Il procedimento termina quando il compito si riduce al caso base, cioè quando n vale 1.
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- Aloisio Leo
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1 Si tramanda che in un antico tempio orientale i monaci tentassero di spostare una serie di dischi da un paletto ad un altro. Nel paletto iniziale erano infilati 64 dischi, disposti in ordine decrescente di dimensione e i monaci dovevano trasferire la pila su un altro paletto, spostando un disco per volta e non potendo mai mettere un disco più largo su uno più piccolo. I monaci avevano a disposizione un terzo paletto, sul quale spostare temporaneamente i dischi. Supponiamo che i monaci volessero spostare i dischi dal paletto 1 a quello 3, vogliamo sviluppare un algoritmo che visualizzi la sequenza precisa degli spostamenti da paletto a paletto. Se dovessimo scegliere un approccio convenzionale ci troveremmo in difficoltà! Se affrontiamo il problema utilizzando la ricorsione, diventa più facilmente trattabile: lo spostamento di n dischi si può vedere in termini dello spostamento di soli n-1 dischi (da cui la ricorsione): a) Spostare n-1 dischi dal paletto 1-(i) a quello 2-(f), utilizzando il paletto 3-(t) come area temporanea. b) Spostare l ultimo disco (il più grande) dal paletto 1 a quello 3. c) Spostare n-1 dischi dal paletto 2 a quello 3, utilizzando il paletto 1 come area temporanea. Il procedimento termina quando il compito si riduce al caso base, cioè quando n vale 1.
2 #include <iostream.h> #include <stdlib.h> #include <iomanip.h> void hanoi(int n,int inizio,int fine,int temp); main() { hanoi(7,1,3,2); system("pause"); // definizione ricorsiva della funzione hanoi void hanoi(int n, int inizio,int fine,int temp) { if (n==1) cout <<" "<<inizio<<"->"<<fine<<'\n'; else { hanoi(n-1,inizio,temp,fine); cout <<" "<<inizio<<"->"<<fine<<'\n'; hanoi(n-1,temp,fine,inizio); ;
3 3 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 Premere un tasto per continuare > > > > > > > >3 2->3 2->1 3->1 2->3 1->2 1->3 2->3 Premere un tasto per continuare...
4 5 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 3->1 2->1 3->2 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 2->1 3->2 3->1 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 Premere un tasto per continuare...
5 7 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 3->1 2->1 3->2 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 2->1 3->2 3->1 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 3->1 2->1 3->2 1->3 1->2 3->2 3->1 2->1 2->3 1->3 2->1 3->2 3->1 2->1 3->2 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 3->1 2->1 3->2 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 2->1 3->2 3->1 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 2->1 3->2 3->1 2->1 3->2 1->3 1->2 3->2 3->1 2->1 2->3 1->3 2->1 3->2 3->1 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 3->1 2->1 3->2 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 2->1 3->2 3->1 2->1 2->3 1->3 1->2 3->2 1->3 2->1 2->3 1->3 Premere un tasto per continuare...
6 #include <iostream.h> #include <stdlib.h> #include <iomanip.h> double pigreco(int number); main() { cout <<" pigreco = "<<4.*pigreco(1)<<'\n'; system("pause"); // def ricorsiva della funzione pigreco double pigreco(int number) { double segno,t,epslon= ; segno = +1; if ( number%2==0 ) segno = -1; T = segno /(number*2-1); if (fabs(t)<epslon) return T; else return T+pigreco(number + 1); pigreco= Premere un tasto per continuare...
7 #include <iostream.h> #include <stdlib.h> #include <iomanip.h> main() { double e=1.e-06, t=1.0, s=1.0, p4=0.0 ; int i=1; while (fabs(t)>e) { t = s/(2.*i-1.); //cout <<" t= "<<t<<'\n'; p4 = p4 +t; s = -s; i = i+1; cout <<" i= "<<i <<'\n'; cout <<" pigreco= "<<4.*p4 <<'\n'; system("pause"); i= pigreco= Premere un tasto per continuare...
8 // newton #include<iostream.h> #include<math.h> #include<iomanip.h> double const eps=1.0e-06; double fun(double t); double defun(double r); double zero(double &x0,double &x1); int main() {double zz,x1=0.,x0=0.; zz=zero(x0,x1); cout <<" Lo ZERO di f(x) si ha per x= "<< zz << endl; system( PAUSE ); return 0;
9 double zero(double &x0,double &x1) { do { x0 = x1; x1 = x0-fun(x0)/defun(x0); cout << setprecision (8)<<"x0="<<x0<<"\tx1=\t" <<x1; cout <<" \t x1-x0 =\t" << fabs(x1-x0) << endl; while (fabs(x1-x0) > eps); return x1; double fun(double x) { double fx; fx = exp(-x)-x*x; return fx; double defun(double x) { double fx1; fx1 = -exp(-x)-2.*x; return fx1;
10 x0=0 x1= 1 x1-x0 = 1 x0=1 x1= x1-x0 = x0= x1= x1-x0 = x0= x1= x1-x0 = x0= x1= x1-x0 = e-08 Lo ZERO di f(x) si ha per x= Premere un tasto per continuare...
11 #include <iostream.h> // bisezione 1 // #include <stdlib.h> #include <math.h> #include<iomanip.h> main() { double a,b, x,y, ya,yb; double const eps=1.0e-06; a=0.0; //valore minimo dell'intervallo b=1.0; // valore massimo dell'intervallo ya=exp(-a)-a*a; // calcolo della f(a) yb=exp(-b)-b*b; // calcolo della f(b) if ((ya*yb)<0.0) { cout <<" possibile"<<'\n'; else { cout <<" errato "<<'\n';; do { x = (a+b)*0.5; // a meta' tra a e b y = exp(-x)-x*x; // calcolo f(x) if ((ya*y)>0) { a = x; ya=y; // cambia a else { b = x; ;// cambia b cout <<setprecision (7)<<",u="<<a; cout <<",v="<<b<<",y="<<y<<",ya="<<ya; cout <<"\t, u-v "<<fabs(a-b)<<'\n'; while (fabs(a-b)>eps); cout <<"soluzione="<< x << endl; system("pause");
12 calcolo della radice possibile u=0.5,v=1,y= ,ya= , u-v 0.5 u=0.5,v=0.75,y= ,ya= , u-v 0.25 u=0.625,v=0.75,y= ,ya= , u-v u=0.6875,v=0.75,y= ,ya= , u-v u=0.6875,v= ,y= ,ya= , u-v u= ,v= ,y= ,ya= , u-v u= ,v= ,y= ,ya= , u-v u= ,v= ,y= ,ya= , u-v u= ,v= ,y= ,ya= , u-v u= ,v= ,y= ,ya= , u-v u= ,v= ,y= ,ya= , u-v u= ,v= ,y= ,ya= , u-v u= ,v= ,y= e-05,ya= , u-v u= ,v= ,y= e-05,ya= e-05, u-v e-05 u= ,v= ,y= e-05,ya= e-05, u-v e-05 u= ,v= ,y= e-05,ya= e-05, u-v e-05 u= ,v= ,y= e-06,ya= e-05, u-v e-06 u= ,v= ,y= e-06,ya= e-06, u-v e-06 u= ,v= ,y= e-06,ya= e-06, u-v e-06 u= ,v= ,y= e-07,ya= e-07, u-v e-07 soluzione= Premere un tasto per continuare...
13 EQUAZIONI NON LINERARI Alcuni problemi di matematica conducono ad equazioni non lineari del tipo f(x)=0 di cui non si conosce la soluzione analitica delle soluzioni; pertanto sono indispensabili dei metodi numerici che conducano alla individuazione delle radici. Quando l equazione non lineare f(x) ad una incognita soddisfa il teorema di esistenza degli zeri, ossia è reale e continua in un intervallo chiuso e limitato [a,b] ed assume valori di segno opposto agli estremi dell intervallo, possono essere usati alcuni metodi iterativi per individuare la soluzione. Infatti se una funzione f(x) reale e continua in un intervallo chiuso e limitato [a,b] assume valori di segno opposto agli estremi dell intervallo, (ovvero f(a) * f(b) < 0) allora esiste sicuramente un punto x, detto zero della funzione, interno all intervallo [a,b] in cui f(x) assume il valore 0, che rappresenta la radice dell equazione f(x) = 0.
14 METODO DI BISEZIONE Il metodo di bisezione è il metodo iterativo più semplice e sicuramente convergente per calcolare le radici di un equazione non lineare f(x) reale e continua in un intervallo chiuso e limitato [a,b] che assuma valori di segno opposto agli estremi dell intervallo. Il metodo di bisezione consiste nel considerare il punto medio x m =(a + b)/2 dell intevallo [a,b] e verificare se x m è una radice. Per verificare questa condizione, non si controlla se f (x m ) = 0, ma (poiché si lavora con i numeri reali) se f (x m ) < p, ove p rappresenta la precisione scelta. Se x m non è una radice si valuta il segno del prodotto f(a)*f(x m ) e si procede allo stesso modo nel sottointervallo [a, x m ] se il segno è negativo, o nel sottointervallo [x m,b] se è positivo.
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16 La valutazione numerica della radice avviene tramite la costruzione di una opportuna successione di valori {xi, tale che risulti: lim {xn = x ove x [a,b] e f (x ) = 0 n La successione {xi dei valori ottenuti dipende dal procedimento iterativo applicato..
17 Naturalmente iterando il procedimento si genera una successione di termini {xi, ciascuno dei quali rappresenta l intersezione con l asse X della retta individuata dai punti di coordinate (a, segno f(a)) e (b, segno f(b)) che solo sotto le ipotesi fatte converge sicuramente alla radice richiesta. Il metodo di bisezione, come risulta osservando la figura ad ogni iterazione dimezza l intervallo contenente la radice che viene calcolata con la precisione desiderata. Il punto di forza di questo metodo è nella sua semplicità e sicura convergenza, il suo punto debole è invece nella scarsa efficienza rispetto agli altri metodi infatti poiché ad ogni passo viene dimezzato l intervallo contenente la radice, pertanto richiede un numero elevato di iterazioni
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