Docenti Teoria/Esercitazioni: Giuseppe Prencipe e Linda Pagli (corso A)

Docenti Laboratorio: Anna Bernasconi, Daniele De Sensi Rossano Venturini

Impegno: 12 CFU di cui 9 teoria/esercitazioni e 3 Laboratorio. Il corso consiste ogni settimana di 3 lezioni di didattica frontale in aula e di 1 esercitazione in laboratorio nella quale le nozioni apprese in classe verranno sperimentate realizzando in C gli algoritmi corrispondenti.

Semestre: secondo.

Ricevimento studenti Prencipe: Martedì dalle ore 11:00 alle ore 13:00 (o su appuntamento)

Ricevimento studenti: Pagli: su appuntamento, scrivere a [email protected]

Registro delle lezioni: si tratta del registro ufficiale che riporta quanto indicato nel seguito.

A partire dal 13 Marzo, ogni Martedi' dalle 11 alle 13 nella Sala Riunioni Est del Dipartimento di Informatica si terra' un ricevimento collettivo delle attivita' di Laboratorio tenuto dai quattro studenti counselor assegnati a questo corso.

Feedback per il Counseling.

Materiale didattico di supporto per il laboratorio (preparato dai counselor)

L'obiettivo del corso è quello di introdurre strutture dati e tecniche algoritmiche (di base) che consentano allo studente la risoluzione di problemi su sequenze, liste, alberi e grafi, in modo efficiente in tempo e/o spazio. Si discuteranno inoltre alcune tecniche analitiche per la valutazione delle prestazioni degli algoritmi, o delle limitazioni inerenti del calcolo.

Il corso prevede una intensa attività di laboratorio che porterà gli studenti a sperimentare in linguaggio C le nozioni e le tecniche algoritmiche apprese in classe.

L'esame consiste di tre prove:

• Una prova scritta con esercizi atti a valutare l'apprendimento delle nozioni teoriche e la capacità di “problem solving” dello studente. Tale prova viene valutata in trentesimi, e si intende superata se la valutazione è maggiore o uguale a 18.
• Una prova in laboratorio che verifica la capacità dello studente di realizzare in C gli algoritmi di base visti in classe, risolvendo semplici problemi su array, liste, alberi e grafi. Tale prova è da intendersi come un test di idoneità.
• Una prova orale sul programma del corso, la cui valutazione è in trentesimi e tiene in considerazione il risultato riportato dallo studente nella prova scritta.
• Le prove possono essere sostenute in appelli diversi.
• La prova orale e quella di laboratorio possono essere sostenute in qualunque ordine, ma solo dopo aver superato la prova scritta.
• Se la prova orale non viene superata, occorre ripetere soltanto quella.
• Se la prova di laboratorio non viene superata per due volte consecutive, occorre ripetere tutte le prove già sostenute.
• La registrazione del voto di esame potrà essere effettuata soltanto dopo che tutte e tre prove sono state superate con successo, e questo potrà avvenire in qualunque appello durante la prova orale.

Per avere una idea della tipologia delle prove, si consultino i testi degli anni scorsi. Prossime date per la prova scritta:

II Appello Invernale (Feb 2021)

Si svolgeranno il giorno 4 Febbraio 2021, qui: https://meet.google.com/wnq-vdub-oyz

Calendario orali per il II appello invernale (Feb 2021): https://agende.unipi.it/xxf-rts-ckc

http://sbrinz.di.unipi.it/peppe/AlgoLezioniVideo/

• [CLRS] T. Cormen, C. Leiserson, R. Rivest, C. Stein. Introduzione agli algoritmi e strutture dati. McGraw-Hill, Terza edizione, 2010.
• [DFI] C. Demetrescu, I. Finocchi, G. Italiano. Algoritmi e strutture dati. McGraw-Hill, Seconda edizione, 2008. Solo pagine 161-165.
• [FL] P. Ferragina, F. Luccio. Il Pensiero Computazionale: dagli algoritmi al coding. Il Mulino, 2017. Solo pagine 64-65, Capitolo 7 e Capitolo 10.

Per il laboratorio, un testo fra:

• [KR] B.W. Kernighan, D.M. Ritchie. Il Linguaggio C, Pearson-Prentice Hall, seconda edizione, 2008.
• [KP] A. Kelley, I. Pohl. C: Didattica e Programmazione, Addison-Wesley, quarta edizione, 2004.

• Prerequisito: Conoscenza approfondita della programmazione C per ciò che concerne gli operatori (aritmetici e relazionali), il flusso del controllo (If-then-else, while, for), le funzioni, gli array, i puntatori, le stringhe e l'allocazione dinamica della memoria. Quindi i capitoli 1-5 del libro “Il Linguaggio C”, B.W. Kernighan e D.M. Ritchie, Pearson-Prentice Hall, seconda edizione, 2008.
• Strumenti per la programmazione: Un editore testuale (tipo Emacs), e il compilatore gcc, sono sufficienti per apprendere e testare le varie nozioni algoritmiche e di coding che verranno discusse in Laboratorio. I programmatori più esperti potranno eventualmente utilizzare un framework di sviluppo come Eclipse esteso con il suo plug-in Eclipse C/C++ Development Tooling. Per chi si trova a operare sotto Windows consigliamo di installare una macchina virtuale, come VirtualBox, con una qualunque distribuzione Linux. Il consiglio è però quello di adoperare la combinazione minimale editor+gcc al fine di non perdersi nei meandri e nelle opzioni dei vari tools (non necessari per il corso), per concentrarsi soltanto sugli aspetti di coding degli algoritmi.
• Sistema di Autovalutazione: http://algo1819.dijkstra.di.unipi.it/

1. Breve introduzione a problemi computazionali, indecidibilità, e trattabilità (P, NP, NPC, EXP-TIME).
2. Complessità computazionale: modello di calcolo, dimensione dell'input e dell'output, caso pessimo e caso medio.
3. Limiti del calcolo: albero di decisione, limiti superiori e inferiori.
4. Divide-et-impera, Relazioni di ricorrenza, Teorema “dell'esperto”.
5. Algoritmi per sequenze statiche e dinamiche: ricerca e ordinamento.
6. Ordinamento basato su confronti: Insertion sort, Merge-sort, Quick-sort, Heap sort.
7. Ordinamento di interi: Counting sort, Radix Sort.
8. Ordinamento di stringhe: qsort-based.
9. Sottosequenza di somma massima.
10. Programmazione dinamica: LCS, Partizione e Zaino
11. Algoritmi randomizzati: Quicksort.
12. Generazione di combinazioni e permutazioni
13. Analisi ammortizzata: doubling di array, contatore binario, k ricerche.
14. Dizionari: Alberi bilanciati (Alberi 2-3), Tabelle hash (liste di trabocco e indirizzamento aperto).
15. Alberi: rappresentazione e visite.
16. Grafi I: rappresentazione e visite (DFS e BFS), DAG e ordinamento topologico.
17. Grafi II: Ciclo/cammino euleriano, ciclo hamiltoniano, componenti (fortemente) connesse.
18. Grafi III: Minimum Spanning Tree e Shortest Path.