1 credito per Operatore Giuridico d Impresa

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1 Informatica Raffaella Brighi, a.a. 2005/06 1 credito per Operatore Giuridico d Impresa Corso di Informatica A.A CdL Operatore Giuridico d Impresa. Programma del corso Lezione 1. L algoritmo: definizione e proprietà. Lezione 2. Il software: dal codice sorgente al codice oggetto. Il software libero. Lezione 3. I dati: formato dati; organizzazione e gestione e protezione dei dati. Lezione 4. La sicurezza. Modalità di autenticazione e di sottoscrizione. Materiali didattici sul sito internet

2 L algoritmo Raffaella Brighi, a.a. 2005/06 Corso di Informatica A.A CdL Operatore Giuridico d Impresa. Che cos è l informatica? Definizione generale: L informatica è la scienza della rappresentazione e dell elaborazione dell informazione. Questa impostazione pone l accento sull INFORMAZIONE

3 Informazione: l informatica come disciplina non si occupa solo della tecnologia degli elaboratori ma anche di come l informazione viene strutturata ed elaborata. Scienza: l elaborazione dell informazione avviene in modo sistematico e rigoroso e quindi può essere automatizzata. Per trattare informazione (crearla, conservarla, comunicarla, modificarla ) l umanità nel corso della storia si è dotata di strumenti appositi: dalle prime forme di scrittura ai calcolatori digitali. L informazione non esiste senza un supporto. il modo di formalizzare l informazione dipende dal supporto i contenuti devono essere strutturati per essere accessibili ad essere umani (ipertesto) Definizione di ACM (*) L informatica è lo studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l informazione: la loro teoria, analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione. (*)ACM (Association for Computing Machinery), principale organizzazione che riunisce ricercatori e professionisti informatici Argomenti trasversali a tutte le aree dell informatica: Teoria degli algoritmi (elaborazione dell informazione) Strutture dati (organizzazione e rappresentazione dell informazione)

4 ALGORITMO, definizione intuitiva Un algoritmo è una descrizione della soluzione di un problema interpretabile ed eseguibile da un esecutore: a partire da un insieme di dati l esecutore esegue in successione i passi definiti nell algoritmo per ottenere il risultato finale. Un algoritmo presume l esistenza di un esecutore ma il concetto di algoritmo prescinde dal calcolatore elettronico. Ad esempio le istruzioni di montaggio di un elettrodomestico, o il prelievo di denaro ad uno sportello Bancomat. Esempio Prelevare denaro allo sportello Bancomat 1. Introdurre la carta magnetica 2. Digitare il codice 3. Selezionare l opzione Prelievo 4. Indicare l importo da prelevare 5. Se si desidera lo scontrino premere SI 6. Altrimenti premere NO 7. Se si era premuto SI ritirare denaro, carta scontrino 8. Se si era premuto NO ritirare denaro, carta. Nell esempio sono possibile due sequenze di operazioni: 1, 2, 3, 4, 5, 7 1, 2, 3, 4, 6, 8

5 Comprensione dell algoritmo L algoritmo deve essere rappresentato in modo comprensibile al suo esecutore. Se l esecutore è il calcolatore elettronico l algoritmo, per essere compreso, deve essere espresso tramite un programma cioè una sequenza di istruzioni scritte in un opportuno linguaggio. Il calcolatore elettronico è un esecutore di algoritmi. Fasi di soluzione del problema Analisi del problema e identificazione di una soluzione da parte del primo soggetto Descrizione della soluzione, da parte del primo soggetto, in termini comprensibili al secondo soggetto Interpretazione della soluzione da parte del secondo soggetto sulla base della descrizione fornita dal primo Attuazione della soluzione, da parte del secondo soggetto.

6 Algoritmi e programmazione Problema ANALISI Algoritmo DATI PROGRAMMAZIONE Programma ELABORATORE ELABORAZIONE Risultati ALGORITMO - definizione formale Un algoritmo è una successione finita di operazioni elementari non ambigue, la cui esecuzione consente di ottenere la soluzione(dati in output) a partire dai dati iniziali del problema (dati in input) in un numero finito di passi per ogni istanza ammissibile dei dati in input.

7 Proprietà dell algoritmo generale: il metodo risolve una classe di problemi (es. moltiplicazione di due numeri) non ambiguo: le operazioni sono interpretabili dall esecutore univocamente e completamente ordinamento: l ordine in cui eseguire le singole operazioni è ben definito finito: le operazioni che compongono il procedimento devono essere eseguite un numero di volte finito (l algoritmo deve portare ad una conclusione) deterministico: per ogni istruzione esiste a parità di dati d ingresso un solo passo successivo; esiste uno e uno solo percorso possibile dell algoritmo. A fronte degli stessi dati di partenza produce sempre gli stessi risultati. Esempio ALGORITMO Calcolare l area del triangolo 1. Acquisire b 2. Acquisire h 3. A b * h / 2 4. Restituire A b,h e A sono nomi di VARIABILI ISTANZA Calcolare l area di un triangolo con base 4 e altezza 3 1. Acquisire 4 2. Acquisire 3 3. A 4 * 3 / 2 4. Restituire 6 2, 3 e 6 sono i valori rispettivamente di b, h e A

8 Dati e variabili Poiché l algoritmo descrive non un istanza di un problema ma una classe di problemi (es. area del triangolo) le operazioni non fanno riferimento direttamente ai valori utilizzati dall esecutore ma a VARIABILI, il cui valore non è fissato a priori. b, h e A nell esempio precedente sono variabili che rappresentano i DATI del problema. L algoritmo è una successione di istruzioni che definiscono le operazione da compiere sui DATI per ottenere i RISULTATI. Altre proprieta dell algoritmo Un algoritmo si dice corretto se perviene alla soluzione del compito cui è preposto, senza difettare in alcun passo fondamentale Un algoritmo si dice efficiente se perviene alla soluzione in modo più veloce possibile e usando la minima quantità di risorse fisiche.

9 Domanda È efficiente il seguente algoritmo per cercare il numero telefonico di una persona nell elenco alfabetico? 1. Apri l elenco alla prima pagina 2. Leggi il primo nome e cognome 3. Se nome e cognome corrispondono a quello che cerchi restituisci il numero di telefono 4. Altrimenti leggi nome e cognome successivo 5. Se sei arrivato all ultimo nome dell elenco allora ricerca fallita Pensare ad un algoritmo di ricerca piu efficiente. Metodologie per definire un algortimo Top-down: il problema viene scomposto in sotto problemi, fino a giungere a problemi elementari (o primitivi), la soluzione di ognuno dei quali corrisponde ad una azione elementare che puo essere direttamente compiuta dall esecutore. Dal generale allo specifico. Bottom-up: si procede dallo specifico al generale, definendo prima le azioni elementari in gioco.

10 Rappresentazione di un algoritmo Il linguaggio naturale non è adatto ad esprimere gli algoritmi (ambiguità). Occorre impiegare un linguaggio formale: Diagramma di flusso Pseudocodice Diagramma di flusso Il diagramma di flusso (flow chart) è una rappresentazione grafica dell algoritmo. Indica il flusso delle operazioni da eseguire. Ad ogni istruzioni elementare è associato un particolare simbolo grafico (blocco). I blocchi sono collegati tra loro da linee di flusso che indicano il susseguirsi delle azioni.

11 Simboli principali SEQUENZA DI ESECUZIONE Begin INIZIO dell algoritmo End FINE dell algoritmo ELABORAZIONE Rappresenta un azione A b*h/2 calcola il massimo tra m ed n

12 INPUT/OUTPUT Rappresenta un operazione di lettura (input) di dati o scrittura di dati (output) Leggi/Scrivi Leggi b, h Scrivi A DECISIONE si Predicato no Rappresenta la valutazione di un predicato. Se risulta vero viene seguita la via del SI altrimenti la via del NO si nome = mario no si Ultimo caso no

13 Pseudocodice Linguaggio che descrive le istruzioni con frasi rigorose (prese dal linguaggio naturale) anziché con simboli grafici. Le istruzioni hanno la forma delle istruzioni di un linguaggio di programmazione ma è meno formale e piu intuitivo. Uno pseudo codice è un insieme di parole chiave che identificano l istruzione e di operatori (+, *,?, -, /). Utilizza l indentazione, cioè una tecnica che prevede il rientro dei gruppi di istruzioni riferite a cicli o a strutture di scelta. Istruzioni principali l inizio dell algoritmo è indicato dalla parala chiave begin; la fine dell algoritmo è indicata dalla parala chiave end; L azione di lettura è rappresentata dalla parola chiave read; L azione di scrittura è rappresentata dalla parola chiave write; La sequenza delle istruzioni I 1, I 2,.. I n si rappresenta scrivendo un istruzione sotto l altra.

14 Esercizio - Confronto dell'area di due triangoli. Scrivere con il formalismo dei diagrammi di flusso e con la pseudocofidica un algoritmo per il seguente problema: confrontare l area di due triangoli individuando quello con l area maggiore. falso vero

15 begin read h1,b1; A1 h1*b1/2 read h2,b2; A2 h2*b2/2; if A1>A2 then write L area del primo triangolo e maggiore dell area del secondo triangolo else if A1 = A2 then write L area dei due triangoli è uguale else write L area del secondo triangolo e maggiore dell area del primo triangolo endif endif End Software e algoritmi Il software è la traduzione in linguaggi formali, comprensibili al computer, di algoritmi. Lo studio e la ricerca di nuovi algoritmi è fondamentale per lo sviluppo delle applicazioni informatiche. Alla base dei programmi informatici ci sono algoritmi di riferimento scoperti e messi a punto da matematici, o studiosi in genere, in anni di studi. Numerosi programmi ancora oggi, ad esempio, di basano sull algoritmo di compressione di Huffman elaborato nel Lo stesso vale per i sistemi di cifratura.

16 Algoritmi di compressione Comprimere significa ridurre lo spazio di occupazione di un oggetto, in informatica significa diminuire il numero di bit. La compressione in informatica è dunque un calcolo matematico. Gli algoritmi di compressione trasformano la sequenza di Byte che costituisce un file in una differente sequenza più breve. Caratteristica imprescindibile è la reversibilita, cioe la capacita di decomprimere il file ripristinando l'informazione in essi contenuta. Esistono due tipi di compressione: Senza perdita di dati: è un tipo di compressione che permette di non perdere neanche un bit dell'informazione che vogliamo comprimere (programmi come Winzip sfruttano questo tipo di compressione). Con perdita di dati: è un tipo di compressione che per ridurre al minimo le dimensioni dei file sacrifica alcuni bit di informazione. Gli algoritmo di Huffman (1952, matematico) e algoritmi LZW (Lempel-Ziv-Welch 1984) sono algoritmi di compressione non distruttivi da cui hanno tratto le basi i moderni metodi di compressione. I formati standard compressi per immagini GIF, JPEG o audio MP3 si basano su algoritmi di compressione.

17 Algoritmi di cifratura Crittografare un documento vuol dire codificarlo in modo che risulti illeggibile. Gli algoritmi di cifratura consentono di trasformare un testo in chiaro (il messaggio che vogliamo scambiarci e da nascondere) in un testo cifrato (il messaggio segreto, m). L algoritmo di decifratura svolge la funzione opposta trasformando il messaggio cifrato in testo in chiaro. Algoritmi RSA (Rivest-Shamir-Adelman), Diffie- Hellman, gli algoritmi di hashing. Riferimenti normativi Legge 22 aprile 1941 n. 633 Protezione del diritto d autore e di altri diritti connessi al suo esercizio. DLgs n. 518/1992, che ha modificato la legge sul diritto di autore con l'inserimento delle disposizioni relative al software in attuazione della direttiva 91/250/CEE Un secondo allargamento del campo di applicazione della legge è stato compiuto con il DLgs 518/99, che ha introdotto la protezione delle banche dati in attuazione della direttiva 96/9/CE. Negli anni, in attuazione di altre direttive comunitarie, vari provvedimenti legislativi hanno integrato la legge sul diritto d autore adeguandone le previsioni non solo alla diffusione di nuove forme di contenuti, ma anche alle nuove tecniche di violazione dei diritti sui contenuti stessi.