Il corso si propone di approfondire le conoscenze su linguaggi e tecniche di programmazione, algoritmi e strutture dati utili per il calcolo scientifico. Il corso si propone di far acquisire agli studenti: - una conoscenza approfondita di programmazione C/C++ e Matlab, - una conoscenza di base delle problematiche connesse all'utilizzo del calcolatore per eseguire simulazioni accurate ed efficienti, - una conoscenza dei principali algoritmi e delle fondamentali strutture di dati dell'informatica.

I risultati di apprendimento attesi consistono in: - una conoscenza approfondita di programmazione C/C++ e Matlab, - una conoscenza di base delle problematiche connesse all'utilizzo del calcolatore per eseguire simulazioni accurate ed efficienti (complessità computazionale degli algoritmi, stabilità, condizionamento della formulazione del problema), - una conoscenza dei principali algoritmi e delle fondamentali strutture di dati dell'informatica.

Buona conoscenza di un linguaggio di programmazione e del funzionamento del calcolatore. Buona conoscenza degli argomenti dei corsi di base di analisi matematica e geometria.

- Approfondimenti su aritmetica del calcolatore e problematiche connesse al calcolo scientifico: affidabilita` delle soluzioni numeriche. - Richiami su condizionamento di un problema e stabilita` di un algoritmo numerico; analisi degli effetti dell'aritmetica di macchina sull'affidabilita` delle simulazioni numeriche: esempi di situazioni problematiche facilmente riscontrabili nelle simulazioni. - Introduzione alla programmazione avanzata di algoritmi numerici in Matlab. - Richiami di programmazione in C per il calcolo scientifico: richiami su puntatori, allocazione statica e dinamica e analisi approfondita in termini di efficienza delle diverse scelte nell'ambito del calcolo scientifico. - Introduzione alla programmazione ad oggetti nel linguaggio C++, librerie utili per la risoluzione numerica di vari problemi. - Complessità computazionale, ricorsione, strutture dati (liste, code, pile, alberi, grafi) - Algoritmi elementari (ordinamento, attraversamento di alberi e grafi, ricerca di percorsi tra nodi nei grafi) e loro implementazione in C/C++; analisi dell'applicabilita` di questi paradigmi in diversi contesti di simulazione e approssimazione delle soluzioni di problemi ingegneristici. - Breve introduzione alla parallelizzazione con MPI e OpenMP. - Introduzione alla risoluzione di problemi numerici con Python e descrizione delle librerie numeriche piu` diffuse basate su Python. - Principali librerie numeriche di pubblico dominio per la risoluzione di sistemi lineari in C, C++ e Python.

L’insegnamento consta di lezioni, esercitazioni in aula ed esercitazioni presso un laboratorio informatico. Buona parte delle esercitazioni di laboratorio del secondo semestre sono dedicate allo sviluppo di progetti di gruppo. I progetti consistono nello sviluppo di uno o più codici da parte di gruppi di 2 o 3 studenti che partendo da un tema proposto sviluppano e implementano algoritmi opportuni per la soluzione del problema utilizzando i linguaggi, le strutture dati e varianti degli algoritmi presentati durante il corso.

Crescenzi Pierluigi - Gambosi Giorgio - Grossi Roberto - Rossi Gianluca, STRUTTURE DI DATI E ALGORITMI, Progettazione, analisi e programmazione, Editore: PEARSON EDUCATION ITALIA Slides utilizzate durante le lezioni

Modalità di esame: Test informatizzato in laboratorio; Prova orale obbligatoria; Progetto di gruppo;

Exam: Computer lab-based test; Compulsory oral exam; Group project;

... L'esame consiste in un test informatizzato con esercizi e domande teoriche che dura di norma 1 ora, un progetto consistente nello sviluppo di un codice per risolvere al calcolatore problemi assegnati dal docente, un orale con domande di tipo teorico, discussione del test e discussione del progetto con particolare riferimento agli aspetti di complessità computazionale delle scelte fatte nel progetto. Durante il test informatizzato non è consentito l’uso di materiali didattici, calcolatrice e cellulari. Non c'e` una valutazione minima del test informatizzato per essere ammessi all'orale. Il test informatizzato è finalizzato alla verifica di una conoscenza di base di tutti gli argomenti del corso. Nel caso dal test emergano lacune in parti rilevanti del programma, parte della prova orale sarà dedicata a valutare l'effettiva consoscenza degli argomenti delle domande del test con risposta mancante o errata. Le valutazioni sono espresse in trentesimi e l’esame è superato se la votazione riportata è di almeno 18/30. La valutazione massima è 30 e lode. La durata dell'esame orale è di circa 45 minuti e consta di 2/3 domande con peso nella valutazione finale circa uguale.

Gli studenti e le studentesse con disabilità o con Disturbi Specifici di Apprendimento (DSA), oltre alla segnalazione tramite procedura informatizzata, sono invitati a comunicare anche direttamente al/la docente titolare dell'insegnamento, con un preavviso non inferiore ad una settimana dall'avvio della sessione d'esame, gli strumenti compensativi concordati con l'Unità Special Needs, al fine di permettere al/la docente la declinazione più idonea in riferimento alla specifica tipologia di esame.