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Risorsa bibliografica facoltativa
Scheda Riassuntiva
Anno Accademico 2019/2020
Scuola Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
Insegnamento 086067 - ALGORITMI E PRINCIPI DELL'INFORMATICA
Docente Martinenghi Davide
Cfu 10.00 Tipo insegnamento Corso Integrato

Corso di Studi Codice Piano di Studio preventivamente approvato Da (compreso) A (escluso) Insegnamento
Ing Ind - Inf (1 liv.)(ord. 270) - MI (358) INGEGNERIA INFORMATICA*PZZZZ061238 - INFORMATICA 3
I1APZZZZ086067 - ALGORITMI E PRINCIPI DELL'INFORMATICA
I1TPZZZZ086067 - ALGORITMI E PRINCIPI DELL'INFORMATICA
I3IPZZZZ086067 - ALGORITMI E PRINCIPI DELL'INFORMATICA
IC3PZZZZ086067 - ALGORITMI E PRINCIPI DELL'INFORMATICA
II3PZZZZ086067 - ALGORITMI E PRINCIPI DELL'INFORMATICA
IT1PZZZZ086067 - ALGORITMI E PRINCIPI DELL'INFORMATICA

Obiettivi dell'insegnamento

L'informatica ha subito un’evoluzione estremamente rapida dai suoi albori ai giorni d’oggi. Ciò ha prodotto notevoli benefici alla qualità della vita ma ha anche creato problemi legati all’affidabilità dei sistemi informatici. Spesso infatti le tecniche di progetto adottate si sono rivelate inadeguate alla complessità dei problemi affrontati.

Da più parti si è individuata, tra le cause principali della scarsa affidabilità dei sistemi informatici, la mancanza di solidi principi teorici su cui basare le tecniche di progettazione.

Il corso di algoritmi e principi dell'informatica ha lo scopo di colmare questa lacuna affrontando in maniera sistematica i problemi fondamentali dell’informatica e mettendo in evidenza come un approccio rigoroso e basato sui fondamenti teorici della disciplina abbia grande rilevanza nelle applicazioni pratiche. Soprattutto il corso intende sviluppare l'attitudine ad affrontare problemi nuovi e non ben precisati e ricavarne un modello preciso e adatto all'individuazione della miglior (o adeguata) soluzione.

Il corso è articolato in due moduli: Informatica Teorica e Informatica 3. I due moduli sono fruibili separatamente (in casi particolari) e in modo integrato (adozione prevista nei casi normali).


Risultati di apprendimento attesi

 

Descrittori di Dublino

Risultati di apprendimento attesi

Conoscenza e comprensione

A seguito del superamento dell’esame lo studente conosce:

  • I principi e i modelli fondamentali del calcolo automatico.
  • I principi di base della progettazione e dell’analisi degli algoritmi e delle strutture dati.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione

Attraverso le esercitazioni su problemi specifici, e a seguito del superamento dell’esame, lo studente acquisisce: 

  • Capacità critica relativa all’uso, alla creazione e all’adattamento di modelli per il calcolo.
  • Capacità di applicare, adattare e valutare in situazioni pratiche algoritmi e strutture dati.

Autonomia di giudizio

A seguito del superamento dell’esame lo studente è in grado di:  

  • Scegliere ed eventualmente adattare i modelli di calcolo al problema che sta considerando.
  • Scegliere ed eventualmente ideare opportune strutture dati e algoritmi per il problema che sta considerando.

 

Capacità di apprendimento

 

  • Gli studenti saranno in grado di valutare in maniera critica modelli computazionali, algoritmi e strutture dati.
  • Gli studenti saranno in grado di creare nuovi modelli computazionali, nuovi algoritmi e nuove strutture dati.

 

 


Argomenti trattati

Primo modulo: Informatica teorica

1. I modelli dell'informatica 

  • Automi (a stati finiti, a pila, Macchine di Turing)
  • Modelli nondeterministici (automi)
  • Grammatiche
  • Introduzione alla logica matematica 
  • Uso della logica matematica per modellare sistemi e descriverne proprietà.

2. Teoria della computazione

  • Potenza dei modelli di calcolo
  • Tesi di Church
  • Problemi indecidibili
  • Tecniche di dimostrazione di indecidibilità
Secondo modulo:Informatica 3
 
3. Teoria della complessità

3.1 Nozioni e notazioni fondamentali per l’analisi di complessità
3.2. I modelli di calcolo e le relazioni tra le loro complessità computazionali

3.2.1 Definizione di complessità spaziale e temporale per macchina di Turing deterministica

3.2.2 Astrazioni e notazione asintotica

3.2.3 Complessità di automi a stati finiti, a pila e macchina di Turing a nastro singolo

3.2.4. Accelerazione lineare

3.3 La macchina RAM

3.3.1. Valutazione di complessità con criterio del costo costante
3.3.2  Il criterio logaritmico

3.4 Il teorema di correlazione polinomiale
3.5 Gerarchie di complessità

3.6 Cenni all'NP-completezza

4. Strutture dati e algoritmi fondamentali

4.1 Algoritmi di ricerca e ordinamento
4.2 Strutture dati elementari (pile, code, liste): rappresentazione, algoritmi di ricerca e gestione

4.3 Tabelle hash: funzioni di hash, indirizzamento aperto.

4.4 Alberi e loro gestione

4.4.1 Alberi binari

4.4.2 Algoritmi di visita e gestione

4.4.3 Alberi rosso-neri

4.5 Grafi, loro rappresentazione e gestione (cenni)

 


Prerequisiti

Il programma del corso assume la conoscenza degli argomenti trattati nel corso di Fondamenti di Informatica.
Inoltre, costituiscono prerequisito anche parte dei contenuti del corso di Logica e Algebra.


Modalità di valutazione

Di norma l’esame è esclusivamente scritto; il docente si riserva però la possibilità di approfondire e perfezionare la propria valutazione mediante opportune domande integrative in forma orale; durante lo scritto è permessa la consultazione dei testi. Gli appelli d'esame sono svolti secondo le regole della scuola. Per il corso integrato gli appelli saranno basati su una prova unica.  In caso di valutazione gravemente insufficiente, lo studente non potrà partecipare all'appello successivo.

Modalità di verifica

Descrizione

Risultato di apprendimento perseguito (descrittore di Dublino)

Esame scritto

  • Risoluzione di problemi numerici: calcolo della complessità
  • Risoluzione di esercizi di tipo progettuale: progettazione di modelli astratti, di algoritmi e strutture dati
  • Domande di carattere teorico a risposta aperta sugli argomenti del corso

 

1,2

1,2,3,5

 

 1,2,5

 

 

 

 

 


Bibliografia
Risorsa bibliografica obbligatoriaMandrioli Dino; Spoletini Paola, Informatica teorica, Editore: CittaStudi, Anno edizione: 2011
Note:

Il testo copre l'intero programma del primo modulo e la parte Teoria della complessita' del secondo.

Risorsa bibliografica obbligatoriaMandrioli D., Lavazza L., Morzenti, A., San Pietro P.L., Spoletini P., Esercizi di Informatica Teorica, III Edizione, Editore: Esculapio, Anno edizione: 2005
Note:

Il testo e' un eserciziario che tratta gli argomenti del programma del primo modulo e della parte Teoria della complessita' del secondo

Risorsa bibliografica obbligatoriaCormen T., Leiserson C., Rivest R., Stein C., Introduzione agli algoritmi e strutture dati, Editore: McGraw-Hill, Anno edizione: 2010, ISBN: 9788838665158
Note:

Il testo copre la parte Strutture dati e algoritmi fondamentali del secondo modulo. E' disponibile una versione breve (versione "Create") ritagliata dalla casa editrice appositamente per le esigenze di questo corso sulla base delle indicazioni fornite dai docenti.

Risorsa bibliografica facoltativaBertossi A., Montresor A, Algoritmi e strutture di dati, Editore: De Agostini, Anno edizione: 2010
Note:

Il testo puo' surrogare il testo principale di Cormen et al.


Forme didattiche
Tipo Forma Didattica Ore di attività svolte in aula
(hh:mm)
Ore di studio autonome
(hh:mm)
Lezione
60:00
90:00
Esercitazione
40:00
60:00
Laboratorio Informatico
0:00
0:00
Laboratorio Sperimentale
0:00
0:00
Laboratorio Di Progetto
0:00
0:00
Totale 100:00 150:00

Informazioni in lingua inglese a supporto dell'internazionalizzazione
Insegnamento erogato in lingua Italiano
Disponibilità di libri di testo/bibliografia in lingua inglese
Possibilità di sostenere l'esame in lingua inglese
schedaincarico v. 1.6.5 / 1.6.5
Area Servizi ICT
19/09/2020