Corso di laurea in Informatica

L'insegnamento propone un'introduzione al paradigma di programmazione funzionale, in linea con gli Obiettivi formativi specifici del CdS in Informatica (L31), ampliando e approfondendo tematiche necessarie a programmare con paradigmi diversi da quello imperativo e a maturare a livello sia metodologico, sia applicativo, il concetto generale di sistema software affidabile.

I 6 CFU di base sono strutturati in due parti:

1. La prima parte si propone di fornire un'introduzione al paradigma di programmazione funzionale, ai sistemi di tipi per i linguaggi funzionali con i relativi algoritmi di inferenza e alla dimostrazione di correttezza di programmi funzionali.
2. La seconda parte illustra l'efficacia delle tecniche di programmazione funzionale apprese quando applicate a Java, linguaggio multi-paradigma che a partire dalla versione 8 ha incorporato costrutti tipici della programmazione funzionale, in particolare le lambda espressioni.

I 3 CFU facoltativi trattano argomenti avanzati, illustrando efficacia e potenzialità del paradigma funzionale per la sintesi di software affidabile certificato, anche in presenza di computazioni con side-effect, estendendo, in particolare, l'argomento "dimostrazioni di correttezza". Strumento privilegiato per l'indagine, anche sperimentale, sarà un qualche linguaggio di programmazione funzionale integrato in sistemi di prova (semi-)automatici.

CONOSCENZA E CAPACITÀ DI COMPRENSIONE. Riguardo ai 6 CFU di base, la conoscenza è relativa alle principali tecniche di programmazione nel paradigma funzionale, anche in ambiti multi-paradigma. La capacità di comprensione permetterà di modellare algoritmi basati sui tipici modelli di programmazione funzionale, e di manipolare strutture dati basate su liste.

Relativamente ai 3 CFU facoltativi, la conoscenza è relativa ai metodi di dimostrazione di correttezza, rispetto a specifiche formali, mentre la capacità di comprensione consiste nel saper individuare la struttura che un insieme di programmi funzionali deve assumere, col fine di applicare efficacemente i metodi di dimostrazione di cui sopra.

CAPACITÀ DI APPLICARE CONOSCENZA E COMPRENSIONE. Si realizza, soddisfacendo simultaneamente due vincoli: (1) programmando in accordo col paradigma funzionale; (2) sviluppando (semi)automaticamente la certificazione formale della qualità.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO. Si realizza come conseguenza di conoscenza, capacità di comprensione e applicazione di metodi e concetti specifici del paradigma di programmazione funzionale, in concomitanza con la necessita di certificare la qualità, sotto forma di dimostrazioni formali di correttezza, del software realizzato.

ABILITÀ COMUNICATIVE. Si realizza innalzando l'abilità media di descrivere algoritmi e loro proprietà in modo formale, innanzitutto in forma scritta, per mezzo degli strumenti di sviluppo tipici del paradigma di programmazione funzionale e degli strumenti di certificazione, e, conseguentemente, in forma orale.

CAPACITÀ DI APPRENDIMENTO. La capacità di apprendimento migliora, come conseguenza del cambio di mentalità necessario per progettare algoritmi in accordo col paradigma funzionale, e nel realizzarli sotto forma di software certificato; la maggiore flessibilità come conseguenza del cambio di mentalità si traduce in maggiore autonomia di apprendimento e di autovalutazione, aspetti necessari ad intraprendere, eventualmente, studi successivi.

Nel seguente elenco di argomenti non viene fatta distinzione tra argomenti svolti in aula ed argomenti svolti in laboratorio, perché strettamente connessi.

Relativamente ai 6 CFU di base, sono previsti i seguenti temi:

• Breve storia dei linguaggi di programmazione, con particolare riferimento a quelli funzionali.
• Calcolo come riscrittura: le basi dell'esecuzione dei programmi funzionali.
• Espressioni e loro tipi. Tipi di base.
• Progettazione di programmi funzionali. Tecniche di ricorsione.
• Liste e funzioni del prim'ordine su liste.
• Cenni a dimostrazioni induttive di correttezza di programmi funzionali.
• L'idea di astrazione funzionale. Funzioni di ordine superiore e pattern di trasformazione.
• Alberi e tipi algebrici generali.
• Introduzione alla programmazione funzionale in Java.

Relativamente ai 3 CFU facoltativi su argomenti avanzati, sono previsti i seguenti temi:

• Monadi e loro interpretazione computazionale.
• Certificazione formale (semi)automatica di algoritmi funzionali *stateless*.
• Estensione della certificazione ad algoritmi funzionali *stateful* che usano monadi.

Lezioni di teoria con presentazione di materiale didattico alla lavagna o equivalente digitale. Lezioni di laboratorio con sviluppo assistito di programmi. Il materiale didattico sarà disponibile on-line sulla piattaforma di supporto relativo all'insegnamento.

Una prima parte d'esame è comune ai 6 CFU di base e ai 3 CFU facoltativi. È strutturata come segue:

• prova pratica con esercizi di programmazione da svolgere al calcolatore;
• prova scritta con esercizi sugli argomenti di teoria dell'insegnamento;
• eventuale prova orale: discussione su quanto svolto nelle due prove menzionate, risposte a domande su argomenti trattati durante l'insegnamento.

La parte d'esame per i 3 CFU facoltativi ha struttura analoga alla precedente, ma su argomenti relativi al programma didattico sviluppato.

I voti sono espressi in 30-esimi sia per i 6 CFU di base, sia per i 3 CFU facoltativi. Il voto finale per chi sosterrà l'esame corrispondente a 6+3 CFU sarà la media pesata tra il voto relativo alla parte d'esame per i 6 CFU di base (peso 2/3) e quello relativo alla parte d'esame per i 3 CFU facoltativi (peso 1/3).