Corso di Fondamenti di Informatica II

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1 Corso di Fondamenti di Informatica II Lezione Introduttiva (richiami del C++) Francesco Fontanella

2 Docente Francesco Fontanella http: webuser.unicas.it/fontanella Tel: Ricevimento: lunedì dalle alle (presso il mio studio) 2

3 Sito Web del Corso 3

4 Organizzazione del Corso ed Esame Lezione teoriche: Lunedì dalle 11:00 alle 13:00 ( aula 1N.2) giovedì dalle 11:00 alle 13:00 ( aula 1N.2) In alcuni casi anche il martedì dalle 9:00 alle 12:00 (aula 1N.2) Esercitazioni al calcolatore in laboratorio: martedì 9:00-13:00 (aula A1) L'esame prevede: Prova pratica al calcolatore; Prova orale; 4

5 Materiale Didattico Libro di testo: Guida al C++ (4 ed.) di H. SCHILDT, McGraw-Hill Italia. Materiale fornito dal docente (slides delle lezioni) e alcune dispense. Alcuni link utili: Documentazione linguaggio C e C++: Corso C++ del CNR 5

6 Ambiente di Sviluppo L'ambiente utilizzato è NetBeans, ambiente free prodotto da Sun Microsystem. I file e le istruzioni per l'installazione sono disponibili sul sito del prof. Tortorella. 6

7 Programma del Corso Richiami del linguaggio C++; I puntatori; La ricorsione; Il sistema di I/O del C++; Strutture dati avanzate ; Programmazione orientata agli oggetti; 7

8 Richiami del C++ 8

9 Un programma in C++ void main() { int a; float f;... Dichiarazioni di variabili: servono ad allocare spazio in memoria durante l'esecuzione del programma } if (a==0) {... }... Istruzioni:effettuano i calcoli manipolando i dati presenti in memoria. 9

10 Definizioni di variabili Esempio: int x; Con l istruzione viene definita una variabile intera x che occupa 4 registri da 1 byte a partire dall indirizzo x 10

11 Istruzioni di Calcolo e Assegnazione L effetto è di aggiornare il valore di una variabile di un certo tipo con il valore ottenuto dalla valutazione di un espressione dello stesso tipo. Il formato è: variabile = espressione; left_value = right_value Esempi: a=4; a=a+1; cond= x > y; b=0; a=a+b; cond=(a>=0) && (a<=9); b=a; 11

12 Il Costrutto if Sintassi if(condizione) istruzione; L istruzione è eseguita solo se condizione è vera (valore true) L istruzione può essere costituita da un blocco. 12

13 Il Costrutto If -else Sintassi if(condizione) istruzione_1; else istruzione_2; Note istruzione_1 è eseguita se condizione è vera (valore true); istruzione_2 è eseguita se condizione è falsa (valore false) 13

14 Costrutti di Ciclo Servono a ripetere più volte l esecuzione di un istruzione A seconda di come viene definito il numero di ripetizioni si distinguono in: Costrutti di ciclo a condizione Costrutti di ciclo a conteggio Nei costrutti di ciclo a condizione non si definisce esplicitamente il numero di ripetizioni dell esecuzione, ma si valuta al termine del ciclo un espressione logica che, fin quando risulta vera, causa un ulteriore esecuzione dell istruzione. Nei costrutti di ciclo a conteggio il numero di ripetizioni è fissato. 14

15 Costrutti di Ciclo: do-while E un costrutto di ciclo a condizione Sintassi do istruzione while(condizione) NOTE Si esegue l'istruzione; Si valuta la condizione: SE è vera, si torna a eseguire l istruzione; ALTRIMENTI si esce dal ciclo; 15

16 Costrutti di Ciclo: while E un costrutto di ciclo a condizione Sintassi while(condizione) istruzione NOTE Si valuta la condizione: SE risulta vera, si esegue l istruzione e quindi si torna a verificare la condizione; ALTRIMENTI si esce dal ciclo; 16

17 Costrutti di Ciclo: for E un costrutto di ciclo a conteggio. Si definisce esplicitamente il numero di ripetizioni dell esecuzione; Il conteggio viene gestito grazie ad una variabile (variabile di conteggio) che assume un valore iniziale e viene incrementata di un valore fisso ad ogni ripetizione del ciclo finché non raggiunge o supera un valore finale. 17

18 Costrutti di Ciclo: for Sintassi for (initialization; condition; increase) Note istruzione Si esegue inizialization Si verifica se condition Se è true: si esegue istruzione Si esegue increase e si torna a valutare condition Se è false: Si termina il ciclo 18

19 Le Istruzioni di I/O Il C++ usa il concetto di stream (flusso) per realizzare le operazioni di I/O con le periferiche, compresi i dispositivi come la tastiera e lo schermo. Uno stream è un oggetto dove un programma può inserire o estrarre dati, in maniera indipendemente dai dispositivi fisici coinvolti. La libreria standard C++ include il file header iostream dove sono dichiarati gli oggetti stream di input e output. 19

20 Le Operazioni di Input Sono realizzate grazie all oggetto cin. Quando viene eseguita, l istruzione cin >> x; il programma si mette in attesa di input da tastiera per poi memorizzare il dato inserito nella variabile x. L input dalla tastiera viene elaborato solo dopo che è stato premuto il tasto di INVIO (o RETURN). Solo a questo punto la sequenza di caratteri letta viene interpretata ed il valore ottenuto viene assegnato. 20

21 Le Operazioni di Output Sono realizzate grazie all oggetto cout. L istruzione cout << x produce l'insieme di caratteri da stampare e li invia allo schermo. Possono essere stampate più espressioni nella stessa istruzione: cout << Il doppio di << x << e << 2*x << endl; 21

22 Gli Array Spesso l informazione da elaborare è costituita da un insieme di valori, piuttosto che da un valore solo. In C++ questa possibilità è offerta dagli array. Un array è un insieme di variabili, tutte dello stesso tipo, identificato da un nome unico. Gli elementi dell array sono disposti in memoria in posizioni consecutive. 22

23 Gli Array: definizione Per definire una variabile array, è necessario specificare: il nome della variabile; il tipo degli elementi il numero degli elementi presenti (cardinalità dell array) Esempi Definizione di un array contenente 20 interi: int v[20]; Definizione di un array contenente 10 float: float v[10]; 23

24 Accesso agli Elementi di un Array Per accedere ai singoli elementi di un array, è necessario specificare il nome della variabile array e la posizione dell elemento di interesse tramite un valore intero (variabile o costante) che si definisce indice. L'indice parte ad zero! I valori dell'indice si trovano nell'intervallo compreso tra 0 e N-1 24

25 Inizializzazione di un Array Un array può essere inizializzato in fase di definizione: int numeri[6] = {10,20,30,40,50,60}; La dimensione dell array può essere anche implicita: int numeri[] = {10,20,30,40,50,60}; 25

26 Sottoprogrammi Un sottoprogramma è una particolare unità di codice che non può essere eseguita autonomamente, ma soltanto su richiesta del programma principale o di un altro sottoprogramma. Un sottoprogramma viene realizzato per svolgere un compito specifico (p.es. leggere o stampare gli elementi di un array, calcolare il valore di una particolare funzione matematica, ecc.) per il quale implementa un opportuno algoritmo. Per questo scopo, il sottoprogramma utilizza variabili proprie, alcune delle quali sono impiegate per scambiare dati con il programma dal quale viene attivato. Un sottoprogramma può essere attivato più volte in uno stesso programma o anche utilizzato da un programma diverso da quello per cui era stato inizialmente progettato. 26

27 Sottoprogrammi: definizione Nel definire un sottoprogramma è quindi necessario precisare: Quale operazione esso realizza; Qual è il flusso di dati tra il sottoprogramma ed il codice che lo ha attivato ed, in particolare: Quali sono i dati in ingresso al sottoprogramma; Quali sono i dati in uscita dal sottoprogramma; L esecuzione delle istruzioni di un sottoprogramma è provocata da una particolare istruzione del programma che lo attiva (istruzione di chiamata, per cui il programma è anche detto chiamante). La chiamata di un sottoprogramma determina la sospensione dell esecuzione delle istruzioni del programma chiamante, he riprenderà dopo l esecuzione dell ultima istruzione del sottoprogramma (tipicamente, un istruzione di ritorno). 27

28 Sottoprogrammi: Flusso di Dati Il programma chiamante ed il sottoprogramma scambiano dati attraverso una lista di variabili, definite all interno del sottoprogramma, dette argomenti o parametri formali del sottoprogramma. Esse sono destinate ad ospitare i dati di ingresso e/o di uscita del sottoprogramma. Con la istruzione di chiamata, il programma chiamante fornisce al sottoprogramma una lista di parametri effettivi, costituiti dai valori effettivi di ingresso su cui il sottoprogramma deve operare e dalle variabili del programma chiamante in cui i valori di uscita del sottoprogramma dovranno essere memorizzati. La corrispondenza tra parametri effettivi e formali è fissata per ordine. 28

29 Sottoprogrammi Nella maggior parte dei linguaggi sono presenti due tipi fondamentali di sottoprogrammi: funzioni; procedure; 29

30 Funzioni Sono particolari sottoprogrammi che producono in uscita un valore il quale non è assegnato ad uno dei parametri, ma viene attribuito al nome stesso della funzione. La chiamata della funzione non avviene mediante una esplicita istruzione di chiamata, ma inserendo il nome della funzione seguito dalla lista dei parametri effettivi direttamente in altre istruzioni (p.es. in istruzioni di assegnazione). Alcune funzioni sono già disponibili all interno di librerie fornite con il compilatore e quindi non richiedono una definizione esplicita da parte dell utente. Es.: sqrt(x). 30

31 Struttura di una Funzione Sono riconoscibili due parti: intestazione blocco L intestazione della funzione riporta le informazioni principali relative alla funzione: nome, tipo restituito, parametri di ingresso. Il blocco è costituito da: una parte dichiarativa (variabili locali) una parte esecutiva (istruzioni) 31

32 Parte Esecutiva La parte esecutiva contiene l insieme di istruzioni che implementa l operazione che la funzione deve realizzare. Le istruzioni lavorano sull insieme formato dai parametri di ingresso e dalle variabili definite all interno. Le istruzioni possono essere costrutti di qualunque tipo (calcolo e assegnazione, I/O, selezioni, cicli, commenti, linee vuote, chiamate di altre funzioni). Al termine c è una istruzione di return il cui scopo è di: terminare l esecuzione della funzione; restituire il valore tra parentesi come valore della funzione. 32

33 Struttura di una Funzione int flint(float x) { Definizioni locali Parte esecutiva (codice) float xabs; int xint; if(x<0) xabs= x; else xabs=x; xint=0; while(xabs xint>=0) xint++; xint ; if(x<0) xint= xint; Intestazione della funzione Blocco della funzione } return(xint); 33

34 Struttura di una Funzione Tipo restituito Nome della funzione int flint(float x) { float xabs; int xint; if(x<0) xabs= x; else xabs=x; Parametri di ingresso } xint=0; while(xabs xint>=0) xint++; xint ; if(x<0) xint= xint; return(xint); Istruzione di ritorno 34

35 Chiamata di una Funzione int main() { float a,b; int ai,bi; cout << a: ; cin >> a; cout << b: ; cin >> b; ai=flint(a); bi=flint(b); cout<< La parte intera di <<a<< e <<ai<<endl; cout<< La parte intera di <<b<< e <<bi<<endl; cout<< Somma delle parti intere: <<ai+bi<<endl; cout<< Parte intera della somma : <<flint(a+b)<<endl; } return(exit_success); 35

36 Organizzazione di un Programma #include<iostream> using namespace std; int flint(float x); int main() { float a,b; int ai,bi; cout << a: ; cin >> a; cout << b: ; cin >> b; Prototipo della funzione ai=flint(a); bi=flint(b); cout<< La parte intera di <<a<< e <<aint<<endl; cout<< La parte intera di <<b<< e <<bint<<endl; cout<< Somma delle parti intere: <<ai+bi<<endl; cout<< Parte intera della somma : <<flint(a+b)<<endl; } return(exit_success); int flint(float x) { float xabs; int xint; if(x<0) xabs= x; else xabs=x; Definizione della funzione } xint=0; while(xabs xint>=0) xint++; xint ; if(x<0) xint= xint; return(xint); 36

37 Le Procedure In alcuni casi le operazioni da implementare non richiedono la produzione di un valore. In questi casi si può utilizzare un tipo diverso di sottoprogramma: la procedura. In C++ una procedura viene definita come una funzione che non restituisce valori. Questo si realizza tramite il tipo void. Può essere presente l istruzione return, che in questo caso ha solo la funzione di terminare l esecuzione della funzione. void stampa3int(int a, int b, int c) { int s; cout<< Primo valore: <<a<<endl; cout<< Secondo valore: <<b<<endl; cout<< Terzo valore: <<c<<endl; s=a+b+c; cout<< Somma: <<s<<endl; } return; 37

38 Chiamata di una Procedura La chiamata di una procedura avviene con un istruzione apposita costituita dal nome della procedura seguito dalla lista dei parametri effettivi tra (). L attivazione viene realizzata nelle stesse modalità viste per la funzione. void stampa3int(int,int,int); int main() { int p,q,r; p=2; q=12; r=6; stampa3int(p,q,r); } return(exit_success); 38

39 Modalità di Scambio dei Parametri Esistono due modalità di scambio per lo scambio di parametri: Scambio per valore; Scambio per riferimento; 39

40 Scambio per Valore Nello scambio per valore (o by value), il valore del parametro effettivo viene copiato nel parametro formale. Il parametro formale costituisce quindi una copia locale del parametro effettivo. Ogni modifica fatta sul parametro formale non si riflette sul parametro effettivo. Tutti gli esempi visti finora hanno utilizzato lo scambio per valore. 40

41 Scambio per Riferimento Nello scambio per riferimento, al parametro formale viene assegnato l indirizzo del parametro effettivo. In questo modo, il sottoprogramma accede al registro che ospita il parametro effettivo e può fare delle modifiche che saranno poi visibili al programma chiamante. In altre parole, qualunque modifica effettuata sul parametro formale avrà effetto sul parametro effettivo corrispondente. Lo scambio per riferimento fornisce un modo efficace per realizzare una funzione che deve restituire più di un valore 41

42 Scambio per Riferimento Lo scambio per riferimento (o by reference) si definisce anteponendo un & al nome del parametro formale: #include <iostream> using namespace std; void raddoppia(int& a, int& b, int& c){ } a*=2; b*=2; c*=2; int main() { int x,y,z; x=0; y=1; z=2; raddoppia(x,y,z); cout<<x<< <<y<< <<z<<endl; } return(exit_success); 42

43 Alcune funzioni Standard Di seguito verranno richiamate alcune funzioni standard: Input di vettore; Output di vettore; Ricerca del minimo in un vettore; Somma degli elementi presenti in un vettore; Copia con condizione di un vettore; 43

44 Procedura di Input di un vettore Scrivere una funzione che acquisisce un vettore da tastiera. void in_vett( int &n, int v[]) { int i; // indice di scorrimento del vettore Scambio per riferimento cout<<"assegna valore int al numero n di elementi del vettore \t"; cin>>n; } //assegnaz. di valore agli elementi dell'array cout<<"assegna "<<n<<" valori float a v \n"; for (i=0;i<n;i++) cin>>v[i]; 44

45 Procedura di Output di Vettore Scrivere una funzione che stampa sullo schermo il contenuto del vettore dato in input. Scambio per valore void out_vett( int n, int v[]) { int i; // indice di scorrimento del vettore cout<<endl<<"il riempimento del vettore è: "<<n; } //Visualizzazione degli elementi dell'array cout<<endl<<"gli elementi del vettore sono:"<<endl; for (i=0;i<n;i++) cout<<v[i]; 45

46 Funzione di Ricerca del Minimo Scrivere una funzione che trova il valore minimo del vettore dato in input. int ric_min( int n, int v[]) { int i, min; // Inizializzazione min = v[0]; //Si scorre il vettore... for (i=1;i<n;i++) if (v[i] < min) min = v[i] } //Si restituisce il valore trovato return min; 46

47 Funzione Somma Scrivere una funzione che calcola la somma degli elementi del vettore dato in input. int sum_elem( int n, int v[]) { int i, sum; // Inizializzazione sum = 0; //Si scorre il vettore... for (i=0;i<n;i++) sum += v[i] } //Si restituisce la somma calcolata return sum; 47

48 Funzione di Ricerca di un Elemento Scrivere una funzione che, dato un vettore in ingresso, verifica se è contiene un certo valore bool check_val( int n, int v[], int val) { int i; bool trovato; // Inizializzazione i = 0; trovato = false; //Si scorre il vettore... while ((i < n) && (!trovato)) if (v[i] == val) trovato = true; else ++i; } //Si restituisce la variabile trovato return trovato; 48

49 Procedura di Copia con Condizione Scrivere una funzione che, dato un vettore, copia in un secondo vettore solo gli elementi maggiori di zero. void copia_pos( int n1, int v1[], int &n2, int v2[]) { int i, j; // Inizializzazione j = 0; //Si scorre il vettore... for (i=0;i<n1;i++) if (v1[i] > 0) { v2[j] = v1[i]; ++j; } // Si assegna il riempimento a v2 n2 = j; } return; 49

50 Esempio Siano assegnati in ingresso i riempimenti n1 ed n2 ed i valori degli elementi di due vettori di reali V1 e V2. Si scriva un programma che calcoli le medie m1 ed m2 degli elementi di V1 e V2. Quindi, se m1 <= m2, copi in un vettore V3 i valori di V1 < m1, mentre se m1 > m2 copi in V3 i valori di V2 < m2. Infine, si stampino i valori delle medie calcolate ed il vettore V3 finale 50

51 Esempio: il main #include <iostream> #include <stdlib.h> using namespace std; void input (int& n,float v[]); void media (float& m,int& n,float v[]); void copia_in_vettore(int& n,float v[],float& m,float v3[],int& num); void output (int num, float v3[]); int main (){ int n1,n2,n3; n3=0; float V1[100],V2[100],V3[100],m1,m2; m1=0;m2=0; // INPUT input(n1,v1); input(n2,v2); 51

52 Esempio: il main // Calcolo delle medie m1 = media(n1,v1); m = media(n2,v2); // Verifica delle condizioni if (m1<m2) copia_in_vettore(n1,v1,m1,v3,dim); else copia_in_vettore(n2,v2,m2,v3,dim); // OUTPUT cout<<"la media del primo vettore e': "<<m1<<endl; cout<<"la media del secondo vettore e' : "<<m2<<endl; cout<<"il vettore V3 è:"<<endl; output(n3,v3); } system("pause"); return 0; 52

53 La funzione per il calcolo della media float media(int n, float v[]){ float s=0; for (int i=; i<n; i++) s+=v[i]; } return s / n; 53

54 La funzione di Copia void copia_minori (int n_in,float v_in[], float m, float v_out[],int &n_out){ } int j=0; for (int i=0;i<n_in;i++) if (v_in[i]<m){ } v_out[j]=v[i]; j++; n_out = j; 54

55 Esercizio Siano dati in ingresso, da file o da tastiera, i riempimenti n1, n2, n3 ed i valori di tre vettori V1, V2 e V3 di interi. Si scriva un programma che elimini da V1 gli elementi il cui valore è maggiore del massimo valore in V2 e quindi da V2 gli elementi il cui valore è maggiore del massimo valore in V3. Si forniscano in uscita i vettori V1 e V2 residui e, per ognuno, il valore del massimo usato come confronto. I risultati devono essere accompagnati da commenti esplicativi. NOTA Per l'eliminazione dal vettore degli elementi di valore val usare la funzione: void elimina(int &n,int v[], int val) { int i, k; k=0; for(i=0;i<riemp;i++) if(v[i]>val) k++; else v[i k]=v[i]; n = n k; return; } 55