Sachverhalt:
A.
Der 1990 geborene X._ lernte am 17. September 2013 unter dem Pseudonym "Y._" die mutmasslich 14-jährige "Sabrina" im Chatroom "Chatmania" kennen ("hey sabrina, dörf ich es bits zu dir in chat ko?", "wie alt und vo wo bisch denn du?"). Er war von 13.58 bis 15.05 Uhr mit ihr im Kontakt. Um 14.04 Uhr brachte er zum Ausdruck, er suche eigentlich Sex. Um 14.14 Uhr gab er "Sabrina" seine E-Mail-Adresse bekannt. Auf sein Verlangen schickte sie ihm um 14.19 Uhr ihre E-Mail-Adresse. Darauf sandte X._ ihr um 14.46 Uhr ein Foto seines nackten Penis. Zwischen 14.27 und 14.39 Uhr sandte sie ihm auf sein Verlangen ein Bild von ihr. Um 14.56 Uhr teilte X._ "Sabrina" seine Mobiltelefonnummer mit, und "Sabrina" sandte ihm ihre Nummer etwas später. Um 15.05 Uhr war die Chatunterhaltung beendet. In den folgenden Tagen kommunizierte X._ mit "Sabrina" per SMS via die ausgetauschten Handynummern über Sex und vereinbarte mit ihr schliesslich ein Treffen. Im Einzelnen konkretisierte er am 19. September 2013, dass er an einen Ort wolle, wo sie ungestört seien. Am 24. September 2013 wurde der Wohnort des Mädchens vereinbart. Er fragte sie, ob sie laut werden könnten, worauf sie Lust habe, ob sie die Pille nehme oder ob sie ein Kondom wolle. Am 25. September 2013 begab sich X._ zum vereinbarten Treffpunkt im Hauptbahnhof Zürich. Er traf dort jedoch nicht auf ein 14-jähriges Mädchen, sondern auf Beamte der Stadtpolizei Zürich, die sich als solche sofort zu erkennen gaben. Hinter dem Pseudonym "Sabrina" hatte sich ein Angehöriger der Polizei verborgen.
Im Rahmen der gegen X._ eröffneten Strafuntersuchung wurde am 25. September 2013 eine Hausdurchsuchung sowie eine Durchsuchung von Aufzeichnungen angeordnet. An seinem Wohnort wurden mehrere Datenträger mit pornographischem Bildmaterial (Kinderpornographie, Pornographie mit körperlicher und sexueller Gewalt, Pornographie mit Tieren) sichergestellt.
Am 8. Oktober 2014 wurde gegen X._ Anklage erhoben wegen versuchter sexueller Handlungen mit Kindern gemäss Art. 187 Ziff. 1 i.V.m. <ref-law> und mehrfacher, teilweise versuchter Pornographie gemäss aArt. 197 Ziff. 1 i.V.m <ref-law> und <ref-law>.
B.
Das Obergericht des Kantons Zürich sprach X._ zweitinstanzlich am 2. November 2015 der mehrfachen, teilweise versuchten Pornographie im Sinne von aArt. 197 Ziff. 1 i.V.m. <ref-law> und a<ref-law> schuldig (Dispositivziffer 1). Vom Vorwurf der versuchten sexuellen Handlungen mit Kindern im Sinne von <ref-law> i.V.m. <ref-law> sprach es ihn frei (Dispositivziffer 2). Das Obergericht bestrafte X._ mit einer bedingten Geldstrafe von 180 Tagessätzen zu Fr. 30.-- (wovon 1 Tagessatz als durch Haft geleistet) bei einer Probezeit von zwei Jahren (Dispositivziffern 3 und 4). Die von der Staatsanwaltschaft beschlagnahmten Festplatten zog das Obergericht definitiv ein und überliess sie der Stadtpolizei Zürich zur Vernichtung (Dispositivziffer 5). Es bestätigte das erstinstanzliche Kosten- und Entschädigungsdispositiv (Dispositivziffer 6). Die Kosten der amtlichen Verteidigung für die Untersuchung und für das erstinstanzliche Verfahren nahm das Obergericht auf die Gerichtskasse unter Vorbehalt der Rückzahlungspflicht des Beschuldigten für die Hälfte dieser Kosten (Dispositivziffer 7). Die Kosten des Berufungsverfahrens auferlegte es mit Ausnahme der Kosten der amtlichen Verteidigung dem Beschuldigten zur Hälfte. Die Kosten der amtlichen Verteidigung nahm es einstweilen auf die Gerichtskasse unter Vorbehalt der Rückzahlungspflicht des Beschuldigten für die Hälfte dieser Kosten (Dispositivziffer 9).
C.
Gegen das Urteil des Obergerichts des Kantons Zürich vom 2. November 2015 führen sowohl X._ (Verfahren 6B_1261/2015) als auch die Oberstaatsanwaltschaft des Kantons Zürich (Verfahren 6B_1293/2015) Beschwerde beim Bundesgericht. X._ beantragt, es sei das Urteil des Obergerichts in den Dispositivziffern 1, 3, 4, 5, 7 und 9 aufzuheben. Er rügt eine Verletzung von Bundesrecht, insbesondere von Art. 140 f. StPO, <ref-law>, <ref-law>, <ref-law>, <ref-law> und <ref-law>, sowie eine Verletzung von verfassungsmässigen Rechten, insbesondere von <ref-law> und Art. 8 EMRK, im Zusammenhang mit der Anwendung des Polizeigesetzes des Kantons Zürich. Er sei von Schuld und Strafe freizusprechen. Die Angelegenheit sei zur neuen Entscheidung an die Vorinstanz zurückzuweisen. X._ ersucht überdies um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung.

Erwägungen:
1.
Mit der Beschwerde in Strafsachen kann auch die Verletzung von Verfassungsrecht gerügt werden (<ref-law>). Die vom Beschwerdeführer zusätzlich erhobene subsidiäre Verfassungsbeschwerde ist ausgeschlossen (<ref-law>).
2.
Die Vorinstanz spricht den Beschwerdeführer der mehrfachen, teilweise versuchten Pornographie im Sinne von aArt. 197 Ziff. 1 i.V.m. <ref-law> und a<ref-law> schuldig. Sie erwägt im Einzelnen, es stelle sich hinsichtlich des Vorwurfs der mehrfachen, teilweise versuchten Pornographie ebenfalls die Frage, ob die Beweisverwertungsverbote richtig angewendet worden seien. Ein Verdacht im Sinne von <ref-law> (betreffend verdeckte Fahndung) habe erst mit dem Versand des Nacktfotos durch den Beschwerdeführer an die E-Mail-Adresse von "Sabrina" um 14.46 Uhr vorgelegen. Zuvor habe es sich bei der polizeilichen Ermittlung im Chatroom um einen präventiven Einsatz im Sinne von § 32d des Polizeigesetzes des Kantons Zürich gehandelt (PolG/ZH vom 23. April 2007, Fassung vom 5. November 2012, in Kraft seit 1. März 2013; LS. 550.1). Nichts habe auf das Herstellen oder den Besitz von Pornografie durch den Beschwerdeführer hingewiesen. Die Begehung einer Straftat sei nicht erkennbar gewesen. Die Grenze zwischen nicht genehmigungsbedürftiger Kontaktnahme nach Art. 32d PolG/ZH und genehmigungsbedürftiger Vorermittlung gemäss Art. 32e PolG/ZH sei nicht überschritten worden. Die nach der Festnahme des Beschwerdeführers und seinen ersten Aussagen angeordneten Durchsuchungen gemäss <ref-law>, welche zur Sicherstellung von pornografischem Material geführt hätten, seien mithin zulässig. Das Nacktfoto des Beschwerdeführers und das sichergestellte pornographische Material auf dessen Festplatten seien verwertbar. Beizupflichten sei im Übrigen auch der Auffassung der ersten Instanz, wonach das Senden eines Nackfotos an eine vermeintlich noch nicht 16 Jahre alte Person einen Tatverdacht begründe, durch welchen die Voraussetzungen für die Anordnung einer Hausdurchsuchung und Durchsuchung gemäss Art. 244 Abs. 1 und Art. 246 StPO erfüllt würden. Sämtliche Beweise betreffend Pornografie auf den Datenträgern des Beschwerdeführers gemäss Ziff. 2 der Anklageschrift seien demzufolge verwertbar (vgl. angefochtenen Entscheid, S. 23-28).
3.
Die Beschwerde in Strafsachen kann wegen Rechtsverletzung gemäss <ref-law> erhoben werden. Der vorinstanzliche Entscheid stützt sich in der Sache insbesondere auf kantonales Recht, nämlich auf das Polizeigesetz des Kantons Zürich (PolG/ZH). Als Beschwerdegrund kommt im Wesentlichen die Verletzung von Bundesrecht, insbesondere von verfassungsmässigen Rechten der Bundesverfassung in Frage (<ref-law>). Die Anwendung kantonalen Rechts als solches bildet hingegen nicht Beschwerdegrund. Überprüft werden kann insoweit nur, ob der angefochtene Entscheid auf willkürlicher Anwendung kantonalen Gesetzesrechts beruht (vgl. <ref-ruling> E. 1.2.1 S. 251 f.). Hinsichtlich der Verletzung von Grundrechten, einschliesslich der willkürlichen Anwendung von kantonalem Recht, gelten qualifizierte Anforderungen an die Begründung. Eine solche Rüge prüft das Bundesgericht nur, wenn sie in der Beschwerde vorgebracht und substanziiert begründet worden ist. Dies bedeutet, dass klar und detailliert anhand der Erwägungen des angefochtenen Entscheids aufzuzeigen ist, inwiefern die Anwendung des kantonalen Rechts geradezu willkürlich sein könnte oder verfassungsmässige Rechte verletzt sein sollten (<ref-law>; <ref-ruling> E. 3.2 S. 228; <ref-ruling> E. 1.3.1 S. 68; <ref-ruling> E. 2.2 S. 246).
4.
Die präventive polizeiliche Tätigkeit ist im Wesentlichen in den §§ 32d bis 32 f des PolG/ZH geregelt. § 32d regelt die Kontaktnahme. Danach können Angehörige der Polizei oder von ihr beauftragte oder mit ihr kooperierende Dritte zur Verhinderung und Erkennung von Straftaten mit anderen Personen Kontakt aufnehmen, ohne ihre wahre Identität bekannt zu geben. § 32e regelt die verdeckte Vorermittlung. Zur Verhinderung und Erkennung von Straftaten kann das Polizeikommando mit Genehmigung des Zwangsmassnahmengerichts ausserhalb eines Strafverfahrens verdeckte Vorermittlerinnen und Vorermittler einsetzen, die unter einer auf Dauer angelegten falschen Identität durch aktives und zielgerichtetes Verhalten versuchen, zu anderen Personen Kontakte zu knüpfen und zu ihnen ein Vertrauensverhältnis aufzubauen.
Die in § 32d PolG/ZH geregelte polizeiliche Kontaktnahme entspricht weitestgehend der nicht genehmigungsbedürftigen strafprozessualen verdeckten Fahndung nach <ref-law>, die verdeckte polizeiliche Vorermittlung gemäss § 32e PolG/ZH der bewilligungspflichtigen strafprozessualen verdeckten Ermittlung nach <ref-law> (vgl. Urteil 6B_1293/2015 E. 3.2 mit Hinweisen).
5.
5.1. Der Beschwerdeführer wendet sich gegen den Schuldspruch der mehrfachen, teilweise versuchten Pornographie im Sinne von aArt. 197 Ziff. 1 i.V.m. <ref-law> und a<ref-law>. Er macht geltend, das Verhalten des polizeilichen Ermittlers im Chat gehe über eine blosse Kontaktnahme nach § 32d PolG/ZH hinaus. Die Grenze zur genehmigungsbedürftigen Vorermittlung nach § 32e PolG/ZH sei entgegen der Auffassung der Vorinstanz überschritten worden. In <ref-ruling> sei die verdeckte polizeiliche Teilnahme an der Kommunikation im Chat als genehmigungsbedürftige verdeckte Ermittlung qualifiziert worden. Diese Definition sei auch hier massgebend. Entsprechend hätte eine Genehmigung eingeholt werden müssen. Die durch die rechtswidrige Chatkommunikation erhobenen Beweise seien nicht verwertbar. Der polizeiliche Ermittler habe ihn, den Beschwerdeführer, mit dem Profil "Sabrina" getäuscht, ein Treffen verabredet, bei dem es zu seiner Verhaftung und in der Folge zur Hausdurchsuchung und zur Durchsuchung von Datenträgern gekommen sei. Wenn die Vorinstanz ihrem Urteil diese im Verfahren erhobenen Beweise zugrunde lege, wende sie Art. 140 Abs. 1 und Art.141 Abs. 1 und 4 StPO sowie <ref-law> unrichtig an.
5.2. Die Vorbringen des Beschwerdeführers dringen nicht durch. Aus dem angefochtenen Entscheid ergibt sich, dass der polizeiliche Ermittler seine präventive Tätigkeit im Internet im Sinne einer nicht bewilligungspflichtigen Kontaktnahme gestützt auf § 32d PolG/ZH begann, wonach Angehörige der Polizei zur Verhinderung und Erkennung von Straftaten mit andern Personen Kontakt aufnehmen können, ohne ihre Identität und Funktion bekanntzugeben. Dem angefochtenen Entscheid lässt sich weiter entnehmen, dass und weshalb die Grenze zur genehmigungsbedüftigen Vorermittlung gemäss § 32e PolG/ZH nicht überschritten wurde. Mit den nachvollziehbaren Erwägungen der Vorinstanz zur Anwendung des kantonalen Rechts setzt sich der Beschwerdeführer nicht näher auseinander. Er begnügt sich im Wesentlichen zu behaupten, die polizeiliche Tätigkeit im Chatraum sei - ausgehend von <ref-ruling> - als genehmigungsbedürftige verdeckte Vorermittlung im Sinne § 32e PolG/ZH zu qualifizieren. Damit lässt sich eine willkürliche Anwendung des kantonalen Rechts indes nicht begründen, umso weniger, als die bundesgerichtliche Begriffsbestimmung der verdeckten Ermittlung unter der Herrschaft des damals geltenden Bundesgesetzes über die verdeckte Ermittlung (BVE) heute überholt ist. Der Nachweis einer geradezu willkürlichen Anwendung des PolG/ZH ist weder dargetan noch ersichtlich. Dass die Vorinstanz im Rahmen der Verurteilung wegen Pornographie gegen Beweisverwertungsverbote verstossen haben könnte, ist im Übrigen ebenfalls nicht erkennbar. Der Beschwerdeführer übersieht bei seiner Kritik, dass eine Täuschung im Sinne von Art. 140 Abs. 1 i.V.m. <ref-law> nicht vorliegt, weil der polizeiliche Einsatz im Chatroom gestützt auf § 32d PolG/ZH zulässig war. Eine Genehmigung war nicht erforderlich. Dass im Sinne (einer analogen Anwendung) von <ref-law> unzulässig provoziert worden wäre, macht der Beschwerdeführer nicht geltend. Solches ist auch nicht ersichtlich (vgl. angefochtenen Entscheid, S. 17, S. 27 f.).
6.
Der Beschwerdeführer stellt sich sodann auf den Standpunkt, die Kommunikation zwischen ihm und "Sabrina" via E-Mail und SMS unterstehe dem Schutz des Fernmeldegeheimnisses. Die Überwachung des E-Mail- und SMS-Verkehrs im Sinne von <ref-law> sei indes nicht zwangsmassnahmengerichtlich genehmigt worden (<ref-law>). Die versandten Nackfotos dürften daher nicht als Beweismittel verwendet werden. Sie hätten vielmehr sofort vernichtet werden müssen mit der Folge, dass auch die im Rahmen der Hausdurchsuchung und Durchsuchung von Datenträgern gewonnenen Erkenntnisse und Folgebeweise nicht verwertbar seien (<ref-law>). Da es vorliegend offensichtlich nicht um eine Fernmeldeüberwachung im Sinne von <ref-law> geht, dringen die Vorbringen des Beschwerdeführers nicht durch. Sie gehen an der Sache vorbei.
7.
7.1. Der Beschwerdeführer bringt schliesslich vor, der Austausch im Internet zwischen "Sabrina" und ihm habe der Polizei zur Informationsbeschaffung im Sinne von § 32f PolG/ZH gedient. Seine Kommunikation im Internet habe auf die Anknüpfung eines sexuellen Kontakts abgezielt und sei somit vertraulicher Natur gewesen. Die Kommunikation stehe mithin unter dem Schutz von <ref-law> (Schutz der Privatsphäre) und Art. 8 EMRK (Recht auf Achtung des Privat- und Familienlebens). Die Polizei sei ohne richterliche Genehmigung und ohne gesetzliche Grundlage in seine geschützte Privatsphäre eingedrungen, was einen Verstoss gegen die zitierten Bestimmungen der BV und EMRK darstelle.
7.2. § 32f PolG/ZH regelt die Informationsbeschaffung im Internet mit technischen Mitteln. Darum geht es im zu beurteilenden Fall indes offensichtlich nicht. Es fand keine generelle Überwachung statt. Technische Überwachungsgeräte wurden nicht eingesetzt. Der polizeiliche Ermittler nahm an der Kommunikation im Chat selbst teil. Es handelte sich damit um eine Kontaktnahme im Sinne von § 32d PolG/ZH. Für die Anwendung von § 32f PolG/ZH besteht kein Raum. Die Berufung auf § 32f PolG/ZH geht mithin an der Sache vorbei. Soweit der Beschwerdeführer die geltend gemachten Grundrechtsverletzungen ausschliesslich auf den nicht anwendbaren § 32f PolG/ZH stützt, ist auf seine Ausführungen folglich nicht einzutreten (<ref-law>; vorstehend E. 3).
8.
Die Anträge, es seien die Dispositivziffern 3, 4, 5, 7 und 9 des vorinstanzlichen Urteils aufzuheben, begründet der Beschwerdeführer einzig mit dem beantragten Freispruch von der Anklage der mehrfachen, teilweise versuchten Pornographie. Da es beim Schuldspruch bleibt, ist darauf nicht weiter einzugehen.
9.
Damit erweisen sich die Vorbringen des Beschwerdeführers zusammenfassend als unbegründet. Die Beschwerde ist abzuweisen, soweit darauf überhaupt eingetreten werden kann. Ausgangsgemäss wären ihm grundsätzlich die Kosten für das bundesgerichtliche Verfahren aufzuerlegen (<ref-law>). Er hat indes ein Gesuch um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung gestellt, das gutzuheissen ist, da seine Bedürftigkeit ausgewiesen ist und seine Anträge nicht von vornherein aussichtslos waren (<ref-law>). Damit sind keine Kosten zu erheben und ist der Vertreter des Beschwerdeführers aus der Bundesgerichtskasse zu entschädigen.

Demnach erkennt das Bundesgericht:
1.
Die Beschwerde wird abgewiesen, soweit darauf einzutreten ist.
2.
Das Gesuch des Beschwerdeführers um unentgeltliche Rechtspflege und Verbeiständung wird gutgeheissen.
3.
Es werden keine Kosten erhoben.
4.
Dem Rechtsvertreter des Beschwerdeführers, Rechtsanwalt Jakob Ackermann, wird für das bundesgerichtliche Verfahren eine Entschädigung von Fr. 3'000.-- aus der Bundesgerichtskasse ausgerichtet.
5.
Dieses Urteil wird den Parteien und dem Obergericht des Kantons Zürich, I. Strafkammer, schriftlich mitgeteilt.
Lausanne, 28. September 2016
Im Namen der Strafrechtlichen Abteilung
des Schweizerischen Bundesgerichts
Der Präsident: Denys
Die Gerichtsschreiberin: Arquint Hill