Inizio. Istruzione che implica la scelta tra. Fine. Inserimento ed emissione dei dati. Istruzione da eseguire. Capitolo I - Fondamenti.

Transcript

1 Capitolo I - Fondamenti Algoritmi Definire il termine algoritmo Con il termine algoritmo intendiamo una procedura passo passo grazie alla quale un operazione può essere svolta senza alcun esercizio di intelligenza e quindi, per esempio, da una macchina. Il termine algoritmo viene spesso associato al mondo dell informatica, ma anche semplici ricette di cucina o le istruzioni di montaggio di un mobile rappresentano degli algoritmi. Un altro esempio di algoritmo è rappresentato dai distributori automatici di caffè che svolgono operazioni meccaniche ripetute che portano sempre allo stesso risultato, la preparazione di un caffè. Descrivere in forma algoritmica la procedura risolutiva di semplici problemi Un computer non ha una propria intelligenza che gli consenta di risolvere nuovi problemi utilizzando immaginazione e creatività, ma è solo in grado di risolvere problemi noti utilizzando procedure note, queste procedure sono proprio gli algoritmi. Ad esempio, in campo medico, un computer non è in grado di effettuare diagnosi mediche e di prescrivere la giusta cura, ma può gestire le fasi burocratiche ed amministrative di un ricovero seguendo una serie di istruzioni standard. Un algoritmo per essere tale deve rispettare una serie di regole: - Deve essere interpretabile in modo univoco, - Le varie fasi devono essere elementari e dettagliate, - Il risultato dell algoritmo deve essere un numero finito, in caso contrario l algoritmo non avrebbe mai fine. Rappresentare algoritmi mediante diagrammi Tra i vari metodi per rappresentare un algoritmo, quello più utilizzato è il diagramma di flusso. Le varie fasi dell algoritmo vengono rappresentate con forme geometriche diverse: Inizio Fine Istruzione che implica la scelta tra Inserimento ed emissione dei dati Istruzione da eseguire Figura 1 - Elementi geometrici utilizzati per la rappresentazione di un algoritmo Copyright F.O.R.M.A.T. Associazione di Formazione e Orientamento 1

2 Vediamo un esempio di algoritmo per la preparazione di un caffè espresso: Inizio Prendo la caffettiera Inserisco l acqua nel serbatoio Inserisco il caffè nel filtro Unisco la parte inferiore e superiore della caffettiera Accendo il fornello Posiziono la caffettiera sul fornello Attendo che esca il caffè e spengo il fornello Verso il caffè nella tazzina Aggiungo lo zucchero È abbastanza dolce? No Si Il caffè è pronto Fine Figura 2 - Rappresentazione di un algoritmo per la preparazione di un caffè espresso L algoritmo rappresentato in Figura 2 è di tipo non numerico. Al contrario, gli algoritmi numerici come istruzioni non hanno azioni da compiere, ma formule matematiche da applicare. Copyright F.O.R.M.A.T. Associazione di Formazione e Orientamento 2

3 Rappresentazione dei dati Effettuare correlazioni fra sistemi di numerazione decimale e binario, convertire numeri da l uno all altro sistema Il sistema numerico più utilizzato è quello decimale, composto da dieci simboli 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9. La sua diffusione è stata facilitata dal fatto che i simboli utilizzati per la numerazione sono dieci, proprio come le dita delle nostre mani. Nel mondo dei computer il sistema numerico più utilizzato è quello binario, in questo tipo di numerazione, ogni elemento può avere solo due stati, 0 o 1. Ammettendo solo due stati, risulta molto più semplice rappresentare fisicamente questo sistema. Ad esempio questi due stati possono essere rappresentati dalla presenza o no di un impulso elettrico. Per convertire un numero dal sistema binario a quello decimale è necessario moltiplicare ogni singola cifra per 2 elevato alla n-1 (n = numero di cifre) e poi sommare i risultati. Es. Per convertire il numero binario 1100 in decimale 1100 = 1x x x x2 = = 12 in formato decimale. Per convertire un numero da decimale a binario è necessario dividerlo ripetutamente per due salvando i resti (0 e 1) e poi leggerli al contrario. Es. Per convertire il numero decimale 26 in binario 26 : 2 13 : 2 6 : 2 3 : 2 1 Resto = 0 Resto = 1 Resto = 0 Resto = = in formato binario. Per effettuare questo tipo di conversioni è anche possibile utilizzare la calcolatrice che viene messa a disposizione dal sistema operativo Windows Vista premendo sul pulsante di Windows e poi su Tutti i programmi, Accessori, Calcolatrice. La calcolatrice ha due tipologie di visualizzazione, quella classica e quella scientifica, ma solo quest ultima integra gli strumenti necessari alla conversione da numerazione binaria a decimale e viceversa. Per modificare la visualizzazione è necessario premere la voce di menù Visualizza e scegliere l opzione desiderata. Per convertire un numero da decimale a binario e viceversa è sufficiente scriverlo e poi agire sui pulsanti Dec e Bin, il primo convertirà il numero in decimale, mentre il secondo in binario. Copyright F.O.R.M.A.T. Associazione di Formazione e Orientamento 3

4 Figura 3 Calcolatrice Rappresentare i caratteri in forma binaria. Definire le nozioni di bit e byte Come già detto il computer comunica utilizzando il un sistema di numerazione binario che può avere due stati, 0 e 1. L entità più piccola di dato è quindi composta da un numero binario ad una sola cifra detto Bit Per generare elementi più complessi vengono utilizzate sequenze di Bit. Più complesso del Bit è il Byte, composto da otto Bit (es ) e con la capacità di assumere 256 stati. Con lo sviluppo continuo dell informatica è stato necessario definire altri termini per indicare i multipli dei Byte: Multiplo del Byte Numero effettivo di Byte 1 KB (Kilobyte) 1024 byte 1 MB (Megabyte) byte 1 GB (Gigabyte) byte 1 TB (Terabyte) byte Figura 4 - Multipli del Byte Ogni singolo carattere, numero o simbolo che viene utilizzato in informatica è associato ad uno dei 256 stati che può assumere un byte. Queste associazioni sono state standardizzate con la codifica ASCII. Questa codifica si divide in ASCII Standard e ASCII Estesa, la prima utilizza solo sette degli otto Bit disponibili in un Byte (da a per un totale di 128 stati), mentre la seconda li utilizza tutti per un totale di 256 stati. Copyright F.O.R.M.A.T. Associazione di Formazione e Orientamento 4

5 Descrivere le caratteristiche di un immagine digitale Un immagine digitale è costituita da una rete di punti che possono assumere varie tonalità di colore. Ad esempio un immagine con dimensione 640x480 è composta da 640 punti orizzontali per 480 punti verticali per un totale di punti. La dimensione delle immagini dipende principalmente dal numero di punti a dalle tonalità che ogni singolo punto può assumere. Ad esempio in un immagine in cui ogni singolo punto può assumere 256 tonalità viene utilizzato un byte per punto. Il formato più elementare di immagine digitale è Bitmap (.bmp) in cui sono memorizzate informazioni per ogni singolo punto. Il limite di questo formato è che le dimensioni dei file sono spesso eccessive e lo rendono difficile da gestire ed utilizzare per applicazioni come posta elettronica, siti web, gallery ecc.. Per risolvere i problemi causati dai limiti delle bitmap sono stati creati diversi formati compressi, ognuno dei quali utilizza un diverso algoritmo di compressione. Tra i più famosi troviamo: GIF, PNG, JPEG e TIFF. Alcuni di questi formati nonostante la compressione mantengono alto il livello di qualità (PNG e TIFF), mentre altri puntano principalmente sulla riduzione delle dimensioni del file compromettendo leggermente la qualità (GIF e JPEG). Infine ci sono le immagini vettoriali, composte da una serie di forme geometriche, che consentono di ridurre drasticamente le dimensioni dei file e mantenere inalterata la qualità dell immagine indipendentemente dalla sua dimensione. Linguaggi Definire la differenza tra linguaggio naturale e linguaggi di programmazione Il linguaggio naturale è caratterizzato da un estrema flessibilità e versatilità. Sono linguaggi naturali, ad esempio, il francese, l italiano, l inglese ecc Inoltre le espressioni utilizzate in un linguaggio naturale possono assumere diversi significati in base al contesto in cui vengono utilizzate. Basta pensare ai vari modi di dire. A differenza dell uomo, il computer non è in grado di interpretare un linguaggio in base al contesto in cui è inserito. Per questo motivo in informatica viene utilizzato il linguaggio di programmazione, caratterizzato da vocaboli ridotti, non soggetti ad interpretazione e contestualizzazione. Un linguaggio di programmazione è composto da un centinaio di parole chiave e istruzioni elementari. Distinguere il ruolo dei connettori logici (AND, OR, NOT) nell informatica Tra le parole chiave di un linguaggio di programmazione ci sono i connettori logici AND, OR e NOT. Per comprendere il significato di questi connettori è possibile immaginare il loro utilizzo in un campo di ricerca di un database. AND consente di specificare due valori che devono essere necessariamente presenti (Es. Roma AND Napoli cerca risultati che contengono sia la parola Roma che Napoli). OR consente di specificare due valori di cui almeno uno deve essere presente (Es. Roma OR Napoli cerca risultati che contengono la parola Roma o Napoli). NOT per indicare l elemento da escludere (Es. NOT Roma cerca risultati che non contengono la parola Roma) Copyright F.O.R.M.A.T. Associazione di Formazione e Orientamento 5

6 Distinguere fra linguaggio macchina e linguaggi procedurali Un linguaggio macchina è estremamente semplice e direttamente legato al funzionamento di una macchina. Ogni singola istruzione corrisponde ad una funzione della macchina. Al contrario un linguaggio procedurale è più complesso e non direttamente legato al funzionamento di una macchina. Dal momento che i computer sono in grado di utilizzare solo linguaggi macchina, è necessario tradurre un linguaggio procedurale prima di poterlo utilizzare. Esistono due tecniche di traduzione, la prima (Compilazione) traduce tutto il linguaggio e solo dopo lo utilizza, mentre la seconda (Interpretazione) traduce il linguaggio man mano che viene utilizzato. Scrivere un semplice programma con l uso di pseudo linguaggi Gli pseudo linguaggi sono utilizzati per rappresentare gli algoritmi. Rappresentano infatti una valida alternativa ai diagrammi di flusso per la loro maggiore flessibilità. Non esistono pseudo linguaggi standard, quindi chiunque può definirne uno per rappresentare un algoritmo. Copyright F.O.R.M.A.T. Associazione di Formazione e Orientamento 6