La rappresentazione dell algoritmo Diagrammi di flusso

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1 La rappresentazione dell algoritmo Diagrammi di flusso Forme di rappresentazione Ritornando al problema dell addizione di due numeri interi, la maestra non fa altro che codificare l algoritmo utilizzando frasi della lingua italiana. Le azioni che il bambino deve compiere potrebbero essere rappresentate in forma testuale oppure attraverso dei disegni. Sono tutte rappresentazioni dello stesso algoritmo. 1

2 Rappresentazione lineare Rappresentazioni che useremo Flow-chart (formalismo grafico) S i n o t i a n c h e c h e q u a n d o e s p r i m i a m o (rappresentiamo) dei concetti parlando, utilizziamo una rappresentazione lineare costituita da una sequenza di parole (suoni) che si susseguono nel tempo. Pseudocodifica (linguaggio ristretto) Il flow-chart ha una maggiore potenza espressiva a causa dell impatto grafico-visivo, ma diventa impraticabile all aumentare della complessità del problema

3 I Diagrammi di Flusso Simboli del Flow-chart! I diagrammi di flusso, o flowchart, sono una rappresentazione del flusso di controllo degli algoritmi, utilizzando un linguaggio grafico (ovvero visuale) definito da regole ben precise. Informalmente, con la parola flusso di controllo indichiamo la relazione temporale che deve esistere tra le azioni e le condizioni utilizzate per descrivere l algoritmo (relazione temporale sta per dopo aver fatto questo, cosa mi tocca fare? ).

4 Simboli e flow-chart 4 Operazioni base Con questi simboli si può rappresentare un diagramma a blocchi. Ogni blocco del diagramma è la rappresentazione di un passo elementare.

5 Regole dei linguaggi Quando formiamo le frasi della lingua italiana, dobbiamo rispettare alcune regole grammaticali. Allo stesso modo per formare le frasi del nostro linguaggio (ovvero, i diagrammi di flusso) dobbiamo seguire alcune regole, che costituiscono la grammatica dei diagrammi di flusso Regole flow-chart In ogni flowchart esiste UN SOLO blocco inizio ed UN SOLO blocco fine da qualunque simbolo deve essere possibile raggiungere il simbolo di terminazione Ciascun blocco di lettura o scrittura ha UNA sola freccia entrante ed UNA sola freccia uscente Ciascun blocco di azione ha UNA sola freccia entrante ed UNA sola freccia uscente Ciascun blocco di controllo ha una sola freccia entrante e DUE frecce uscenti Ciascuna freccia entra in un blocco oppure si inserisce in un altra freccia

6 Esempi valido/nonvalido Flow-chart Spaghetti - like Con i simboli e le regole precedentemente illustrati, è possibile produrre diagrammi complicati a piacere ed è proprio ciò che è stato fatto all inizio, ottenendo diagrammi tanto intricati quanto illeggibili: gli americani parlavano di diagrammi di flusso spaghetti-like per indicare diagrammi di flusso ingarbugliati come un piatto di spaghetti.

7 Problema: Spaghetti Code Spaghetti code: stampa il quadrato dei primi 10 interi la rappresentazione di un algoritmo, sia essa espressa con flow-chart o pseudocodifica o con linguaggio di programmazione, potrebbe produrre codifiche complesse e poco leggibili a causa di numerosi salti utilizzati Spaghetti code è un termine dispregiativo per quei programmi (codifiche) che abbiano una struttura di controllo del flusso complessa e/o incomprensibile, con uso esagerato ed errato di salti

8 !!!!! Spaghetti code: controesempio strutturato L'introduzione di un bloccoa avente un solo punto di ingresso/uscita, unito ad istruzioni di iterazione di piu' facile comprensione. Programmazione strutturata La programmazione strutturata nasce come proposta per regolamentare e standardizzare le metodologie di programmazione (Dijkstra, 1965) Obiettivo: rendere più facile la lettura dei programmi (e quindi la loro modifica e manutenzione) Idea di base: La parte esecutiva di un programma viene vista come un comando (complesso o strutturato) ottenuto componendo istruzioni elementari, mediante alcune regole di composizione (strutture di controllo)

9 ! Questione di stile Stile e linguaggio naturale Abbiamo già definito il lessico (i simboli) e la grammatica (le regole) del nostro linguaggio; Come possiamo evitare di produrre diagrammi di flusso ingarbugliati e difficilmente interpretabili? Attraverso la definizione di uno stile, una sorta di semplice galateo della rappresentazione dei diagrammi di flusso. Nella lingua italiana è possibile scrivere frasi contorte e macchinose, sebbene grammaticalmente corrette, per comunicare un concetto; ma è altrettanto possibile trasmettere il medesimo concetto attraverso una frase elegante, fluida e più facilmente comprensibile.

10 Diagrammi di flusso strutturati Allo stesso modo nella realizzazione dei diagrammi di flusso, o nella pseudocodifica o nei programma, si può adottare un metodo che ne permetta una rappresentazione stilisticamente ordinata ed elegante: parleremo di diagrammi di flusso strutturati, per indicare diagrammi di flusso che aderiscono a queste convenzioni stilistiche. Teorema (Böhm e Jacopini). Sia dato un algoritmo P e un diagramma di flusso che lo descrive. È sempre possibile determinare un algoritmo Q equivalente a P, che sia descrivibile con un diagramma di flusso strutturato. Informalmente, diciamo che due algoritmi sono equivalenti se producono lo stesso effetto a partire dallo stesso insieme di dati (ricordiamo che l insieme dei dati descrive l istanza del problema da risolvere).

11 Schemi a blocchi strutturati Böhm e Jacopini (schemi di base) L aspetto importante del teorema consiste nell aver definito un metodo costruttivo per rappresentare l algoritmo in modo strutturato; infatti, i due studiosi italiani, Böhm e Jacopini, hanno illustrato e dimostrato com è possibile rappresentare una qualunque azione complessa utilizzando solo tre schemi base (o schemi di composizione fondamentali), che prendono il nome di sequenza, selezione e iterazione (o ripetizione).