🙌 Хардкорный вышмат для тех, кто интересуется ML, AI, DS

Начать с вводных занятий можно здесь, ответив всего на 4 вопроса – https://proglib.io/w/12f47906

Что будет на демо?

🔹Вводный урок от CPO курса;

🔹Лекции со всеми преподавателями МГУ по темам: теория множеств, непрерывность функции, основные формулы комбинаторики, матрицы и операции над ними, градиентный спуск;

🔹Практические задания и дополнительные материалы!

⚡️Переходите и активируйте – https://proglib.io/w/12f47906

❓ Что такое Unit Tests?

Unit-тесты — это тесты, которые проверяют работу отдельных, минимальных единиц кода (обычно это отдельные методы или классы). Они помогают убедиться, что каждый модуль работает корректно в изоляции от других.

Ключевые особенности:

🧩 Изоляция: Unit-тесты должны быть независимы от внешних зависимостей, таких как базы данных или сетевые запросы. Для этого используются такие техники, как mocking (например, с помощью Mockito).
🚀 Быстрота выполнения: Unit-тесты должны выполняться быстро. Если тест медленный, это признак, что он может быть слишком сложным или зависим от внешних ресурсов.
🔄 Покрытие кода: Основная цель unit-тестов — максимальное покрытие ключевой логики программы, но не за счёт избыточности. Правильный баланс между покрытием и поддерживаемостью критически важен.

ℹ️ Как устроен под капотом HashSet?

HashSet — это реализация множества (set), которое не допускает дублирующихся элементов. В его основе используется механизм хеширования для быстрого поиска, добавления и удаления элементов.

🔹 Хеш-таблица как основа
В основе HashSet лежит HashMap. Каждый элемент множества хранится в качестве ключа внутри объекта HashMap, а его значение всегда фиксированное — это специальный объект-заглушка. Этот объект используется для обозначения присутствия элемента, так как HashMap требует наличие пары "ключ-значение".

🔹 Хеширование
Когда вы добавляете элемент в HashSet, для него вычисляется хеш-код с помощью метода hashCode(). Этот хеш-код помогает определить, в какую "корзину" (bucket) поместится элемент. Если два элемента имеют одинаковый хеш-код (коллизия), они будут помещены в один и тот же бакет, и далее будут различаться с помощью метода equals().

🔹 Коллизии и структура бакета
До Java 8, если в бакет попадало несколько элементов (коллизия), они сохранялись в виде односвязного списка. Это приводило к тому, что в худшем случае производительность поиска и добавления элементов могла падать до O(n), если список становился слишком длинным.

С Java 8 при превышении 8 элементов в одном бакете, односвязный список преобразуется в красно-чёрное дерево, что улучшает производительность операций до O(log n). Когда количество элементов в бакете падает ниже 6, структура снова преобразуется обратно в связанный список для экономии памяти.

🔹 Добавление элементов
▪️ В среднем: добавление элемента занимает O(1), потому что благодаря хеш-кодам можно быстро находить нужную корзину для элемента.
▪️ В худшем случае: добавление элемента может занять O(n) до Java 8 (связный список) и O(log n) начиная с Java 8 (красно-чёрное дерево).

🔹 Удаление элементов
Удаление происходит также через хеш-код: ищется соответствующая корзина, а затем элемент удаляется, если он там есть. Сложность удаления аналогична добавлению: O(1) в среднем и O(n) или O(log n) в худшем случае (в зависимости от структуры бакета).

🔹 Преимущества и недостатки

▪️ Преимущества: Быстрое добавление, удаление и поиск элементов в среднем за O(1), так как используется хеширование. Улучшенная производительность с Java 8 благодаря использованию красно-чёрного дерева.
▪️ Недостатки: Не гарантирует порядок элементов, а при частых коллизиях, особенно в старых версиях Java, производительность может падать до O(n).

❓ Что такое this?

this — это ключевое слово в Java, которое ссылается на текущий объект внутри его метода или конструктора.

Важно: в static методах и контексте нельзя использовать this, так как они не привязаны к конкретному экземпляру класса.

ℹ️ Что такое состояние гонки

🏎 Состояние гонки (Race Condition) — это ситуация, когда несколько потоков одновременно получают доступ к общему ресурсу без должной синхронизации. В результате поведение программы становится непредсказуемым, так как порядок выполнения потоков может влиять на конечный результат.

Пример:

public class RaceConditionStringBuilder {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        StringBuilder sb = new StringBuilder(); // Общий ресурс

        Runnable task = () -> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                sb.append("A"); // Несинхронизированный доступ
            }
        };

        Thread t1 = new Thread(task);
        Thread t2 = new Thread(task);

        t1.start();
        t2.start();

        t1.join();
        t2.join();

        System.out.println("Result length: " + sb.length());
    }
}

👀 Что происходит?

▪️ Два потока одновременно добавляют символ "A" в один и тот же StringBuilder объект. Поскольку StringBuilder не является потокобезопасным, возможны ошибки, такие как потеря данных или некорректные результаты.

▪️ Потоки не знают о действиях друг друга. Если два потока одновременно читают строку длиной 500, каждый добавляет свой символ "A", а затем оба записывают новую строку с длиной 501, одно добавление теряется. Это и есть состояние гонки — результат зависит от того, как потоки "успеют" выполнить свои операции.

▪️ Ожидаемая длина строки — 20000, но на практике результат может быть меньше.

🛠 Как исправить?

🔵 Использовать StringBuffer, который синхронизирован и потокобезопасен.
🔵 Синхронизировать доступ к StringBuilder вручную:

synchronized(sb) {
    sb.append("A");
}

ℹ️ Какие есть способы создания объекта String?

▪️ Литерал строки:

Это наиболее распространённый способ. При создании строки с помощью литерала, объект помещается в String Pool, и если строка уже существует в пуле, то повторное создание этой строки не происходит.

String str1 = "Hello";

▪️ Конструктор класса String:

Создание строки с использованием оператора new. При этом всегда создаётся новый объект в памяти, даже если строка уже существует.

String str2 = new String("Hello");

▪️ Метод valueOf():

Этот метод преобразует аргумент в строку. Например, передавая число или другой тип данных, он вернёт строковое представление.

String str3 = String.valueOf(123);

❓ Можно ли переопределить метод toString() для Enum?

Да, можно переопределить метод toString() в Enum так же, как и в любом другом классе. По умолчанию toString() для Enum возвращает имя перечисления (то, что задано при объявлении). Однако, если вам нужно вернуть другое значение, вы можете переопределить этот метод в вашем перечислении.

Например, если переопределить toString(), можно для Day.MONDAY.toString() получить "Понедельник", вместо "MONDAY".

Пример в комментариях.

❓ Какие есть методы в классе Object?

public boolean equals(Object obj) — служит для сравнения объектов по значению;

int hashCode() — возвращает hash код для объекта;

String toString() — возвращает строковое представление объекта;

Class getClass() — возвращает класс объекта во время выполнения;

protected Object clone() — создает и возвращает копию объекта;

void notify() — возобновляет поток, ожидающий монитор;

void notifyAll() — возобновляет все потоки, ожидающие монитор;

void wait() — остановка вызвавшего метод потока до момента пока другой поток не вызовет метод notify() или notifyAll() для этого объекта;

protected void finalize() — может вызываться сборщиком мусора в момент удаления объекта при сборке мусора.

❓ Для чего аннотация @Disabled в JUnit 5?

Аннотация @Disabled отключает тест или класс тестов. Это полезно, если тест временно не должен выполняться. Можно также указать причину отключения для лучшего понимания.

Пример в комментариях.

ℹ️ Как устроен под капотом LinkedList?

LinkedList — это двусвязный список, который реализует интерфейсы List, Deque и Queue, обеспечивая гибкость в работе с элементами на обоих концах структуры.

🔹 Структура LinkedList

LinkedList хранит свои элементы в виде узлов (Nodes), каждый из которых содержит три части:

▪️ Ссылку на предыдущий узел
▪️ Ссылку на следующий узел
▪️ Само значение элемента

Каждый узел существует разрозненно в памяти, в отличие от массивов, где все элементы хранятся последовательно. Это позволяет LinkedList динамически изменять размер и не требует перераспределения памяти при добавлении новых элементов.

🔹 Производительность

▪️ Добавление: При добавлении нового элемента создается новый узел, который вставляется между двумя существующими узлами, изменяя у них ссылки. Если добавление происходит в начало или конец, обновляются только ссылки на предыдущий или следующий узел. Операции на концах занимают O(1), тогда как добавление в середину требует прохождения списка до нужного узла, что занимает O(n).
▪️ Удаление: Удаление элемента работает аналогично добавлению — обновляются ссылки соседних узлов. Удаление на концах списка занимает O(1), в середине — O(n).
▪️ Поиск: Поскольку узлы хранятся в памяти разрозненно, LinkedList не поддерживает эффективный случайный доступ. Чтобы найти элемент, нужно последовательно проходить список от начала или конца, из-за чело сложность поиска O(n).

🔹 Использование памяти
LinkedList требует дополнительной памяти для хранения двух ссылок (на предыдущий и следующий узел) для каждого элемента, что делает его более затратным по памяти по сравнению с массивами или ArrayList.

🔹 Преимущества и недостатки
▪️ Преимущества: Эффективные операции добавления и удаления в начале и конце списка, отсутствие необходимости в перераспределении памяти. Полезен для реализации очередей и стеков.
▪️ Недостатки: Медленный доступ к элементам (O(n)), высокий расход памяти из-за хранения ссылок, элементы хранятся разрозненно в памяти, что может приводить к фрагментации.

Привет, друзья!

Какие форматы кроме обычных вопросов вам бы ещё было интересно увидеть? Пишите в комментариях. 💬
Также ниже предлагаю несколько вариантов готовых форматов. Можем обсудить: какие лучше, какие хуже и как интересно реализовать их.

Сделаем контент ещё интереснее вместе🔼

❓ С помощью чего создаётся новый объект?

❌ Неверно: Конструктор.

✔️ Правильный ответ: Объекты создаются с помощью оператора new, конструктор лишь инициализирует объект после его создания.

❓ Чем отличается переопределение от перегрузки?

И переопределение (override), и перегрузка (overload) — это формы полиморфизма в Java, но они работают по-разному.

🔹 Переопределение происходит, когда подкласс изменяет реализацию метода, унаследованного от родительского класса. Метод должен иметь ту же сигнатуру (имя, параметры и возвращаемый тип). Это форма динамического полиморфизма, потому что выбор метода происходит во время выполнения.

🔹 Перегрузка — это создание нескольких методов с одинаковым именем, но с разными параметрами (их типами, количеством или порядком). Это форма статического полиморфизма, так как выбор метода происходит на этапе компиляции.

⚠️ Смена только возвращаемого типа метода не считается перегрузкой. Если у методов совпадают имя и параметры, но различаются только возвращаемые типы, это вызовет ошибку компиляции.

❓ Какой код компилируется быстрее: код с комментариями или без?

Комментарии никак не влияют на скорость компиляции. Компилятор игнорирует комментарии при сборке программы, так как они предназначены только для разработчиков. В процессе компиляции комментарии удаляются, и на итоговое скомпилированное приложение они не оказывают никакого влияния.

Документация.

❓ Что такое инкапсуляция?

❌ Неверно: Это когда все поля класса объявляются приватными и создаются геттеры и сеттеры.

✔️ Правильный ответ: Инкапсуляция — это принцип ООП, при котором детали реализации скрываются от внешнего мира, предоставляя доступ к данным только через публичные методы (геттеры/сеттеры или другие). Она позволяет защитить данные от некорректных изменений и обеспечить контролируемый доступ к ним.