Algoritmi (2019/2020)

Codice insegnamento
4S02709
Crediti
12
Coordinatore
Ferdinando Cicalese
L'insegnamento è organizzato come segue:
Modulo Crediti Settore disciplinare Periodo Docenti
ALGORITMI PER BIOINFORMATICA 6 INF/01-INFORMATICA I semestre Ferdinando Cicalese
LABORATORIO DI PROGRAMMAZIONE II 6 INF/01-INFORMATICA Vedi pagina del modulo Vedi pagina del modulo

Obiettivi formativi

Obiettivo del corso è fornire le conoscenze di base per il progetto e l'analisi di algoritmi fondamentali con particolare attenzione al loro utilizzo nella soluzione di semplici problemi in bioinformatica. Gli studenti impareranno come implementare semplici soluzioni algoritmiche a problemi in bioinformatica ed alcune strutture dati fondamentali tramite la programmazione orientata agli oggetti. Il corso si compone di due moduli: Algoritmi per Bioinformatica e Laboratorio di Programmazione II, i cui obiet-tivi specifici sono descritti di seguito.

Modulo Algoritmi per Bioinformatica: Gli studenti acquisiranno le conoscenze di base per il progetto e l'analisi di algoritmi fondamentali. Impareranno come strutturare un problema in termini algoritmici; come quantificare le risorse computazionali necessarie per l'esecuzione di un algoritmo e quindi comparare diverse soluzioni algoritmiche. In particolare, lo studente che ha seguito il corso con pro-fitto sarà in grado di valutare l'applicabilità e l'efficacia di tecniche di base per la progettazione degli algoritmi a semplici problemi computazionali.

Modulo: Laboratorio di Programmazione II: L'obiettivo del modulo è quello di fornire le conoscenze di base per l'implementazione di algoritmi fondamentali tramite la programmazione orientata agli oggetti. Il corso propone Java come linguaggio di riferimento e prevede la produzione assistita di software e l'implementazione di progetti specifici su problemi di interesse bioinformatico. Al termine dell'inse-gnamento lo studente saprà utilizzare le principali strutture dati presenti in Java e realizzare nuove strutture dati utili per l'implementazione di moduli software specifici.

Programma

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MM: ALGORITMI PER BIOINFORMATICA
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Definizione di problema computazionale e definizione di algoritmo; Analisi degli algoritmi: caso pessimo e caso medio; Algoritmi e complessità: notazione asintotica; nozioni di base di analisi di complessità; risoluzione di relazioni di ricorrenza; Algoritmi di ricerca, ordinamento e selezione; Strutture dati per l'implementazione della struttura astratta dizionario: code, heap, alberi binari di ricerca, tabelle hash; Tecniche di progettazione: Divide-et-Impera; Greedy; Programmazione dinamica; Grafi e Algoritmi su grafi: visite di grafi; semplici problemi di connettività, ordinamento topologico
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MM: LABORATORIO DI PROGRAMMAZIONE II
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La programmazione orientata agli oggetti ed il linguaggio Java. Implementazione di semplici programmi in Java (tipi primitivi e strutture di controllo). Definizione di classi e metodi. Gestione delle eccezioni in Java. Realizzazione di metodi ricorsivi. Interfacce e packages. Implementazione di algoritmi di ordinamento, di ricerca (avidi ed esaustivi) ed algoritmi notevoli su grafi, applicati a problemi di interesse bioinformatico. Tutto il materiale didattico relativo a questo insegnamento e' reperibile nella pagina web dedicata a questo corso sul sito del docente.

Modalità d'esame

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MM: ALGORITMI PER BIOINFORMATICA
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L'esame è volto ad accertare che gli studenti abbiano sufficiente padronanza delle tecniche di base per la progettazione di algoritmi e degli strumenti per l'analisi del costo computazionale di un algoritmo. L'esame consiste in una prova scritta con quesiti a risposta aperta. Tipicamente la prova include alcuni esercizi obbligatori ed altri esercizi a scelta. Gli esercizi obbligatori verificano le conoscenze relative all'analisi di algoritmi e alle soluzioni di problemi classici analizzati durante il corso; gli esercizi a scelta verificano la capacità dello studente di modellare un nuovo problema e progettarne una soluzione algoritmica. L'esame può essere sostenuto mediante prove parziali (strutturate come l'esame finale) il cui peso relativo ai fini della determinazione del voto è proporzionale alla parte di programma svolta al momento della prova. Il risultato delle prove parziali vale di norma solo ai fini degli appelli della sessione di febbraio.

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MM: LABORATORIO DI PROGRAMMAZIONE II
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L'esame per "Laboratorio di Programmazione II" viene svolto completamente al calcolatore e prevede l'implementazione e la verifica di codice scritto in linguaggio Java. L'esame può essere svolto mediante prove parziali o con un unica prova in laboratorio. L'esame tramite prove parziali si compone di una prova al calcolatore (svolta in laboratorio durante il corso) e di un progetto (svolto durante il corso) che verrà presentato in una prova orale al docente terminato il corso. Il voto finale e' dato dalla media dei voti delle due prove parziali. L'esame senza prove parziali prevede un'unica prova al calcolatore svolta in laboratorio nelle date degli appelli. Tutti gli elaborati sono individuali. E' vietato copiare o condividere codice o testo e le copiature determineranno abbassamenti di voti di tutti gli studenti coinvolti.

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Il voto finale per l'intero esame di "Algoritmi" è dato dalla media aritmetica dei voti conseguiti per il modulo Algoritmi per Bioinformatica e per il modulo Laboratorio di Programmazione II

Testi di riferimento
Autore Titolo Casa editrice Anno ISBN Note
J. Kleinberg, É. Tardos Algorithm Design (Edizione 1) Addison Wesley 2006 978-0321295354
Neil C. Jones, Pavel A. Pevzner An introduction to bioinformatics algorithms (Edizione 1) MIT Press 2004 0-262-10106-8
Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest, Clifford Stein Introduction to Algorithms (Edizione 3) MIT Press 2009 0-262-03384-4