Orario Corso. Fondamenti di Informatica. Comunicazioni sul corso. Come rintracciarmi

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1 Orario Corso Fondamenti di Informatica Ferdinando Cicalese, Adele Rescigno, Giovedì 15-18! Venerdì 9-11 " Martedì (per questa prima parte del corso) Ricevimento Studenti # Martedì 13-14, Giovedì # Dopo le lezioni in aula # Contattando il docente per Come rintracciarmi Comunicazioni sul corso # cicalese@dia.unisa.it $ L oggetto della mail deve contenere l indicazione del corso: Fondamenti di Informatica # Pagina web: $!!! Under construction!!! $ La mail deve essere sottoscritta con nome cognome e numero di matricola 1

2 Testi di Riferimento Algoritmi. Lo spirito dell'informatica Harel David; Feldman Yishai Testi di Riferimento Introduzione ai sistemi informatici Donatella Sciuto; Giacomo Buonanno, Luca Mari Capitoli 1, 2, 4, 6, 8 Capitoli 2, 3, 5, 6, 7 Esame e voto Domande? # una prova scritta (ed un colloquio orale) # Esame scritto o prove in itinere (sessione estiva) $ due prove in itinere $ Voto: media pesata delle singole prove $ Orale: permette di aumentare il voto di al piu 4 punti. 2

3 Tre domande fondamentali Parte 2 Presentazione dei Contenuti del Corso $ Che cosa studiamo in questo corso? $ Cosa intendiamo per Informatica? % e cosa ne costituisce i Fondamenti? $ Perchè questo corso a VCA? E importante distinguere Informatica (computer science) Nozione di computazione vs. Programmazione (Java, C++, etc.) vs. sue implementazioni (IBM, Tablets, iphone, etc.) Niente programmazione in questo corso! $ Non è necessaria per comprendere % Avremo piu tempo per capire lo spirito dell informatica % Poco vantaggio per chi ha precedenti esperienze di programmazione 3

4 Breve storia della computazione $ Tecnologia: % Orologio calcolatore (Schickard, 1600) % Telai meccanici con motore a vapore (1801) % Difference and Analytic Machine (C. Babbage, 1822) $ First programmer: Ada Byron % Tubi catodici, calcolatori elettronici ( ) % ENIAC (1945) % Macchina di von Neumann Computer (1949) % Primi PC, anni 70 Breve storia della ``computazione $ Teoria - Informatica % Filosofi dell Antica Grecia $ come formalizzare il pensiero $ Algoritmo di Euclide (~350 a.c) % al Khowarizmi (IX sec.) % Logica Booleana (G. Boole, ) % Crisi della matematica $ Hilbert: necessita di sistematizzare la matematica $ Gödel: Teorema di incompletezza % Lambda calcolo (A. Church, 1936) % Macchine di Turing (A. Turing, 1937) Prima chiara nozione di computazione Wang tiles 1961 Esempio 1: Informatica: Un modo nuovo di guardare il mondo 4

5 Esempio 2: Elezione a voto segreto in pubblico $ Una votazione % ognuno si esprime pubblicamente (no computer, , etc.) % Alla fine: ognuno e d accordo su chi ha vinto e di quanto % Nessuno sa il voto degli altri % Possibile? % SI! (A. Yao) Esempio 3: Biologia Computazionale Biologia Tradizionale Nuove Metodologie Microarrays Pathways Cosa da vita alla materia La prospettiva del 20 th secolo $ Materia : Atomi, molecole, meccanica quantistica, relativita Un universo computazionale $ Vita : Cellule, nucleo, DNA, RNA, $ Dar vita alla materia : Computazione 5

6 Fondamenti di Informatica: ``Tentative syllabus Domande? Philippe Semeria CIMA museum Dave Bowman and HAL from the movie "2001: A Space Odyssey (Stanley Kubrick 1968) Algoritmica (prime nozioni) $ Una procedura precisa e priva di ambiguità per ottenere un risultato computazionale $ Algoritmo discende da Abu Abdullah Muhammad bin Musa al-kohwarizmi % Il suo libro "Al-Jabr wa-al-muqabilah" e il progenitore dei moderni libri di algebra. $ Esempi: ricette, divisioni a piu cifre, MCD, Google. 6

7 $ passi elementari interpretabili in modo univoco $ numero finito di passi e quantità finita di input $ terminazione dopo un tempo finito e risultato univoco; $ la sequenza di passi è deterministica eccezione: algoritmi randomizzati Discussion Time Esempio: Somma di due numeri Immagina di descrivere come addizionare a qualcuno che non ne ha mai sentito parlare. Come lo spiegheresti? Prova prima con due numeri ad una sola cifra! Il linguaggio di un robot: passi elementari In generale: Come possiamo descrivere un algoritmo in un modo sufficientemente preciso da non lasciare ambiguita? $ Semplici istruzioni di movimento e calcolo % Es. Muoviti in avanti/indietro ; leggi un numero ; confronta numeri ; Prendi un oggetto $ Due tipi di istruzioni composite (di controllo) Condizionali Loop If condition Then { List of instructions } Else { List of instructions } Do 5 times { List of instructions } 7

8 Un primo semplice problema Soluzione $ Un robot si prepara ad un uscita galante % 0. Prendi la prima bottiglia, % 1. Vai alla prossima bottiglia nello scaffale % 2. Confronta il prezzo sulla bottiglia nello scaffale con quello in mano % 3. Se e minore scambia la bottiglia tenuta in mano con quella sullo scaffale % 4. Ripeti da 1. $ Come identificare il profumo piu economico? (Assumiamo possa leggere i prezzi) $ Alla fine la bottiglia di costo minimo e nelle mani del robot Discussion Time Analizziamo la soluzione al problema del Robot E un algoritmo? E corretto? Quanto tempo impiega? Riposiziona le bottiglie in modo tale che i prezzi crescano da sinistra a destra. 8

9 Il linguaggio del robot illustra gli elementi essenziali di tutti i linguaggi per computer Per un computer, esistono solo numeri BASIC Torre di Babele dei computer C++ Justin Bieber song Java Sequenza di Numeri che rappresentano ampiezza, frequenza, etc. ad ogni istante (es., formato mp3) Image Python Sequenza di Numeri che rappresentano intensita dei colori per ogni pixel. Caratteristiche dei languaggi umani: sostantivi/verbi/aggettivi/etc. Caratteristiche dei linguaggi dei computer: variabili, semplici istruzioni aritmetiche, Istruzioni condizionali/loop Compito base di un computer Problema simile in altro contesto $ Robot ha n prezzi in memoria Data: una sequenza di numeri in memoria (es., musica mp3) Scopo: Elabora questi numeri per ottenere una specifica sequenza di numeri come output (es., segnali elettrici che comandano le cuffie e riproducono la musica) $ Vuole trovare il prezzo minimo 9

10 Memoria: visione semplificta Esempi $ Una lavagnetta che puo essere cancellata e riscritta quante volte si vuole i! 5 Assegna ad i il valore 5 $ Una variabile: un pezzo di memoria con un nome; contiene/memorizza un valore j! i i! j + 1 Assegna a j qualsiasi valore sia assegnato ad i. Lascia il valore di i invariato Assegna i al valore di j + 1. Lascia il valore di j invariato nome i = valore i! i + 1 Assegna ad i il valore ottenuto sommando 1 al valore precedentemente assegnato ad i stesso. Array Soluzione $ A e un array di n valori A[ i ] e l i-esimo valore $ Prendi la prima bottiglia, controlla il prezzo $ Vai lungo lo scaffale. Per ogni bottiglia, esegui: A = % Se il prezzo sulla bottiglia e inferiore al prezzo di quella in mano, scambia le bottiglie. $ Esempio: A[3] =

11 Procedura trovamin! $ n elementi, nell array A $ Variabili di supporto: i, best best! 1! Do for i = 2 to n!!{!!!if ( A[i] < A[best] ) then!!! best! i!!}! Un alternativa per lo stesso task best! 1;! i! 1! Do while (i < n)! {!!i! i + 1;!!if ( A[i] < A[best] ) then!!!best! i! }! Devo ordinare n bottiglie. Mmmm?!? Aha! trovo quella col prezzo minimo e la metto nella posizione piu a sinistra. Quindi mi rimane da ordinare solo le n-1 bottiglie alla sua destra. Molti passi di elaborazione in poche righe di codice 11

12 Soluzione Nota: sappiamo gia fare questo! Scambio Do for i=1 to n-1 { } Trova la bottiglia piu economica tra quelle numerate da i a n Scambia tale bottiglia e la bottiglia i -esima. selection sort $ Date due variabili x e y, Come scambio i loro valori? $ Ho bisogno di un altra variabile! tmp! x x! y y! tmp 12