Programma del corso

Contenuto tratto dalla pagina ufficiale del corso sul Portale della Didattica

Presentazione

L’insegnamento si propone di completare le capacità di programmazione dello studente, mettendolo in grado di affrontare e risolvere problemi, anche complessi, attraverso la realizzazione di programmi software. In particolare il corso si propone di integrare le competenze acquisite nei precedenti corsi, in particolare Programmazione ad Oggetti e Basi di Dati, permettendo di creare applicazioni in grado di presentare interfacce utente evolute e di accedere a basi di dati relazionali. Dal punto di vista algoritmico, dopo avere introdotto il concetto di complessità e la tecnica della ricorsione saranno analizzate le strutture dati più comuni (liste, alberi, grafi) e saranno studiati alcuni degli algoritmi di simulazione ed ottimizzazione più rilevanti, con riferimento ad applicazioni concrete nel campo della logistica, della produzione e dell’organizzazione d’impresa (es: allocazione di risorse, scheduling, sistemi a reti di code, …).

Conoscenze e abilità da acquisire

Conoscenza e capacità di comprensione: strutture dati complesse (liste, alberi, grafi); paradigma model-view-controller; progettazione di interfacce grafiche in Java; accesso a basi di dati relazionali da applicazioni Java; ricorsione; problemi di ricerca e di ottimizzazione (tecniche divide et impera e min-max); applicazioni in campo logistico e dell’organizzazione.

Capacità di applicare conoscenza e comprensione: realizzazione di applicazioni grafiche in Java con accesso a basi di dati; risoluzione di problemi di simulazione, ricerca ed ottimizzazione attraverso la realizzazione di programmi software; analisi di problemi di tipo gestionale e definizione di una soluzione algoritmica per la relativa risoluzione, ed implementazione della stessa.

Prerequisiti

Conoscenza delle basi di dati relazionali, ed in particolare della loro interrogazione ed aggiornamento mediante istruzioni SQL.
Concetti di programmazione ad oggetti, ed in particolare un linguaggio di programmazione object-oriented (Java o C#, ad esempio), con capacità di programmare in tale linguaggio.

Programma

Il contenuto del corso si sviluppa lungo quattro filoni paralleli, che affrontano la tematica della risoluzione dei problemi mediante sviluppo di prodotti software (in gergo “problem solving”) da quattro punti di vista diversi e complementari. I filoni sono sinteticamente denominati “Algoritmi e Strutture Dati”, “Tecniche di Programmazione”, “Problem Solving ed Applicazioni”, “Laboratorio”. Durante lo svolgimento del corso, i diversi argomenti introdotti saranno analizzati congiuntamente dai quattro punti di vista, in modo da fornire un approccio organico e completo.

Filone “Algoritmi e Strutture Dati”: tratta gli aspetti di tipo teorico legati alla teoria della complessità, alle strutture dati complesse, dinamiche e ricorsive, ed alle tecniche di progettazione algoritmica che ne permettono la gestione efficiente ed ottimale. Affronta inoltre le tecniche algoritmiche applicabili a problemi di ricerca, ottimizzazione e simulazione.

• Algoritmi, complessità
• Tipi di dato astratti (ADT)
• Ricorsione. Strutture dati ricorsive. Algoritmi ricorsivi.
• Strutture dati fondamentali: liste, alberi, hash table
• Il problema dell’ordinamento
• Strutture dati avanzate: grafi
• Algoritmi sui grafi
• Algoritmi di visita, ricerca, ottimizzazione
• Algoritmi approssimati (greedy, pseudorandom, euristico, evolutivo)
• Giochi ed algoritmi risolutivi

Filone “Tecniche di Programmazione”: fornisce richiami, integrazioni e complementi sulle specifiche tecniche di programmazione proprie del linguaggio Java, e delle proprie librerie standard ed estese, adatte a supportare l’implementazione efficace, efficiente ed estendibile degli algoritmi e strutture dati trattati.

• Richiami e complementi su Java Collections, Java Generics
• Librerie Java per la gestione di strutture dati complesse
• Accesso a DBMS relazionali da applicazioni Java: lo standard JDBC
• Applicazioni grafiche Java: Swing e JavaFX2.2

Filone “Problem Solving ed Applicazioni”: illustra l’applicazione delle tecniche algoritmiche presentate a problemi di tipo reale, presentando il processo di formalizzazione del problema e della soluzione a partire da requisiti provenienti dal dominio applicativo

• Problem solving: problemi di ricerca e problemi di ottimizzazione
• Tecniche di risoluzione ottima (divide et impera, min-max) ed ottimale (greedy)
• Algoritmi di simulazione ad eventi discreti
• Applicazioni a casi di interesse gestionale definiti a partire da specifiche di reali problemi aziendali (simulazione di reti di code, problemi di scheduling, ottimizzazione percorsi, gestione magazzino, allocazione e ottimizzazione delle risorse, ecc).

Filone “Laboratorio”: tutte le tecniche di programmazione ed i problemi applicativi saranno sviluppati anche in laboratorio informatico, dove si apprenderanno altresì le procedure operative per un efficace utilizzo degli strumenti informatici moderni.

• Java, Eclipse, Swing, MySql, JDBC: installazione, configurazione, gestione
• Installazione ed utilizzo di librerie per la gestione di strutture dati complesse
• Interfacciamento ed utilizzo data-set reali (benchmark)

Laboratori e/o esercitazioni

Esercitazioni in aula: svolgimento di programmi in aula ed analisi/progettazione di esempi applicativi.
Esercitazioni in laboratorio informatico: sviluppo di programmi di ricerca ed ottimizzazione.

Testi e materiale didattico

Lucidi e dispense forniti dal docente.
Testi ausiliari: K. Sierra, B. Bates, Head First Java (O’Reilly); R. Sedgewick, Algoritmi in Java (Addison-Wesley)

Modalita' di verifica dell'apprendimento

L’accertamento prevede una verifica teorico-pratica di tipo scritto, e la realizzazione di un programma in grado di risolvere un problema gestionale.
Opzionalmente, gli studenti potranno partecipare ad un concorso per la miglior soluzione fornita ad un problema di ottimizzazione fornito durante il corso.