Informatica

Programma delle lezioni di teoria

1. Cos'è l'informatica: mezzi fisici e teorici per l'elaborazione dell'informazione
2. Il concetto di algoritmo, esempi: algoritmo di Euclide, semplici algoritmi numerici
3. Dagli algoritmi ai programmi: esecutori e linguaggi di programmazione
4. L'informazione e la sua rappresentazione numerica (testi, suoni, immagini), digitalizzazione dell'informazione
5. Sistemi numerici in diverse basi, la base ottale, esadecimale, binaria (digitalizzazione)
6. Rappresentazione dei numeri in binario
7. Rappresentazione dei numeri negativi in modulo e segno e in complemento a 2
8. Rappresentazione floating point dei razionali, mantissa, esponente, errori di troncamento
9. Misure di informazione: bit, byte, multipli
10. Architettura dei sistemi di calcolo, macchina di Von Neumann
11. CPU, RAM, BUS, periferiche, principali funzionalità e caratteristiche
12. Linguaggio macchina e assembly, programmazione a basso livello, svantaggi
13. Programmazione ad alto livello, linguaggi e compilatori
14. Ciclo di vita del software: progettazione, compilazione, linking, loading, esecuzione. Possibili errori e debugging
15. Programmazione strutturata e Teorema di Boehm-Jacopini. Le strutture di controllo
16. Forme di selezione, esempi
17. Le variabili, tipi e operazioni
18. Forme di iterazione, esempi: gestione di stream di dati e test numerici
19. Il primo programma C++. Lo stream di output cout
20. I tipi in C++, principali caratteristiche e operazioni. Tipi interi, con virgola, caratteri e bool
21. Dichiarazioni di variabili, loro riempimento mediante espressioni e operazioni di input. Lo stream cin
22. Il tipo string. Le C-stringhe, loro struttura, gestione e principali funzionalità
23. Le strutture di controllo in C++. La selezione, varie forme e if nidificati
24. Il tipo bool per le condizioni, principali caratteristiche e operatori booleani. L'operatore condizionale.
25. Iterazione in C++, possibili forme. Il ciclo for. L'istruzione break
26. Gli array monodimensionali in C++, principali caratteristiche, funzionalità e operazioni su array
27. Array e allocazione in memoria, indirizzo d'inizio array. Array bidimensionali, esempi di utilizzo
28. Il concetto di struct
29. Gestione dei file in C++. Principali funzionalità della libreria fstream. Apertura, manipolazione e chiusura di stream su file
30. Manipolatori di output, la libreria iomanip
31. Gli array dinamici, caratteristiche, definizione e uso. Caricamento dati da file ad array dinamici
32. Funzioni in C++. Sviluppo modulare top-down dei programmi. Forma di una function che restituisce valori e void
33. Passaggio di parametri, per valore e riferimento, significato. Forma modulare del sorgente e prototipi
34. Gestione della memoria, record di attivazione, stack, heap, errori di stack overflow
35. Funzioni C++ ricorsive, definizioni induttive di funzioni, loro implementazione mediante ricorsione
36. Dinamica dello stack durante la ricorsione. Prestazioni iterativo vs. ricorsivo
37. Cenni alla complessità worst case degli algoritmi
38. Ricerca in un array. Soluzione lineare e binaria, implementazioni e analisi delle prestazioni
39. Il problema di sorting, limiti inferiori alla complessità in tempo. Selection sort, implementazione e complessità in tempo quadratica
40. Mergesort, specifica e implentazione.Valutazione della complessità in tempo di mergesort mediante equazione di ricorrenza, tempo ottimale
41. I puntatori, significato, definizione ed utilizzo. Puntatori a strutture ed oggetti
42. Variabili dinamiche e puntatori, array dinamici, istruzione new. Memory leak e istruzione delete
43. Operazioni sui puntatori, aritmetica dei puntatori. Utilitzzo dei puntatori per scorrere array, copia superficiale e profonda di array
44. Array tradizionali come puntatori costanti, differenza con array dinamici. Array restituiti da funzioni, array su stack e su heap
45. I parametri del main, acquisizione a linea di comando. Implementazioni di semplici comandi di sistema operativo

Programma delle esercitazioni di laboratorio

1. I sistemi operativi, Linux e il file system
2. L'utilizzo del terminale Linux, principali comandi
3. L'ambiente di programmazione, editor, compilatori
4. Primi programmi in C++
5. Selezione e cicli in C++
6. Array e struct
7. Funzioni C++ e passaggio di parametri
8. Creazione di librerie di funzioni. Implementazione librerie, file header.
9. Creazione file oggetto e loro linking
10. Utilizzo del comando make e struttura di un makefile
11. Uso di file in C++
12. Utilizzo della libreria RooT per l'elaborazione grafica di dati, cenni all'uso degli oggetti in C++
13. Le principali classi di RooT: scatterPlot, istogrammi, funzioni, finestre
14. Sviluppo di progetti di analisi e visualizzazione finale di dati mediante RooT

Testi consigliati

• D.S. Malik: Programmazione in C++. Apogeo, 2013.
• L.J. Aguilar: Fondamenti di programmazione in C++. Algoritmi, strutture dati e oggetti. McGraw-Hill, 2008.