Algoritmi e Strutture dei Dati: A.A. 2022-2023

Prof. Roberto Grossi
Dott. Federico Lazzeri (supporto)
Dott. Alberto L'Episcopo (supporto)

• Importante: iscrizione all'esame Ho pubblicato sul sito https://esami.unipi.it/ delle date per l'iscrizione all'esame, che è obbligatoria perché così potete compilare il questionario; è sufficiente iscriversi una volta. La data effettiva dell'orale e/o discussione del progetto è concordata insieme al docente, com'è sempre stato fatto negli anni scorsi.
• Sono disponibili il [progetto] e i lucidi (su Teams).
• Inizio ufficiale delle lezioni: lun 27.2.2023.
• Orario lezioni (aggiornato): lun 16:30-18:00 (4-Lab), mer 14:00-16:00 (Fib-E1), ven 9-11 (Fib-L).
• Didattica erogata in presenza in aula Fib-E1, Fib-L e in modalità mista (Teams+Replit) nel laboratorio 4-Lab.
• Si prega di iscriversi sia alcanale Teams che nell'agenda didattica.
• Pre-corso facoltativo su C++: lun 20.2 ore 16:30-18 (M-lab), mer 22.2 ore 14-16 (M-lab), ven 24.2 ore 9-11 (M-lab). Consigliato il proprio laptop, se possibile.
• Per il ricevimento, su appuntamento in modalità telematica.

“Fino a poco tempo fa, i matematici teorici consideravano un problema risolto se esisteva un metodo conosciuto, o algoritmo, per risolverlo; il procedimento di esecuzione dell'algoritmo era di importanza secondaria. Tuttavia, c'è una grande differenza tra il sapere che è possibile fare qualcosa e il farlo. Questo atteggiamento di indifferenza sta cambiando rapidamente, grazie ai progressi della tecnologia del computer. Adesso, è importantissimo trovare metodi di soluzione che siano pratici per il calcolo. La teoria della complessità studia i vari algoritmi e la loro relativa effficienza computazionale. Si tratta di una teoria giovane e in pieno sviluppo, che sta motivando nuove direzioni nella matematica e nello stesso tempo trova applicazioni concrete quali quello fondamentale della sicurezza e identificazione dei dati.”

– E. Bombieri, Medaglia Fields, in La matematica nella società di oggi, Bollettino UMI, Aprile 2001

Introduzione al modello di calcolo, all'analisi e alla complessità degli algoritmi. Algoritmi ricorsivi e relazioni di ricorrenza: divide et impera e programmazione dinamica. Strutture di dati combinatorie con applicazioni: algoritmi per array, liste, alberi, pile, code, code di priorità, dizionari, grafi. Problemi P, NP, NP-completi e approssimazione.

Definire formalmente le nozioni di algoritmo e di modello di calcolo caratterizzandone gli aspetti rilevanti. Organizzare e strutturare i dati da elaborare nel modo più opportuno al fine di agevolarne l'uso da parte degli algoritmi. Progettare algoritmi corretti (che risolvono cioè sempre e solo il problema a cui si è interessati) ed efficienti (cioè che lo risolvono il più velocemente possibile o usano il minor spazio di memoria possibile), attraverso l'esame di paradigmi diversi e problemi provenienti dal mondo reale. Studiare le limitazioni inerenti dei problemi da risolvere, in particolare di quelli la cui soluzione richiede l'esame di tutte le possibilità.

• Conoscenza di un linguaggio di programmazione (C, C++, C#, Java, Phyton).
• Lezioni frontali con esercitazioni.
• Sviluppo di codice in laboratorio.
• Uso di strumenti di visualizzazione.
• Sviluppo di un progetto basato su “real-world data”.

• Parte prima, a scelta una delle seguenti possibilità:
  • [progetto] con sviluppo di nuovi algoritmi e relativa implementazione, avente una votazione in trentesimi (non richiede la presentazione del mini-progetto).
  • scritto con esercizi da svolgere, avente una votazione in trentesimi, più un mini-progetto con votazione booleana (prova superata o meno per valutare le capacità programmative);
  • seminario basato su un argomento di ricerca nel campo dell'algoritmica, avente una votazione in trentesimi, più un mini-progetto con votazione booleana (vedi sopra);
• Parte seconda, comune per tutti: verifica tramite l'orale basato sul programma dettagliato (vedi sotto).

Nota: la discussione del progetto e l'orale posso essere svolti indipendentemente, senza un ordine o un vincolo temporale particolare tra di loro.

• P. Crescenzi, G. Gambosi, R. Grossi, G. Rossi. Strutture di Dati e Algoritmi, Pearson, seconda edizione, 2012 [CGGR].
  • Capitolo 0, solo versione elettronica, Errata-corrige,Sito Web
• T. H. Cormen, C. E. Leiserson, R. L. Rivest, C. Stein. Introduction to algorithms, MIT Press, third edition, 2011.
• C. Demestrescu, I. Finocchi, G. F. Italiano, Algoritmi e strutture dati, McGraw Hill, seconda edizione, 2008.

Programma d'esame: pagina ufficiale

Capitolo 0 (versione elettronica), Capitolo 1 (tranne par.1.3), Capitolo 2 (tranne par.2.2), Capitolo 3 (tranne par. 3.5), Capitolo 4 (più cuckoo hashing), Capitolo 5 (par.5.1, 5.2, 5.3), Capitolo 6 (par. 6.1, 6.3, 6.4, 6.5, 6.8), Capitolo 7 (tranne par. 7.3.2), Capitolo 8 (tranne par. 8.7). Guardare errata-corrige, integrazioni ed esempi utilizzando ALVIE sul sito Web.

Per la lista dettagliata, consultare il registro delle lezioni.