Dispense di Informatica Anno Scolastico 2008/2009 Classe 3APS. Dal Problema all'algoritmo

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1 stituto Tecnico Statale Commerciale Dante Alighieri Cerignola (FG) Dispense di nformatica Anno Scolastico 2008/2009 Classe 3APS Dal Problema all'algoritmo Pr.: 001 Ver.:1.0 Autore: prof. Michele Salvemini

2 ndice generale Definizione di Algoritmo...3 Caratteristiche di un Algoritmo...3 Variabili e Costanti...4 L'ambiente informatico...5 Diagramma a blocchi (flow-chart)...5 nizio e Fine...5 Assegnazione Elaborazione...6 perazione di nput ed utput...6 Decisione...8 Esempi riepilogativi...8 Calcolo Area del Rettangolo...8 Calcolo della media di tre numeri...10 Nota: Questa dispensa è stata concepita solamente come guida nello studio e pertanto non è da considerarsi come alternativa all'utilizzo del libro di testo consigliato. prof. Michele Salvemini 2/11

3 Definizione di Algoritmo l termine algoritmo, deriva dal nome di un matematico arabo del X secolo di nome Al- Khuwarizmi, con esso si intende la descrizione di un insieme finito di istruzioni, che devono essere eseguite per portare a termine un dato compito o per raggiungere un determinato risultato. Un azione è un evento che si compie in un intervallo di tempo finito e che produce un risultato, un effetto, previsto e ben determinato. Per descrivere le azioni è necessario disporre di un linguaggio o di una notazione formale: le descrizioni delle azioni sono dette istruzioni. Le istruzioni possono essere elementari o composte, un'istruzione elementare è un'istruzione che non può essere scomposta in istruzioni più semplici. Con il termine esecutore si indica colui che esegue l'algoritmo o meglio le istruzioni indicate in esso. Un processo non è altro che un algoritmo in esecuzione. Per risolvere un problema occorre individuare tre elementi ben definiti: i dati iniziali o di input: che sono quelli forniti dall'esterno per poter risolvere il problema; la soluzione o algoritmo (vedi la definizione di algoritmo fatta prima); i dati di output o risultati: ovvero quelli comunicati all'esterno. Nel corso dell'esecuzione di un algoritmo, si potrà avere la necessità di utilizzare dei dati particolari che non sono ne di input e ne di output ma che sono comunque necessari per l'elaborazione, prendono il nome di risultati parziali o dati di lavoro. Caratteristiche di un Algoritmo Un algoritmo deve avere le seguenti caratteristiche: Realizzabile: ogni istruzione deve essere concretamente realizzabile da parte dell'esecutore; Non ambiguo: le istruzioni che compongono un algoritmo devono esse precise e non ambigue in modo che non lascino dubbi nell'interpretazione da parte dell'esecutore; Durata limitata: ogni istruzione deve avere una durata limitata nel tempo; Risultato osservabile: ogni istruzione se eseguita deve produrre un risultato osservabile; Deterministico: ogni istruzione deve produrre sempre il medesimo effetto se eseguita prof. Michele Salvemini 3/11

4 sempre alle stesse condizioni iniziali; Elementare: ogni istruzione deve essere di tipo elementare (vedi la definizione sopra); Finito: deve essere composto da un numero finito di istruzioni, e deve presentare un punto di inizio ed uno di fine; Esaustivo: ossia deve essere completo nel senso che per tutti i casi ce si possono verificare durante l'esecuzione deve essere indicata la soluzione da seguire. Riproducibile:ogni successiva esecuzione dello stesso algoritmo con i medesimi dati iniziali deve produrre sempre i medesimi risultati finali. Variabili e Costanti All'interno di un problema vengono individuate le entità o meglio gli elementi che sono importanti ai fini della risoluzione del problema stesso. Queste entità sono rappresentate tramite i seguenti elementi: variabili: sono rappresentate da nomi simbolici ed utilizzati per indicare dei valori che possono essere modificati; in pratica è una scatola vuota, alla quale si oppone un'etichetta, che nel corso dell'algoritmo può essere riempita con numeri o lettere; costanti: sono rappresentate da nomi simbolici ed utilizzati per indicare dei valori che, una volta assegnati, non possono essere più modificati; in pratica è una scatola vuota, alla quale si oppone un'etichetta, che all'inizio dell'algoritmo si assegna un valore ed esso non potrà più essere modificato. Nella scelta di un nome da assegnare ad una variabile o ad una costante occorre rispettare le seguenti regole: 1. nessuno spazio vuoto intermedio; 2. è possibile utilizzare tutti i simboli dell'alfabeto; 3. è possibile utilizzare i numeri dalla seconda lettera in poi; 4. non è possibile utilizzare i simboli matematici, accenti, di punteggiatura o di altro tipo ad eccezione del trattino basso o underscore ossia _. Esempi di nomi utilizzati per le variabili e/o costanti corretti: AREA_RETTANGL VALRE1 AREA Esempi di nomi utilizzati per le variabili e/o costanti errati: AREA RETTANGL prof. Michele Salvemini 4/11

5 1VALRE AREA-RETTANGL ETÀ L'ambiente informatico n informatica quindi possiamo fare le seguenti distinzioni: Un programmatore è colui che organizza, prepara e scrive un algoritmo, utilizzando un apposito linguaggio; Un programma è un algoritmo scritto in un apposito linguaggio comprensibile da un elaboratore; L'elaboratore o computer è un macchinario in grado di eseguire le istruzioni presenti in un programma; L'utente è la persona che attiva l'esecuzione dell'algoritmo e che interagisce con l'elaboratore per fornirgli i dati iniziali ed utilizzare i risultati finali Diagramma a blocchi (flow-chart) l metodo del diagramma a blocchi consiste in una descrizione grafica dell'algoritmo; permette una visione immediata dell'intero procedimento e dell'ordine di esecuzione delle varie istruzioni. diagrammi a blocchi sono formati da simboli di forma diversa, ciascuna con un proprio significato; all'interno di ogni simbolo è presente un breve testo sintetico non ambiguo. simboli utilizzati: nizio e Fine START END indicano il punto di partenza e di terminazione dell'algoritmo. Dal simbolo iniziale parte una sola freccia ed ad esso non arriva alcuna freccia; Verso il simbolo finale arriva una sola freccia; prof. Michele Salvemini 5/11

6 Assegnazione Elaborazione utilizzato per rappresentare le elaborazioni che devono essere eseguite e le assegnazioni di valori alla variabili; ha una freccia in entrata ed una in uscita; per l'operazione di assegnazione viene utilizzato il seguente simbolo. Esempio di sola assegnazione di un valore ad una variabile, in questo caso alla variabile A assegna il valore 5 A 5 Esempio di elaborazione ed assegnazione di un valore ad una variabile, in questo caso alla variabile A assegna il risultato del calcolo (5+15)/2 A (5+15)/2 perazione di nput ed utput utilizzato per le operazione di nput: lettura o inserimento dati, in questo caso al suo interno sarà possibile inserire solo nomi di variabili separati da una virgola. n caso di operazioni di input di lato al parallelogramma si metterà una lettera. Esempio di input con una sola variabile, in questo caso il valore inserito dall'utente, dopo la pressione del tasto invio sulla tastiera, viene inserito nella variabile di nome valore1 prof. Michele Salvemini 6/11

7 valore1 Esempio di input con una due variabili, in questo caso i valori inseriti dall'utente, dopo la pressione del tasto invio sulla tastiera, saranno inseriti nelle variabile di nome valore1 e valore2 valore1, valore2 Lo stesso simbolo può essere utilizzato per le operazione di utput: scrittura o visualizzazione, in questo caso di lato al parallelogramma si metterà la lettera, ed al suo interno si potranno mettere nomi di variabili separati da virgole e/o messaggi da visualizzare. Nota bene: i messaggi sono rappresentati con l'utilizzo di apici: '...'. n ogni caso presenta una freccia in entrata ed una in uscita. Esempio di output di un solo messaggio, in questo caso visualizzerà sullo schermo la scritta ciao 'ciao' Esempio di output del valore di una variabile, supponiamo che la variabile A abbia valore 5, in questo caso visualizzerà sullo schermo il valore della variabile A ossia 5 A Esempio di output misto, messaggio e valore di una variabile, supponendo sempre che la variabile abbia valore 5, in questo caso sarà visualizzato sullo schermo la scritta ciao ed il prof. Michele Salvemini 7/11

8 valore della variabile A ossia 5 'ciao', A Decisione F V utilizzato per rappresentare un confronto tra dati e scegliere nel caso un percorso in alternativa ad un altro. percorsi saranno contrassegnati dalle seguenti lettere: V per il percorso da seguire nel caso il confronto risulti positivo o vero, F per il percorso da seguire nel caso il confronto risulti negativo o falso. Presenta una freccia in entrata e due in uscita. Esempio di utilizzo del seguente simbolo saranno proposti in seguito. Esempi riepilogativi Calcolo Area del Rettangolo Problema: Realizzare un apposito algoritmo per il calcolo e la successiva visualizzazione dell'area di un rettangolo, noti la base e l'altezza. Analisi: Prima di iniziare la stesura di un qualsiasi algoritmo occorre fermarsi un attimo e cercare di comprendere esattamente il problema nei seguenti termini: quali saranno gli eventuali dati di input? quante variabili occorreranno per rappresentare il problema? quali saranno gli eventuali output o risultati finali? Sicuramente questa prima fase iniziale, anche se non è esaustiva, rappresenta un buon punto di partenza. n questo caso, i dati di input saranno la base e l'altezza del rettangolo, avrò quindi bisogno delle seguenti variabili per rappresentare tali valori: la variabile BASE per la base del rettangolo; la variabile ALTEZZA per l'altezza del rettangolo; prof. Michele Salvemini 8/11

9 L'unico valore di output è rappresentato dall'area del rettangolo e quindi utilizzerò la seguente variabile: AREA per rappresentare l'area del rettangolo Cerchiamo adesso di capire cosa dovrà fare il mio algoritmo: 1. chiedere all'utente di inserire la base; 2. inserire i valori di base nella variabile BASE; 3. chiedere all'utente di inserire l'altezza; 4. inserire i valori di altezza nella variabile ALTEZZA; 5. eseguire il calcolo per determinare l'area del rettangolo e memorizzare il risultato nella variabile AREA; 6. visualizzare il contenuto della variabile AREA. Vediamo il diagramma a blocchi START 'nserire il valore della base' BASE 'nserire il valore della altezza' ALTEZZA AREA ( BASE * ALTEZZA) 'area rettangolo = ', AREA END Rispondi a questa domanda: cosa visualizzerà in output l'algoritmo? prof. Michele Salvemini 9/11

10 Calcolo della media di tre numeri Problema: Realizzare un apposito algoritmo che dopo aver acquisito il valore di tre numeri, calcoli e visualizzi la loro media. Analisi: n questo caso, i dati di input saranno i valori che dovrò utilizzare per il calcolo della media, avrò quindi bisogno delle seguenti variabili per rappresentare tali valori: la variabile VALRE1 per il primo valore; la variabile VALRE2 per il primo valore; la variabile VALRE3 per il primo valore; L'unico valore di output è rappresentato dalla media, quindi utilizzerò la seguente variabile: MEDA per la media dei valori Cerchiamo adesso di capire cosa dovrà fare il mio algoritmo: 1. chiedere all'utente di inserire il primo valore; 2. inserire il primo valore nella variabile VALRE1; 3. chiedere all'utente di inserire il secondo valore; 4. inserire il secondo valore nella variabile VALRE2; 5. chiedere all'utente di inserire il terzo valore; 6. inserire il terzo valore nella variabile VALRE3; 7. fare la somma dei tre valori; 8. calcolare la media dividendo il risultato della somma per tre e memorizzando il risultato nella variabile MEDA; SSERVAZNE: mi serve un altra variabile per memorizzare il risultato parziale della somma, quindi utilizzerò una variabile SMMA. 9. visualizzare il contenuto della variabile MEDA. prof. Michele Salvemini 10/11

11 Vediamo il diagramma a blocchi START 'nserire il primo valore' VALRE1 'nserire il secondo valore' VALRE2 'nserire il terzo valore' VALRE3 SMMA ( VALRE1 + VALRE2 + VALRE3) MEDA (SMMA)/3 MEDA END Rispondi a questa domanda: cosa visualizzerà in output l'algoritmo? prof. Michele Salvemini 11/11

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