Lezione 2: Concetti di Base: Algoritmo, Programma, Esecutore, Processo Mercoledì 30 Settembre 2009

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1 Università di Salerno Corso di FONDAMENTI DI INFORMATICA Corso di Laurea Ingegneria Meccanica & Ingegneria Gestionale Mat. Pari Docente : Anno Accademico Lezione 2: Concetti di Base: Algoritmo, Programma, Esecutore, Processo Mercoledì 30 Settembre 2009

2 Cosa è l informatica Scienza della rappresentazione e della elaborazione ( trasformazione) dell informazione Studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l informazione: teoria, analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione I l calcolatore e l informatica 2

3 Elaborazione I l concetto astratto di elaborazione è quello di trasformazione di dati : X dati iniziali,y dati finali; F è la regola di trasformazione (nel senso più generico possibile). 3

4 Esigenze Per compiere una elaborazione occorre dunque trovare una forma di rappresentazione dei dati e una descrizione delle regole di trasformazione. 4

5 La risoluzione di un problema è il processo che, dato un problema, e individuato un opportuno metodo risolutivo trasforma i dati iniziali nei corrispondenti risultati finali. Affinché la risoluzione di un problema possa essere realizzata attraverso l uso del calcolatore, tale processo deve poter essere definito come sequenza di azioni elementari. 5

6 Questo è un ALGORITMO? Spellare ed affettare le cipolle e le zucchine. Scaldare tre cucchiai d'olio in una larga padella e, farvi appassire le cipolle mescolandole spesso. Quando saranno diventate trasparenti e prima che prendano colore, unirvi le zucchine, alzare la fiamma e cuocere per circa mezz'ora, mescolando spesso. Insaporirle con sale e pepe e toglierle dal fuoco non appena saranno cotte ma ancora consistenti. Sbattere le uova in una terrina, salarle e mescolarvi le zucchine tiepide, il prezzemolo ed il basilico tritati, il latte ed il pangrattato. Scaldare un cucchiaio d'olio in una padella antiaderente, versarvi il composto di uova e pareggiare. Cuocere la frittata in maniera uniforme quindi rigirarla, terminare la cottura e servire. Fondamentalmente mancano le Quantità degli Ingredienti 6

7 Questo è un ALGORITMO! Frittata di zucchine e cipolle (per 4 persone) Dosi: 300 g di zucchine 100 g di cipolla 4 uova 20 g di olio 25 g di latte 10 g di pangrattato 10 g di basilico fresco 5 g di prezzemolo fresco 5 g di sale 2 g di pepe Procedimento: Spellare ed affettare le cipolle e le zucchine. Scaldare tre cucchiai d'olio in una larga padella e, farvi appassire le cipolle mescolandole spesso. Quando saranno diventate trasparenti e prima che prendano colore, unirvi le zucchine, alzare la fiamma e cuocere per circa mezz'ora, mescolando spesso. Insaporirle con sale e pepe e toglierle dal fuoco non appena saranno cotte ma ancora consistenti. Sbattere le uova in una terrina, salarle e mescolarvi le zucchine tiepide, il prezzemolo ed il basilico tritati, il latte ed il pangrattato. Scaldare un cucchiaio d'olio in una padella antiaderente, versarvi il composto di uova e pareggiare. Cuocere la frittata in maniera uniforme quindi rigirarla, terminare la cottura e servire. 7

8 Recarsi al supermercato ALGORITMO Acquistare gli ingredienti necessari Procurarsi gli utensili necessari Disporre di un fornello Spellare ed affettare le cipolle e le zucchine Scaldare 15 g d'olio e soffriggere le cipolle Unire le zucchine e farle soffriggere Sbattere le uova in una terrina e salarle mescolarvi le zucchine e le cipolle Cuocere la frittata Servire la frittata L ALGORITMO IN DUE LINGUAGGI DIVERSI In a small saucepan, cock the onion slices until they become fork tender. Saute the courgette pieces until browned. Drain off the fat. In a medium bowl, combine the eggs, milk, salt and parsley. Beat well. Pour the egg mixture over the sausage. Cover and cook over low heat for 7-9 minutes, or until the center is set. Heat the broiler. Sprinkle the cheese over the top of the frittata. Broil the frittata until the cheese is melted. Let the frittata set for 5 minutes. Cut into wedges and serve. 8

9 PROCESSO ESECUTORE 9

10 Si definisce algoritmo una sequenza finita di passi tutti interpretabili ed eseguibili da un operatore che portano alla risoluzione automatica di un problema. Il singolo passo è detto azione elaborativa, e produce semplici trasformazioni sui dati del problema. L'esecuzione delle azioni nell'ordine specificato dall'algoritmo consente di ottenere, a partire dai dati di ingresso, i risultati che risolvono il problema DATI ESECUTORE Metodo Risolutivo (algoritmo) RISULTATI ESECUTORE una macchina astratta capace di eseguire le azioni specificate dall algoritmo 10

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12 Si inizializzi il pallottoliere: si spostino sulla sinistra della prima riga un numero di palline pari al primo addendo, si spostino sulla sinistra della seconda riga un numero di palline pari al secondo addendo, si spostino tutte le palline della terza riga a destra Passo 1: si sposti una pallina dalla sinistra alla destra della prima riga e contestualmente se ne sposti una dalla destra alla sinistra della terza riga Si ripeta il passo 1 finché non si è svuotata la parte sinistra della prima riga Passo 2: si sposti una pallina dalla sinistra alla destra della seconda riga e contestualmente se ne sposti una dalla destra alla sinistra della terza riga Si ripeta l operazione precedente finché non si è svuotata la parte sinistra della seconda riga Lettura del risultato: il numero di palline che si viene a trovare alla sinistra della terza riga al termine delle operazioni è il risultato 12

13 Le parole chiave di un algoritmo sono dunque: Sequenzialità (di azioni). Numero finito di passi elementari. Determinismo Automatismo Gli algoritmi devono essere caratterizzati due proprietà essenziali: correttezza efficienza Un algoritmo è CORRETTO se esso perviene alla soluzione del compito cui è predisposto, senza difettare di alcun passo fondamentale Un algoritmo è EFFICIENTE se esso perviene alla soluzione del problema nel modo più veloce possibile e/o usando la minima quantità di risorse fisiche, compatibilmente con la sua correttezza 13

14 Eseguibilità: ogni azione deve essere eseguibile dall esecutore in un tempo finito Non-ambiguità: ogni azione deve essere univocamente interpretabile dall'esecutore Finitezza: il numero totale di azioni da eseguire, per ogni insieme di dati di ingresso, deve essere finito 14

15 Quindi, l algoritmo deve: essere applicabile a qualsiasi insieme di dati di ingresso appartenenti al dominio di definizione dell algoritmo essere costituito da operazioni appartenenti ad un determinato insieme di operazioni fondamentali essere costituito da regole non ambigue, cioè interpretabili in modo univoco qualunque sia l esecutore (persona o macchina ) che le legge 15

16 Ogni elaboratore è una macchina in grado di eseguire azioni elementari su oggetti detti DATI. L esecuzione delle azioni è richiesta all elaboratore tramite comandi elementari chiamati ISTRUZIONI espresse attraverso un opportuno formalismo: il LINGUAGGIO di PROGRAMMAZIONE. La formulazione testuale di un algoritmo in un linguaggio comprensibile a un elaboratore è detta programma. Un programma è un testo scritto in accordo alla sintassi e alla semantica di un linguaggio di programmazione. Un programma è la formulazione testuale, in un certo linguaggio di programmazione, di un algoritmo che risolve un dato problema. 16

17 Passi per la risoluzione di un problema: individuazione di un procedimento risolutivo scomposizione del procedimento in un insieme ordinato di azioni ALGORITMO rappresentazione dei dati e dell algoritmo attraverso un formalismo comprensibile dal calcolatore LINGUAGGIO DI PROGRAMMAZIONE problema algoritmo programma metodo risolutivo linguaggio di programmazione 17

18 L algoritmo fa riferimento a dati (o informazioni) di ingresso e a dati (o informazioni) di uscita. L algoritmo calcola i dati di uscita a partire dai dati di ingresso 18

19 Nel calcolo possono essere utilizzati altri dati già presenti nella formulazione dell algoritmo (costanti) o già noti all esecutore Si consideri ad esempio il problema: Traccia (o specifica): Calcolare l area di un cerchio, noto il raggio. Dati di ingresso: RAGGIO, raggio del cerchio, numero reale Dati di uscita: AREA, area del cerchio, numero reale Algoritmo: AREA = 3.14 * RAGGIO 2 19

20 Sequenza statica Sequenza dinamica Algoritmo: sequenza di passi per la realizzazione di un compito Linguaggio: metodo per descrivere un algoritmo Esecutore: entità che comprende il linguaggio ed esegue i passi Specifica: descrizione di un problema dati di ingresso e dati di uscita Dati di ingresso e dati di uscita Casi di test: esempi concreti di dati di ingresso e corrispondenti uscite attese 20

21 Un esecutore artificiale non può far fronte a situazioni impreviste Scelta del livello di astrazione a cui formalizzare l algoritmo Importanza della rappresentazione dei dati 21

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