Introduzione alla programmazione tramite il linguaggio Python. Tipi di dati, variabili, assegnamenti, strutture di controllo, funzioni, classi, moduli e Input/Output. Strutture dati: vettori, stringhe, liste, tuple e dizionari. Progettazione e sviluppo di programmi tramite programmazione procedurale e orientata agli oggetti. Algoritmi ricorsivi ed iterativi. Librerie di Python per la grafica, per la gestione dei file, per l'elaborazione di testi/html e per l'accesso ad Internet. Debugging e testing di programmi.

F. Pellacini, Fondamenti di Programmazione in Python F. Pellacini, Codice di Fondamenti di Programmazione in Python

== Programma di Massima: Obiettivi generali Introduzione alla programmazione tramite il linguaggio Python. Obiettivi specifici Introduzione alla programmazione tramite il linguaggio Python. Tipi di dati, variabili, assegnamenti, strutture di controllo, funzioni, classi, moduli e Input/Output. Strutture dati: vettori, stringhe, liste, tuple e dizionari. Progettazione e sviluppo di programmi tramite programmazione procedurale e orientata agli oggetti. Algoritmi ricorsivi ed iterativi. Librerie di Python per la grafica, per la gestione dei file, per l'elaborazione di testi/html e per l'accesso ad Internet. Debugging e testing di programmi. Conoscenza e comprensione Comprendere e definire i requisiti di un problema. Decidere come rappresentare le informazioni in input e quali strutture dati usare per le elaborazioni intermedie e per l'output. Definire l'algoritmo di soluzione. Codificare l'algoritmo sotto forma di programma Python. Modularizzare il programma in piccole funzioni/metodi separate. Verificare tramite tests che il programma segua i requisiti. Applicazione di conoscenza e comprensione Lo studente dovrà realizzare dei compiti di programmazione per casa, scansionati durante il corso, per mettere in pratica e dimostrare le conoscenze apprese. Alla fine del corso la prova d'esame sarà basata su una prova in laboratorio in cui lo studente dovrà risolvere e programmare alcuni esercizi. Autonomia di giudizio Lo studente alla fine del corso deve essere in grado di scegliere autonomamente come risolvere un problema di programmazione (analisi, implementazione e test). Abilità comunicative Nella fase di analisi del problema e definizione dei requisiti è importante avere una buona capacità di comprensione del linguaggio. Capacità di apprendimento successivo Le basi dell'analisi di un problema per comprendere le specifiche e progettare sia le strutture dati necessarie che l'algoritmo più adatto è applicabile ad altri linguaggi di programmazione e potrà aiutare nei successivi corsi di programmazione. == Programma dettagliato basato su lezioni AA20/21 Introduzione, manipolazione di stringhe e file: - introduzione del docente, motivazione python; - recap su oggetti mutabili, immutabili, passaggio per riferimento; - encoding e decoding; files di testo, open, with, read, readline, readlines, write, context manager; - file binari, lavorare con bit e byte, salvare un intero su file binario, convertire “a mano” con python binario a decimale, endianness; - cenni alla manipolazione di stringhe; Programmazione funzionale e iteratori: - funzioni come oggetti, passare funzioni a funzioni, ritornare funzioni; - Iteratori e Generatori come eager and lazy evaluation; - pack and unpack operators; funzioni con argomenti variabili args, kwargs; - programmazione funzionale in python (map, filter, any, all, lambda functions); - breve esempio di uso di iteratore zip() per unire due file; Matrici ed Immagini: - Definizione di Matrice; - Matrice come lista di liste; - Creare Matrici (vari metodi; da doppio ciclo a funzionale con map); Compound Object; Differenza fra Shallow e Deep Copy; - Immagini come matrici; spazio colori RGB; sistema di riferimento con matrici; - Disegnare su immagini/matrici (disegnare linee allineati agli assi, rettangoli, controllo per disegnare dentro matrice); - Cenni alla manipolazione di immagini (flip rispetto ad asse verticale e orizzontale, iterativo e funzionale); Immagini, Manipolazione Immagini e Oggetti: - Chiarimenti enumerate e zip - Ancora su manipolazioni di immagini, flip verticale e orizzontale - PEP 8 (code style) e PEP 257 (doc string) - Ruotare una immagine, clockwise and counterclockwise; trasporre una matrice; versioni iterative e funzionali - Filtro di sfocatura (blurring) - Caso di applicazione: come sfuocare solo background similare al filtro di “Zoom” e affini - Programmazione orientata agli oggetti - Oggetti e classi in python; ereditarieta’ - Esempio per modellare un colore non come tupla ma come classe Ancora sulla programmazione ad oggetti - Ripasso su cosa e’ una classe; cosa e’ un oggetto, attributi e metodi; classi in Python - Sottoclassi, ereditarieta’, overloading degli operatori - Attributi di classi e attributi di instanza oggetto; metodi di classe - Breve cenni sui Decoratori in Python (con riferimento a @classmethod) - Gestione delle eccezioni in Python, costrutto try except finally. Homework, Overloading e Ricorsione: - Chiarimento su HW6 - Chiarimento su overloading operatore __eq__ - Package and module in python; come python cerca i moduli; sys.path - «Libreria» di elaborazione immagini con oggetti come un package da usare - Uso di decoratri per snellire il codice - Analisi della libreria e digressione sulle scelte di progettazione - Il concetto di ricorsione; strutture dati coda (queue) e pila (stack); stack di un programma - Fibonacci ricorsivo e albero di ricorsione Fibonacci e Funzioni ricorsive - Precisazioni su come affrontare HW - Complessita’ Fibonacci naive (ingenuo, versione di base); crescita esponenziale, esempio dei chicchi di grano su scacchiera - Fibonacci con “memoization”; cenni su dynamic programming (DP); Fibonacci iterativo - Sottoproblemi + caso base; divide and conquer - callable objects in python and the overloading of __call__ - Esempio di uso di ricorsione per stampare una stringa senza for loop - Cenni al filesystem come albero di ricorsione Vari esempi di ricorsione: - Breve cenno su non modificare moduli nel HW - [Ricorsione] Riassumere come stampare stringa carattere per carattere senza for - [Ricorsione] Espressioni Return and Pass - [Ricorsione] Filesystem come albero di ricorsione - [Ricorsione] Stringa palindroma (iterativa, ricorsiva) - [Ricorsione] Albero binario, ricerca in un albero, debug con pudb della ricerca Alberi e ricerca in profondita': - Filosofia di studio e sulla preparazione all’esame - Annuncio che faccio lezione anche al canale 1 - Come creare un iteratore alla classe imagemat per modellare matrici - Analisi di come funziona TraceRecursion del Prof. Sterbini - Breve recap di Iterator, Iterable, Generator; funzioni con argomenti variabili (args, kwargs) - [Ricorsione] Enumerare (e ottenere) le permutazioni di un insieme come problema ricorsivo - [Ricorsione] Ricerca in profondita’ (depth-first-search) DFS (pre/in/post order) su albero binario - [Ricorsione] Espressioni aritmetiche come albero binario (navigarle in pre/in/post) Homework: - Recap del HW6 - Consigli strategici su come affrontare gli HW e gestire il tempo - Analisi del problema HW6 e possibili modi per risolverlo, idee varie e schemi di soluzione - Analisi dei dati forniti - Ripasso di immagini/matrici come lista di liste (differenza fra accesso riga e colonna) - Importanza di come si scrivere il codice e il suo stile - Analisi nel dettaglio della soluzione e del codice dello studente Simone Sestito (1937764). Lo ringrazio vivamente per aver fornito il suo codice. - Cenni a DAG (Direct Acyclic Graph) Espressioni Artimetiche come Albero Binario - Ripasso su callable objects - Ripasso su *args, **kwargs - Un nostro defaultdict (usare con attenzione e cautela) - Chiarimenti aggiuntivi su TraceRecurision (basati su __call__) - Espressioni aritmetiche come albero binario - Concetto di parser e grammatica - Creare un parser per espressioni aritmetiche con albero binario - Gestione parentesi - Gestione espressione e split in token - Parser completo di Espressione Aritmetiche - Risoluzione e Print della espressioni in-order - Analisi soluzione di HW6 codice Prof. Sterbini Alberi di Gioco: - Da albero Binario ad albero N-ario - Branching factor di un albero - Ripasso del Filesystem come albero N-ario con branching factor variabile - Recap Ricorsione per calcolo permutazioni, ma con analisi branching factor e complessita’ - Albero di Gioco: Nodo : Stato = Arco : Mossa; Albero di gioco come albero N-ario. - Esempio di “enumerazione” delle mosse possibili nel gioco del filetto con ricorsione - Indicizzazione della scacchiera solamente con [] e slice e.g. A[:,c] seleziona colonna c-th. - Stesura del codice modulare per enumerazione mosse filetto - Brevissimi cenni a soluzione di HW8 Prof. Sterbini Homework e Conclusione Corso: - Analisi dettagliata soluzione di HW8 codice Prof. Sterbini - Alcune varianti su come risolvere parte HW8 come enumerazione di stati di un Automa Stati Finiti - Analisi complessita’ dell esempio HW8 esponenziale - Da versione ricorsive a come si scrivere una versione iterativa - Ripasso su Alberi di Gioco - Cenni al modulo python argparse per gestire input complessi in ingresso - Breve introduzione a Jupyter Notebook

I libri di testo consigliati sono i seguenti: [ita] Allen B. Downey - Pensare in Python [eng] Allen B. Downey - Thinking in Python 2nd edition Altri libri (dalla corso gemello in inglese del Prof. Di Ciccio ): Charles Dierbach - Introduction to Computer Science Using Python: A Computational Problem-Solving Focus Python 3 Tutorial - https://docs.python.org/3/tutorial/ Altre risorse utili: PEP 8 - Style Guide for Python Code - Come scrivere codice elegante in python - https://www.python.org/dev/peps/pep-0008/ PEP 257 - Docstring Conventions - Documentazione con docstring - https://www.python.org/dev/peps/pep-0257/

Introduzione alla programmazione tramite il linguaggio Python. Tipi di dati, variabili, assegnamenti, strutture di controllo, funzioni, classi, moduli e Input/Output. Strutture dati: vettori, stringhe, liste, tuple e dizionari. Progettazione e sviluppo di programmi tramite programmazione procedurale e orientata agli oggetti. Algoritmi ricorsivi ed iterativi. Librerie di Python per la grafica, per la gestione dei file, per l'elaborazione di testi/html e per l'accesso ad Internet. Debugging e testing di programmi.

Vi consigliamo di seguire uno dei libri: - Allen B. Downey Pensare in Python - Allen B. Downey Thinking in Python 2nd edition (in inglese) - John V. Guttag Introduzione alla programmazione con Python. Dal pensiero computazionale al machine learning Altri libri molto utili. - F. Pellacini, Fondamenti di Programmazione in Python - The Python 3 tutorial - Josh Cogliati, Tutorial per principianti in Python (python 2.7)

Introduzione alla programmazione tramite il linguaggio Python. Tipi di dati, variabili, assegnamenti, strutture di controllo, funzioni, classi, moduli e Input/Output. Strutture dati: vettori, stringhe, liste, tuple e dizionari. Progettazione e sviluppo di programmi tramite programmazione procedurale e orientata agli oggetti. Algoritmi ricorsivi ed iterativi. Librerie di Python per la grafica, per la gestione dei file, per l'elaborazione di testi/html e per l'accesso ad Internet. Debugging e testing di programmi.

F. Pellacini, Fondamenti di Programmazione in Python F. Pellacini, Codice di Fondamenti di Programmazione in Python