Программирование и алгоритмы решения задач на ЭВМ не разрывно взаимосвязаны при разработке хорошего программного обеспечения. Поэтому вопрос как изучать алгоритмы решения задач вовсе не риторический. В данной статье показано, что алгоритмы и математика в программировании настолько тесно связаны между собой, что изучение алгоритмов по последовательности математических преобразований решения поставленной задачи на ЭВМ, является наиболее эффективным способом их освоения.
В программировании используются самые разные математические концепции, в том числе алгоритмизация, логика, теория вероятностей, математическая статистика и т.д. Поэтому знание основ математики является необходимым условием для успешной карьеры программиста. Особенно важны знания математики при освоении алгоритмов решения задач по используемым при этом математическим преобразованиям.
Для примера ответа на вопрос, как изучать алгоритмы решения задач по математическим преобразования самостоятельно, рассмотрим задачу аутентификации по клавиатурному почерку. Далее в статье показано как алгоритм аутентификации по клавиатурному почерку изучается по последовательности математических преобразований.
Для изучения алгоритма решения поставленной задачи сначала определяемся с источниками информации. Их обычно много. Все просмотреть и тем более изучить не возможно. Поэтому доверимся поисковым системам, в которых представление в запросе выполняется по релевантности. Анализируя представленные источники информации выбираем статью «Файсханов И.Ф. — Аутентификация пользователей при помощи устойчивого клавиатурного почерка со свободной выборкой текста // Кибернетика и программирование. – 2018. – № 3. – С. 72 — 86.».
Далее изучение алгоритма сводится к усвоению последовательности математических операций по решению поставленной задачи.
Традиционно ограничение доступа к информации осуществляется по логину и паролю, поэтому аутентификация по клавиатурному почерку строится на основе возможности наблюдать за параметрами ввода логина и пароля, характерными для пользователя.
Основными параметрами, характеризуемыми процесс ввода пары логин-пароль, являются время нажатия клавиши и интервал времени между нажатием очередной клавиши и отпусканием предыдущей клавиши и их статистические характеристики.
Описание алгоритма аутентификации по клавиатурному почерку далее представлено в виде трех изображений с текстовыми пояснениями. Изучение алгоритма заключается в разборе представленных математических выражений, их сущности, Процесс освоения надо доводить до понимания. При необходимости следует обращаться к дополнительным источникам за разъяснениями терминологии и понятий.
Во-первых алгоритм аутентификации по клавиатурному почерку содержит последовательность математических выражений формирования вектора входных параметров. Разбираемся с ними.
Во-вторых алгоритм аутентификации по клавиатурному почерку содержит последовательность математических выражений статистических характеристик клавиатурного почерка пользователя. Поэтому далее изучаем, как описывается процесс вычисления статистических характеристик клавиатурного почерка.
В-третьих алгоритм аутентификации по клавиатурному почерку содержит последовательность математических выражений формирования вектора измерений параметров. Следующий фрагмент алгоритма поясняет как происходит формирование вектора измерений параметров.
В сформированный вектор входных параметров включаются не только величины, отражающие особенности клавиатурного почерка пользователя, но и сама ключевая фраза, а именно ASCII коды нажатых клавиш; что позволяет еще более повысить надежность работы системы в режиме идентификации пользователя.
Процесс аутентификации подразумевает два режима работы — обучение и идентификацию.
На этапе обучения пользователь вводит некоторое число раз предлагаемые ему тестовые фразы(логин и пароль). При этом рассчитываются и запоминаются эталонные характеристики данного пользователя.
На этапе идентификации рассчитанные оценки сравниваются с эталонными, на основании чего делается вывод о совпадении или несовпадении параметров клавиатурного почерка.
Пример программной реализации данного алгоритма и решения возникающих проблем представлен в статье Программное обеспечение аутентификации по клавиатурному почерку.
Заключение
Алгоритмы и математика в программировании очень тесно связаны между собой, особенно при решении большого количества вычислительных задач на ЭВМ.
Сложные алгоритмы, такие как алгоритм аутентификации по клавиатурному почерку целесообразно изучать по последовательности математических преобразований.
Изучение существующих алгоритмом, как, например, по методике изучения алгоритмов решения задач с использование инструментальной среды разработки программного обеспечения, позволяет также приобретать опыт применения используемых профессионалами приемов программирования.
Связанные материалы
- Интегрированные средства разработки программного обеспечения
- Платформа программирования dotNet Framework
- Платформа программирования на языке Java
