Corso Informa+ca di Base. Flow Chart

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1 Corso Informa+ca di Base Flow Chart

2 Abbiamo de8o Che.. INFORMATICA: scienza e tecnica che tra-a l'elaborazione automa4ca dei da4 e dei procedimen4 di calcolo CALCOLATORE O ELABORATORE ELETTRONICO: macchina ele-ronica in grado di manipolare automa4camente informazioni, eseguendo operazioni su da4 forni4 in ingresso (input), per o-enere dei risulta4 emessi come da4 in uscita (output) PROGRAMMA: insieme di istruzioni che possono essere eseguite da un elaboratore ele-ronico. PROGRAMMATORE: Si occupa di realizzare opera4vamente le applicazioni, scrivendo le istruzioni so-o forma di linee di codice basate su specifici linguaggi di programmazione.

3 Modello di Computer (semplificato) Dati In Ingresso Dati in Uscita Elaborazione dei Dati

4 Informa+ca Secondo la ACM (Associa4on for Compu4ng Machinery) L Informa4ca è lo Studio sistema4co degli algoritmi che descrivono e trasformano l Informazione: la loro teoria, analisi, proge-o, efficienza, realizzazione e applicazione.

5 Risoluzione di un Problema Problema L uomo descrive l algoritmo che la macchina deve seguire per risolvere il problema (ad esempio con i Diagrammi di flusso) Algoritmo Programma Linguaggio Macchina La descrizione viene tradotta in Linguaggio di alto livello (ad esempio il linguaggio C) Il programma di alto livello viene tradotto in linguaggio Macchina, ovvero codice binario (ad esempio dal compilatore) Input Macchina Output

6 Esempi di Algoritmi Rice%a per cucinare gli spaghe0 MeI l acqua nella pentola Fai bollire l acqua MeI la pasta nell acqua Aggiungi un po di sale A-endi 6 minu4 Scola la pasta

7 Esempi di Algoritmi Verifica se un numero è pari o dispari Prendi il numero Calcola il resto della divisione intera del numero per 2 Se il resto è zero Allora il numero è pari Altrimen4 il numero è dispari

8 Algoritmi Con il termine algoritmo si intende, in genere, un metodo per la risoluzione di problemi u+lizzando un numero finito di passi. Da questa definizione si evincono le qua-ro proprietà fondamentali dell'algoritmo: la sequenza di istruzioni deve essere finita (finitezza); essa deve portare ad un risultato (effe0vità); le istruzioni devono essere eseguibili materialmente (realizzabilità); le istruzioni devono essere espresse in modo non ambiguo (non ambiguità).

9 Cara8eris+che di un algoritmo Azioni eseguibili e non ambigue Non sono ammessi un pò e a piacere, che non sono termini adai ad una macchina Determinis+co Fa-o un passo, il successivo è uno ed uno solo, ben determinato. Alterna4ve sono possibili, ma la scelta deve essere unica Numero finito di passi Terminazione L esecuzione prima o poi deve finire e produrre un risultato in tempo finito Osservazione: la 3 non implica la 4

10 Esempio di non terminazione Si consideri il numero N Scrivere N Scrivere il numero successivo ad N Ripetere il passo precedente

11 Esempio di non terminazione Trova il più grande numero primo. Non esiste un programma che riesce a dare una risposta in tempo finito (Numero finito di passi)

12 TuJ i problemi sono risolvibili??? No.. Un problema risolvibile con un algoritmo si dice computabile

13 Risoluzione di un problema Generalmente la risoluzione di un problema consiste nel prendere alcuni da4 iniziali (input) rela4vi al problema e nel fornire un risultato (output) che risolve quest ul4mo. Algoritmo Input Esecutore Output

14 Non è così Facile Per scrivere la giusta sequenza di passi bisogna essere un bravo cuoco! Preparare gli SpagheI: Ingredien4 (acqua, Sale, SpagheI) Eseguire la rice-a Servire gli SpagheI

15 Codifica dell Algoritmo Affinchè una macchina riesca a comprendere ed eseguire i passi specifica4 da un algoritmo, quest ul4mo deve essere prima codificato in un opportuno programma scri-o in un linguaggio ad alto livello (che verrà successivamente compilato/ interpretato) Algoritmo Traduzione Programma

16 Rappresentazione degli algoritmi E necessario far riferimento a dei formalismi che: non introducano ambiguità siano universalmente riconosciu4 ed interpreta4 allo stesso modo da un generico esecutore perme-ano di rappresentare in modo efficace un algoritmo Cos4tuiscano un u4le strumento per poi poter passare alla fase di codifica in un linguaggio di programmazione

17 Rappresentazione degli algoritmi 1. Rappresentazione grafica Diagrammi a blocchi / Flow Chart 2. Rappresentazione testuale Notazione Lineare Stru-urata / PseudoCodice

18 Algoritmi: operazioni base Le operazioni primarie sono: Trasferimento di informazioni (istruzioni di I/O) le8ura da+, scri8ura risulta+, visualizzazione da+ intermedi Esecuzione di calcoli (valutazione espressioni) Istruzioni di assegnamento Stru8ure di controllo (che modificano il flusso sequenziale di esecuzione delle operazioni)

19 Diagrammi di Flusso I diagrammi a blocchi (dei anche diagrammi di flusso) sono un linguaggio di modellazione grafico per rappresentare algoritmi (in senso lato). Esso consente di descrivere le differen4 operazioni so-o forma di uno schema in cui le diverse fasi del processo e le differen4 condizioni che devono essere rispe-ate vengono rappresenta4 da simboli grafici dei blocchi elementari. I blocchi sono collega4 tra loro tramite frecce che indicano la cronologia.

20 Diagrammi di Flusso Ogni azione elementare è rappresentata da un blocco. Esistono 5 4pi di blocchi elementari: Blocco iniziale Blocco finale Blocco Elaborazione Blocco Controllo Blocco I/O

21 Istruzioni di I/O le-ura di da4 in input scri-ura dei risulta4 in output

22 Conne8ori I singoli diagrammi devono essere uni4 tramite i conne+ori. L esecuzione delle istruzioni deve essere fa-a sequenzialmente, ovvero seguendo i conne-ori. Quando si scrive l algoritmo bisogna fare molta a%enzione alla direzione del flusso di esecuzione.

23 Istruzione di Assegnamento Conce8o di variabile Iden4ficata da un e4che-a / iden4ficatore simbolico Può essere comodo pensare alla variabile come ad un contenitore in cui possiamo memorizzare o reperire dei da+ u+lizza+ durante il calcolo L istruzione di assegnamento perme-e di assegnare un valore ad una variabile

24 Istruzione di Assegnamento Una variabile numerica è una en4tà cara-erizzata da Un nome Un valore (contenuto) Può cambiare nel tempo Una costante numerica è una en4tà cara-erizzata da Un nome Un valore (contenuto) Non può cambiare nel tempo

25 Istruzione di Assegnamento A = 5 Alla Variabile A assegno il valore 5

26 Espressione Un espressione è una combinazione di operatori aritme4ci, costan4 e variabili che può essere calcolata generando un singolo valore numerico Es: X+1 X+(Y*5)

27 Istruzione di Assegnamento Istruzione di assegnamento: Variabile Espressione X 5 Y X+4 X = 5 Y=X+4 Assegno alla Variabile x il valore 5 La Variabile Y conterrà il valore della somma tra il numero 4 ed il valore assegnato alla variabile X

28 Esempio Descrivere mediante diagrammi di flusso, un algoritmo che calcoli la somma di due numeri lei in input

29 Diagramma di flusso: Somma Inizio Z X + Y Leggi X Scrivi Z Leggi Y Fine

30 Esempio 2 Descrivere, mediante diagrammi di flusso, un algoritmo che scambi i valori di due variabili le-e in input.

31 Diagramma di flusso: Scambio Inizio Aux Y Scrivi Y Leggi X Y X Scrivi X Leggi Y X Aux Fine

32 Flusso di esecuzione Si possono avere casi in cui nel flusso di esecuzione si deve scegliere tra diverse direzioni La direzione da scegliere è subordinata al verificarsi di una condizione La condizione può assumere due sta+: Vero Falso In ques4 casi si parla di istruzione condizionale

33 Stru8ure di controllo TuI gli algoritmi devono ada-arsi ad una classe di problemi per essere applica4 al mondo reale e le operazioni da effe-uare per raggiungere la soluzione spesso differiscono a seconda dei casi che si presentano. Per questo esistono delle par4colari stru-ure del linguaggio che perme-ono di controllare il flusso di esecuzione (quindi delle operazioni), ovvero di eseguire una certa serie di istruzioni anche piu' volte nel momento in cui si verifica di una serie di condizioni. Queste stru-ure sono assolutamente indispensabili, infai non esiste un linguaggio di programmazione in cui non e' possibile controllare il flusso del processo.

34 Stru8ure di controllo Quasi la totalità dei programmi ha la necessità di svolgere alcune istruzioni o compiere determinate operazioni (oppure evitare di compiere alcune operazioni) a seconda dei da4 di partenza. Per esempio un programma che esegue una divisione tra due numeri a / b dovrà evitare di compiere l'effeiva operazione aritme4ca se il dato b = 0. Per questo in tui i linguaggi di programmazione esistono dei par4colari costrui che generalmente perme-ono di: - Scegliere se eseguire o meno una certa porzione di codice, oppure - Eseguire più volte una certa parte di codice.

35 Stru8ure di controllo

36 Istruzioni Condizionali La selezione (o scelta) permette a un programma di proseguire secondo uno tra due (o più) flussi di istruzioni alternative, a seconda del risultato di un test o del verificarsi di una condizione. L iterazione (o ciclo, o loop) consiste nella ripetizione di una o più istruzioni, e si può ottenere collegando il flusso in uscita da un blocco con il flusso in entrata nel blocco stesso o in uno precedente. In tal modo si possono eseguire compiti ripetitivi senza specificare uno per uno un gran numero di singoli passi, ma scrivendo per esempio un istruzione del tipo: esegui il prossimo passo volte.

37 Istruzioni Condizionali Selezione binaria. Nella selezione il test o la condizione sono 4picamente cos4tui4 da una variabile logica, scri-a dentro il simbolo di decisione, (blocco controllo)dal quale escono due frecce. Queste indicano le possibili azioni da compiersi a seconda del valore della variabile, come mostra la figura.

38 Istruzioni Condizionali Si può anche volere compiere una certa azione se il test o la condizione hanno un valore vero, e nessuna azione nel caso contrario.

39 Esempio Descrivere mediante diagramma di flusso,un algoritmo che determini il massimo tra due numeri lei in input

40 Diagramma di Flusso: Max Inizi X>Y Vero Scrivi X Leggi X Falso Scrivi Y Leggi Y Fine

41 Stru8ura IF-ELSE L istruzione condizionale if-else è costruita per scegliere l esecuzione di un istruzione in alterna4va a un altra a seconda del valore assunto da una data condizione. if (condizione) { operazione } L'operazione può anche non essere racchiusa tra parentesi graffe. Vediamo un semplice esempio. if ($a==5) { echo "La variabile a vale 5"; } In questo caso verrà stampata la stringa "La variabile a vale 5" solo quando $a sarà uguale a 5.

42 Stru8ura IF-ELSE Abbiamo introdo-o il controllore else: aggiunge la possibilità di eseguire un'istruzione alterna4va nel caso la condizione non sia vera. if (condizione) { operazione1 } else { operazione2 } Vediamo ora di applicare tui i casi finora vis4, u4lizzando l'annidamento di più if: l'importante è ricordarsi di chiudere sempre una condizione che si è aperta. if ($a>$b) { echo "a è maggiore di b"; } else { if ($a<$b) { echo "a è minore di b"; } else { if ($a == $b) { echo "a è uguale di b"; } }}

43 Stru8ure di Controllo IteraJve Le stru-ure di controllo "itera4ve" consentono di specificare che una data istruzione o un dato blocco di istruzioni devono essere esegui4 ripetutamente. Esse vengono anche de-e cicli. Ogni stru-ura di controllo di questo 4po deve consen4re di specificare so-o quali condizioni l'iterazione (ripe4zione) di tali istruzioni debba terminare, ovvero la condizione di terminazione del ciclo oppure, equivalentemente, la condizione di permanenza nel ciclo.

44 Stru8ura While Il ciclo while (mentre, o fintantoché) è indicato quando la condizione di permanenza in un ciclo è una generica condizione booleana, indipendente dal numero di iterazioni eseguite. Le forme tradizionali di ciclo while possono essere parafrasate come "ripe4 (il codice controllato) fintantoché resta vera la condizione C". Un esempio 4pico è la le-ura di da4 da un file di cui non si conosca a priori la dimensione; esso potrebbe assumere la forma "leggi il prossimo dato finché non incontri la fine del file".

45 Stru8ura While Vediamo un semplice esempio: $i=1; while ($i <= 10) { echo $i; $i++; } Questo ciclo con4nua ad incrementare la variabile $i fino a quando non sarà uguale a 10 ed ogni volta stampa il suo valore. In pra4ca verrà stampata la stringa " ".

46 Stru8ura Do-While Un modo alterna4vo per eseguire la stessa cosa sarà ricorrere al ciclo do..while. L'unica differenza è che il valore della condizione viene controllato alla fine del ciclo e non all'inizio. In pra4ca la prima operazione viene sempre eseguita, sia che la condizione sia vera o falsa. do { operazione } while ( condizione ) Vediamo l'esempio: $i=1; do { echo $i; $i++; } while ($i <= 10)

47 Stru8ure Da+ Una stru8ura da+ è un'en4tà usata per organizzare un insieme di da4 all'interno della memoria del computer, ed eventualmente per memorizzarli in una memoria di massa. La scelta delle stru-ure da4 da u4lizzare è stre-amente legata a quella degli algoritmi. La stru8ura da+ è un metodo di organizzazione dei da+, quindi prescinde dai da+ effejvamente contenu+. Ciascun linguaggio di programmazione offre strumen4, più o meno sofis4ca4, per definire stru-ure da4, ovvero aggregare da4 di 4po omogeneo o eterogeneo.

48 Gli Array Un array è una stru-ura da+ omogenea, che con4ene un numero finito di elemen4 dello stesso 4po, ad esempio un ve-ore di 10 interi. Ques4 elemen4 sono individua4 a-raverso un indice numerico, che 4picamente va da 0 al numero massimo di elemen4 meno uno. La dimensione del ve-ore deve essere dichiarata al momento della sua creazione. Ve-ori di dimensione diversa cos4tuiscono 4pi di da4 diversi. Gli elemen4 dell'array (le variabili che lo cos4tuiscono) sono iden4ficate dallo stesso nome dell'array e da uno o più indici, che indicano la posizione dell'elemento all'intero del ve-ore o della matrice.

49 Gli Array Array monodimensionale: Un array ad una dimensione è cos4tuito da un insieme finito di elemen4 omogenei in corrispondenza biunivoca con un insieme di indici. Array bidimensionale può essere considerato un array di array monodimensionali cioè ogni componente dell array è esso stesso un array L accesso ad ogni componente di un array bidimensionale si ha tramite una coppia di indici (i,j) Il primo indice si riferisce alla riga ed il secondo alla colonna

50 Gli Array Array Monodimensionale X X[0] X[1] X[2] X[3] X[4] X[5] X[6] X[7] Array Bidimensionale COLONNE A R I G H E A[0][0] A[0][1] A[0][2] A[0][3] A[0][4] A[1][0] A[1][1] A[1][2] A[1][3] A[1][4] A[2][0] A[2][1] A[2][2] A[2][3]

51 Gli Array Essi godono delle seguen4 proprietà: Gli array sono uno dei 4pi di dato stru-urato Sono compos4 da elemen4 omogenei Ogni elemento è iden4ficato all interno del ve-ore da un numero d ordine de-o anche indice dell elemento E possibile riempire o leggere una sola posizione per volta Il numero degli elemen4 è de-o dimensione o lunghezza del ve-ore

52 Gli Array Ad esempio, pensiamo di voler memorizzare i nomi dei giorni della seimana all'interno dell'array di 4po stringa chiamato giorno; avremo la seguente stru-ura: $giorno[0] = "lunedi'" $giorno[1] = "martedi'" $giorno[2] = "mercoledi'" $giorno[3] = "giovedi'" $giorno[4] = "venerdi'" $giorno[5] = "sabato" $giorno[6] = "domenica"

53 Esercizi sugli array Array