SQL: jazyk pro definici dat, jazyk pro manipulaci s daty, SELECT – spojení, poddotazy, agregační funkce; procedurální rozšíření SQL: PL/SQL, T/SQL, obecné rysy)
• Analýza informačního systému (konceptuální a datový model, stavová analýza, funkční analýza – minispecifikace, návrh formulářů)
• Transakce (definice, ACID, serializovatelnost transakcí, zotavení, řízení souběhu, úroveň izolace transakcí)
• Vykonávání dotazů v databázových systémech (fyzický návrh databáze, vykonávání dotazů, logické a fyzické operace)
• Návrh a implementace datové vrstvy (objektově-relační mapování, DTO, DAO, efektivní implementace datové vrstvy)

Architektury počítačů a operační systémy (APPS, OSY)

• Architektury počítačů (základní architektury počítačů, jejich popis, výhody a nevýhody, princip fungování počítače, způsoby adresování, hierarchické uspořádání pamětí).
• RISC procesory (základní konstrukční vlastnosti, způsoby urychlování práce procesorů, zřetězené zpracování instrukcí, predikce skoků).
• GPU, CUDA (důvody využívání GPU, popis technologie CUDA, postup výpočtu, základní pravidla programování, postup výpočtu, práce s pamětí).
• Procesy (vytváření procesů, implementace procesů v OS, tabulka procesů, stavy procesů, obsluha HW přerušení, multitasking, pseudoparalelismus, plánovací algoritmy).
• Meziprocesní komunikace (souběh, kritická sekce, vzájemné vyloučení, základní způsoby realizace vzájemného vyloučení, semafor, monitor, fronta zpráv, sdílená paměť).
• Správa paměti (princip fungování virtuální pamětí, segmentace a její přínosy, správa/evidence volné paměti).

Počítačové sítě a komunikační technologie (POS, PB)

• Směrování a přepínání v počítačových sítích (topologie LAN sítí; aktivní prvky a jejich funkce – přepínač a jeho funkce, směrovač; směrovací protokoly – základní popis, třídy směrovacích protokolů, hierarchické směrování).
• Protokolová rodina TCP/IP (TCP/IP model a jeho vztah k referenčnímu modelu ISO‐OSI; síťové protokoly – IPv4 vs. IPv6; protokoly transportní vrstvy a princip fungování spolehlivého přenosového kanálu protokolu TCP).
• Služby Internetu a jejich protokoly (elektronická pošta; protokol HTTP; DNS – typy záznamů, doménový strom, zóny, zabezpečení DNS; SSH).
• Základy kryptografie (blokové a proudové šifry včetně jejich režimů; symetrická a asymetrická kryptografie a jejich využití; hashovací funkce; infrastruktura veřejného klíče – základní pilíře, certifikační autorita, certifikát veřejného klíče).
• Tvorba bezpečných aplikací (obecné principy; nejčastější zranitelnosti, jejich kategorizace a popis; bezpečnost databází a webových aplikací a typické útoky na ně).
• Bezpečnost počítačových sítí (útoky na infrastrukturu, servery a aplikační protokoly, a jejich detekce; paketové filtry, stavový firewall; virtuální privátní sítě).

Počítačová grafika (ZPG, URO)

• Metody a nástroje pro realizaci grafických uživatelských rozhraní (kognitivní schopnosti člověka, mentální modely, základní pravidla designu, barevné prostory, volba barev a prezentace textu).
• Standardní zobrazovací řetězec (realizace jednotlivých kroků řetězce, modelovací a zobrazovací transformace, Phongův osvětlovací model, řešení viditelnosti, identifikace těles, stručná charakteristika standardu OpenGL a jazyka GLSL).
• Geometrické modelování (afinní a projektivní prostory, popis těles a možnosti jejich reprezentace, základní křivky používané v počítačové grafice, jejich vyjádření, vlastnosti a použití, Fergusonova kubika, Bézierova křivka).

B. Předmět Teoretické základy informatiky

Algoritmy

• Strategie algoritmického řešení problémů (strategie řešení hrubou silou, úplným prohledáváním, sniž a vyřeš, rozděl a panuj, transformuj a vyřeš, záměna paměťové a časové složitosti, dynamické programování, hladové algoritmy)
• Složitost algoritmů (asymptotická notace, korektnost algoritmů a její analýza)
• Základní datové struktury (pole, seznam, zásobník, fronta, graf, vyhledávací strom, hašovací tabulka, halda)
• Explorativní analýza dat (data a jejich vlastnosti – numerické, kategoriální a jiné atributy, statistické vlastnosti dat, vztahy mezi atributy)
• Metody strojového učení (shlukování, klasifikace, vyhodnocení algoritmů)

Teoretická informatika

• Logika (výroková logika a predikátová logika, syntaxe a sémantika formulí výrokové a predikátové logiky, sémantické a syntaktické dokazování, ekvivalentní úpravy, rezoluční metoda)
• Booleova algebra (Booleova funkce, minimalizace, vazba na kombinační obvody)
• Množiny, relace a funkce (operace na množinách, druhy a vlastnosti relací, relace typu, ekvivalence a uspořádání, vlastnosti funkcí, induktivní zobrazení)

Matematika pro informatiku (MA I, MA II, LA, DIM)

• Diskrétní matematika (posloupnosti, rekurentní rovnice, kombinatorické výběry, diskrétní pravděpodobnost, řešení kongruencí).
• Teorie grafů (grafy, vzdálenost v grafu, míry souvislosti, stromy a kostry, barvení grafů a jejich aplikace, toky v sítích).
• Lineární algebra (matice a maticové operace, inverzní matice, úpravy a řešení soustav lineárních rovnic, vektorové prostory a báze vektorových prostorů, lineární zobrazení, spektrální teorie).
• Diferenciální a integrální počet funkcí jedné proměnné (posloupnosti, limita a spojitost, derivace, extrémy, neurčité a určité integrály).
• Diferenciální a integrální počet funkcí více proměnných (parciální derivace, gradient, extrémy, dvojné a trojné integrály).