DidaWiki

Questa pagina è in sola lettura. Puoi visualizzare il sorgente, ma non puoi modificarlo. Contatta l'amministratore se pensi che ci sia un errore.
====== Algoritmica e Laboratorio - Corso B  ======



===== Anno accademico 2013/2014 =====














===== Informazioni Generali =====

**Docenti:**  [[http://www.di.unipi.it/~annab/|Anna Bernasconi]], [[http://www.di.unipi.it/~rossano/|Rossano Venturini]] 


(**Docenti [[informatica:all-a:start|corso A]]:**  [[http://www.di.unipi.it/~pagli/|Linda Pagli]],  [[http://www.di.unipi.it/~rossano/|Rossano Venturini]])
 
**Assistente:**  Roberto Santoro

**Impegno:** 12 CFU. 

** Codice: ** 008AA

**Periodo:** primo anno, secondo semestre.




Il corso consiste ogni settimana di tre lezioni di didattica frontale in aula e di una esercitazione in laboratorio nella quale le nozioni apprese in classe verranno sperimentate realizzando in C gli algoritmi corrispondenti.
===== Anni accademici precedenti =====
   * [[informatica:all-b/algob_13/start:|A.A. 2012/2013]]
   * [[informatica:all-a/all11/start|A.A: 2011/2012]] (NB: il corso è unico; per comodità vengono usate le pagine del corso A)
   * [[informatica:all-b/algob_10/start:|A.A. 2010/2011]]
   
===== Orario Lezioni =====

^           Orario delle Lezioni           ^^^^
|Martedì    |  11-13  |   A      | Teoria  |
|Mercoledì  |  11-13  |   A      | Teoria  |
|Giovedì    |  14-16  |  H,M     | Laboratorio  |
|Venerdì    |  11-13  |   A      | Teoria |
 

Si pregano gli studenti che dispongono di un portatile di portarlo **in Laboratorio**.

===== Obiettivi del Corso ===== 
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.
===== Modalità e Appelli di Esame=====
 
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, nel qual caso lo studente è ammesso a sostenere la prova di laboratorio.
  * 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__ il cui superamento permette allo studente di essere ammesso a sostenere la prova orale. Possono sostenere la prova di laboratorio solo gli studenti che hanno superato la prova scritta. 
  * 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. Se una prova non viene passata, occorre risostenere soltanto quella.

Per avere una idea della tipologia delle prove, si consultino i testi dell'[[http://www.cli.di.unipi.it/doku/doku.php/informatica/all-b/algob_13/start|anno scorso]].

^ Data ^ Tipo Prova ^ Documento ^ Note ^
| 02/04/2014, ore 11.00 | Scritto (primo compitino)|{{:informatica:all-b:algo1_020414.pdf|}} | |
| 28/05/2014, ore 11.00 | Scritto (secondo compitino)|{{:informatica:all-b:algo1_28052014.pdf|}} | |
| 09/06/2014, ore 11.00 | Scritto |{{:informatica:all-b:algo1_090614.pdf|}} | |
| 08/07/2014, ore 9:30 | Scritto |{{:informatica:all-a:algo1_08072014.pdf|}},  {{:informatica:all-b:algo1_08072014sol.pdf| Soluzioni}} | |
| 08/09/2014, ore 9.30 | Scritto |{{:informatica:all-a:algo1_08092014.pdf|}},  {{:informatica:all-b:algo1_08092014sol.pdf| Soluzioni}}| |  
| 04/11/2014, ore 9.00 | Scritto |{{:informatica:all-b:algo1_04112014.pdf|}}| |
| 14/01/2015, ore 9.00 | Scritto |{{:informatica:all-a:algo1_14012015.pdf|}},{{:informatica:all-a:algo140115sol.pdf|}} | | 
| 12/02/2015, ore 9.00 | Scritto |{{:informatica:all-a:algo1_12020215.pdf|}} |{{:informatica:all-b:voti120215.pdf|Risultati}}. **Visione scritti**: lunedì 16 febbraio, ore 12-13  ufficio Bernasconi.  **Orali**: 18 febbraio, ore 10, ufficio Bernasconi (oppure su appuntamento).| 


Prossime date per le prove di laboratorio:
^ Data ^ Ora ^ Aule ^ Documento ^
| 13/06/2014 | 9:00 |H, I, M |{{:informatica:all-b:lab20140613t1.pdf|Testo 1}} {{:informatica:all-b:lab20140613t2.pdf|Testo 2}} [[http://zola.di.unipi.it/andrea/wp-content/uploads/2014/03/EsameAIL_13062014_1.zip|Test1]] [[http://zola.di.unipi.it/andrea/wp-content/uploads/2014/03/EsameAIL_13062014_2.zip|Test2]]|
| 27/06/2014 | 9:00 |H, I, M |{{:informatica:all-b:testo20140627.pdf|Testo}} [[http://zola.di.unipi.it/andrea/wp-content/uploads/2014/03/EsameAIL_27062014.zip|Test]] |
| 16/07/2014 | 9:00 |H, I, M |{{:informatica:all-b:testo20140716.pdf|Testo}} [[http://zola.di.unipi.it/andrea/wp-content/uploads/2014/03/EsameAIL_16072014.zip|Test]] |
| 15/09/2014 | 9:00 |H, I, M | {{:informatica:all-b:20140915.zip|Testo e test}} |
| 06/11/2014 | 9:00 |I, M | {{:informatica:all-b:testo20141106.pdf|Testo}} e {{:informatica:all-b:testset20141106.zip|test}} |
| 16/01/2015 | 9:00 |H, I, M | {{:informatica:all-b:testo20150116.pdf|Testo}} e {{:informatica:all-b:testset20150116.zip| test}} |
| 17/02/2015 | 9:00 |H, I, M | |

Prossime date per le prove orali:
^ Data ^ Ora ^ Aula ^
| 03/06/2014 | 9:15 | aula A1 |
| 16/06/2014 | 9:15 | aula B |
| 30/06/2014 | 9:15 | ufficio Bernasconi |
| 10/07/2014 | 9:30 | ufficio Bernasconi |
| 16/07/2014 | 11:00, 14:00 | ufficio Bernasconi |
| 24/07/2014 | 14:00 | ufficio Bernasconi |
| 16/09/2014 | 9:30 | ufficio Bernasconi |
| 20/01/2015 | 10:00 | ufficio Bernasconi |
| 18/02/2015 | 10:00 | ufficio Bernasconi |
===== Libri di testo =====

  * **[CGGR]** P. Crescenzi, G. Gambosi, R. Grossi, G. Rossi. //Strutture di dati e algoritmi: progettazione, analisi e programmazione (seconda edizione)//. Pearson, 2012. Sito web: [[http://wps.pearsoned.it/crescenzi_strutture-dati-algoritmi2/]].   [[http://tinyurl.com/d9ajvky |Errata]].
  
  
  * **[CGG]** P. Crescenzi, G. Gambosi, R. Grossi. //Strutture di dati e algoritmi: progettazione, analisi e visualizzazione//. Addison-Wesley, 2005. Per approfondimenti ed errata: http://www.algoritmica.org/home


  * **[CLRS]** T. Cormen, C. Leiserson, R. Rivest, C. Stein. //Introduzione agli algoritmi e strutture dati//. McGraw-Hill, Terza edizione, 2010. 

  

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.
===== Materiale per il Laboratorio =====

  * **__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 [[http://www.eclipse.org/|Eclipse]] esteso con il suo plug-in [[http://www.eclipse.org/cdt/|Eclipse C/C++ Development Tooling]]. Per chi si trova a operare sotto Windows suggeriamo il compilatore e il debugger disponibili con [[http://www.mingw.org/|MinGW]], e consigliamo di istallare i 3 componenti suddetti secondo la sequenza: Eclipse-MinGW-CDevTool. Oppure istallare una macchina virtuale, come [[http://www.virtualbox.org/|VirtualBox]], con una qualunque distribuzione Linux sopra. 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://vinello.isti.cnr.it:8888]]
===== Programma del corso =====


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


===== Registro delle Lezioni =====
^ Data ^ Argomento ^ Rif. Biblio ^
| 18/02/2014 | Introduzione al corso: intervento del Prof. Roberto Grossi.  |  |
| 19/02/2014 | **Laboratorio**: Editing e compilazione. Richiami di linguaggio C: Costrutti, array, printf e scanf. | Cap. 2-3, 7.1-7.4 di [KR]. {{:informatica:all-b:lezione1.pdf|Lucidi}} {{:informatica:all-b:istruzioni.pdf|Istruzioni per testing}} |
| 20/02/2014 | **Laboratorio**: Funzioni e puntatori. |Sez. 4.1-4.5 e 5.1-5.5 di [KR]. {{:informatica:all-b:lezione2.pdf|Lucidi}}|
| 21/02/2014 | Nozioni di Algoritmo, Problema, Limite Inferiore. Moltiplicazione Egizia. Analisi di un problema semiserio: il problema delle 12 monete. |{{:informatica:all-b:12monete.pdf|12 monete}}|
| 25/02/2014 | Modello RAM e complessità computazionale di un algoritmo in tempo e spazio, al caso pessimo e caso medio. Notazione asintotica: Theta, O-grande, Omega-grande, o-piccolo e w-piccolo, con esempi.| {{:informatica:all-b:2_asintotica.pdf|Notazione asintotica (dispensa Prof. Luccio)}}; [CGGR]: introduzione;   {{:informatica:all-b:prerequisiti.pdf|Formule utili}}|
| 26/02/2014 | **Laboratorio**: Puntatori, Array, e stringhe. Uso di Valgrind. |Sez. 4.1-4.5 e 5.1-5.5 di [KR]. {{:informatica:all-b:lezione3.pdf|Lucidi}}|
| 27/02/2014 | **Laboratorio**: Allocazione dinamica della memoria. |{{:informatica:all-b:lezione4.pdf|Lucidi}}|
| 28/02/2014 | Array di dimensione variabile.  Selection Sort e Insertion Sort: proprietà e complessità al caso ottimo, medio e pessimo.| [CGGR]: cap. 1.|
| 04/03/2014 | Algoritmi di ordinamento stabili. Limiti inferiori: tecnica della dimensione dell'input, tecnica degli eventi contabili, tecnica dell'albero delle decisioni. Esempi: algoritmo del torneo e del doppio torneo.|{{:{:informatica:all-b:limitiInf.pdf|limiti inferiori}}|
| 05/03/2014 | Limite inferiore per l'ordinamento per confronti. Il problema della ricerca: ricerca binaria ricorsiva: analisi. Paradigma Divide et Impera. Un algoritmo ottimo di ordinamento di tipo Divide et Impera: MergeSort.| [CGGR]: pag 56, cap 3.|
| 06/03/2014 | **Laboratorio**:  Sottoarray di somma massima, intersezione e fusione di array. Puzzle: L'intero mancante| {{:informatica:all-b:lezione5.pdf|Lucidi}} |  
| 07/03/2014 | **Esercitazione**: progettazione di algoritmi e analisi di complessità.|  |
| 11/03/2014 | Relazioni di ricorrenza: Teorema principale (con dimostrazione) ed esempi di applicazione.| {{:informatica:all-a:Ricorrenze.pdf| Ricorrenze (dispensa Prof. Luccio)}}.|
| 12/03/2014 | Quicksort: proprietà e analisi della complessità nel caso ottimo e pessimo. Quicksort randomizzato: analisi al caso medio.| [CGGR]: cap 3 e cap 5.|
| 13/03/2014 | **Laboratorio**: Selection Sort, Insertion Sort su interi e stringhe, ricerca binaria su stringhe. | {{:informatica:all-b:lezione6.pdf|Lucidi}} |
| 14/03/2014 | Selezione dell'elemento di rango r in un array (QuickSelect). Moltiplicazione veloce di interi e matrici.|[CGGR]: cap 3 e cap 5.|
| 18/03/2014 | **Esercitazione**: progettazione di algoritmi e analisi di complessità. |{{:informatica:all-b:esercizi2014.pdf|Esercizi}}|
| 19/03/2014 | Code con priorità: definizione, operazioni Empty, Enqueue, Dequeue, First. Heap di massimo: definizione, proprietà e rappresentazione in memoria (allocazione implicita in un array). |[CGGR]: cap 2.|
| 20/03/2014 | **Laboratorio**: Quick Sort su interi e su stringhe. Varianti pari&dispari e 3-way partition. Puzzle: La scala e Corsa di cavalli | {{:informatica:all-b:lezione7.pdf|Lucidi}} {{:informatica:all-b:quicksort_parziale.c.zip|QuickSortParziale}} {{:informatica:all-b:partition.pdf|Partizionamento}} |
| 24/03/2014 |Heap di massimo: implementazione delle operazioni Enqueue, First, Dequeue. HeapSort: definizione e analisi. |[CGGR]: cap 2.|
| 25/03/2014 | Ordinamento di interi: Counting sort e Radix Sort. |{{:informatica:all-a:cormen-contingradixsort.pdf|[CLR] cap. 8}}|
| 26/03/2014 | **Esercitazione**: progettazione di algoritmi e analisi di complessità. |   |
| 27/03/2014 | **Laboratorio**: Qsort e ripasso delle struct|{{:informatica:all-b:lezione8.pdf|Lucidi}}| 
| 28/03/2014 | **Esercitazione**: progettazione di algoritmi e analisi di complessità (heap, numeri di Fibonacci). |   |
| 02/04/2014 | {{:informatica:all-b:algo1_020414.pdf | Prima prova di verifica intermedia. }}|  |
| 08/04/2014 | Algoritmi per il calcolo dei numeri di Fibonacci. Correzione della prima prova di verifica intermedia.| |
| 09/04/2014 | Introduzione alla Programmazione Dinamica. Distanza tra due stringhe (Edit Distance). | {{:informatica:all-a:pr_din.pdf|Programmazione dinamica (dispensa Prof. Luccio)}} ; [CGGR]: cap 6.|
| 10/04/2014 | **Laboratorio**: Esercizi d'esame: qsort e struct|{{:informatica:all-b:lezione9.pdf|Lucidi}} |
| 11/04/2014 | Programmazione Dinamica: Longest Common Subsequence, Partizione di un insieme di interi. |[CGGR]: cap 6.|
| 15/04/2014 | Algoritmi pseudopolinomiali. Tecnica Greedy e Programmazione Dinamica: il problema dello Zaino. |[CGGR]: cap 6. {{:informatica:all-b:esercizipd.pdf|Esercizi}}|
| 16/04/2014 | Alberi binari: visite, algoritmi ricorsivi su alberi binari. Alberi cardinali. Alberi ordinali: memorizzazione binarizzata.  |[CGGR]: cap 1, cap 3.|
| 17/04/2014 | **Laboratorio**: Liste | {{:informatica:all-b:lezione10.pdf|Lucidi}}|
| 30/04/2014 | Dizionari: realizzazione con alberi binari di ricerca. Alberi AVL: definizione. |[CGGR]: cap 4.|
| 02/05/2014 | Alberi binari 1-bilanciati: alberi di Fibonacci; dimostrazione di altezza logaritmica nel numero di nodi. Dizionari: realizzazione con alberi AVL (ricerca; inserimento: rotazioni). |[CGGR]: cap 4; {{:informatica:all-b:rotazioniavl.pdf| lucidi}}.|
| 06/05/2014 | Alberi AVL: esempio di inserimento con rotazioni, cancellazione: cenni. Introduzione alle tabelle hash. |[CGGR]: cap 4.|
| 07/05/2014 | Dizionari: realizzazione con tabelle hash (con liste di trabocco e a indirizzamento aperto). |[CGGR]: cap 4.|
| 07/05/2014 | **Esercitazione**: progettazione di algoritmi di programmazione dinamica per problemi su scacchiera.|{{:informatica:all-b:esercizipd-sol.pdf|EserciziPD: soluzioni}}|
| 08/05/2014 | **Laboratorio**: Alberi| {{:informatica:all-b:lezione11.pdf|Lucidi}}|
| 09/05/2014 | **Esercitazione**: progettazione di algoritmi efficienti su alberi binari, ABR e AVL.|{{:informatica:all-b:esercizialberi2014.pdf|EserciziAB}}|
| 13/05/2013 | Grafi: definizioni, rappresentazione di grafi in memoria. |[CGGR]: cap 7.|
| 14/05/2013 | Grafi: visita in ampiezza e in profondità; classificazione degli archi. |[CGGR]: cap 7.|
| 14/05/2013 | **Esercitazione**: progettazione di algoritmi efficienti (dizionari e alberi). |{{:informatica:all-b:esercizi_su_dizionari_e_alberi.pdf|Esercizi}}, {{:informatica:all-b:soluzioniDiz.pdf|soluzioni}}.|
| 15/05/2014 | **Laboratorio**: Tabelle Hash| {{:informatica:all-b:lezione12.pdf|Lucidi}}|
| 16/05/2014 | Ordinamento topologico di un grafo diretto aciclico (DAG): algoritmo e analisi. |[CGGR]: cap 7.|
| 20/05/2014 | Problemi indecidibili: il problema della fermata. Problemi intrattabili: le torri di Hanoi (algoritmo, analisi del numero di mosse);  generazione  delle stringhe binarie. | [CGGR] {{:informatica:all-b:Capitolo00.pdf|prologo}}.|
| 21/05/2014 | Generazione di tutte le permutazioni. Le classi di complessità P e EXP. Il certificato polinomiale e la classe NP. Nozione di Riduzione Polinomiale. Problemi NP-completi. Esempio di riduzione: SAT - Clique.| [CGGR] {{:informatica:all-b:Capitolo00.pdf|prologo}}, cap 8; {{:informatica:all-b:PNP.pdf|Lucidi}}.|
| 21/05/2014 | Esercitazione: progettazione di algoritmi efficienti su grafi. |{{:informatica:all-b:soluzionigrafi.pdf| Esercizi e soluzioni}} |
| 22/05/2014 | **Laboratorio**: Simulazione prova d'esame| |
| 27/05/2014 | **Esercitazione**: certificati polinomiali e algoritmi di verifica.| |
| 28/05/2014 | {{:informatica:all-b:algo1_28052014.pdf | Seconda prova di verifica intermedia.}}| |
DidaWiki

Strumenti Utente

Strumenti Sito

Strumenti Pagina
