Inf matica C.I. Metodologia Scientifica & Linguistica Mario&Pavone& &

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1 Programmazione+1+ + Mario&Pavone& & Dipar/mento+di+Matema/ca+ed+Informa/ca+ Università+degli+Studi+di+Catania+ mpavone@dmi.unict.it+ hap://

2 Definizioni Algoritmo: una sequenza finita ordinata di passi non ambigui ed eseguibili che definiscono un'attività di lunghezza finita. Programmi: la rappresentazione di un algoritmo compatibile con la macchina. Software: i programmi, e gli algoritmi che rappresentano (es. sistemi operativi). Hardware: dispositivi fisici. Lo sviluppo di algoritmi è quindi un obiettivo fondamentale dell informatica. Individuare un algoritmo per risolvere il problema equivale a risolvere il problema stesso.

3 Principi)Chiave&nella)progettazione) di)un)algoritmo) Il) calcolatore) esegue) i) programmi) passo) passo) in) modo) preciso)e)veloce) Proprietà)di)un)algoritmo:)correttezza)ed)efficienza) Correttezza:)giunge)alla)soluzione)del)dato)problema) Efficienza:)giungere)alla)soluzione)del)problema)nel)modo) più) veloce,) utilizzando) la) minima) quantità) di) risorse) fisiche) 3+

4 Caratteristiche#di#un#algoritmo# Si#esegue#in#modo#sequenziale# 1. Azioni#eseguibili#e#non#ambigue# 2. Determinismo# 3. Numero#finito#di#passi# 4. Terminazione# L esecuzione# deve# finire# e# produrre# il# risultato# in# tempo# finito# Osservazione:#la#3#non#implica#la#4#

5 Es.:+valutazione+di+espressione+ Vogliamo+calcolare+il+valore+dell espressione:+ (a+b)x(c+d) leggendo+ i+ valori+ delle+ variabili+ a,+ b,+ c,+ d+ dal+ disposi/vo+di+ingresso+e+scrivendo+il+risultato+della+ valutazione+sul+disposi/vo+di+uscita.+ 15+

6 Un+algoritmo+generale+ Leggi+ dal+ disposi/vo+ di+ ingresso+ il+ valore+ delle+ variabili+a,+b,+c,+d+ Somma+il+valore+di+a+al+valore+di+b+ Salva+il+risultato+parziale+oAenuto+ Somma+il+valore+di+c+al+valore+di+d+ Mol/plica+il+risultato+parziale+appena+oAenuto+con+ quello+precedentemente+salvato+ Scrivi+ sul+ disposi/vo+ di+ uscita+ il+ risultato+ della+ valutazione+complessiva+ Termina+l esecuzione+del+programma.+ 16+

7 L algoritmo+(1/3)+ Scrivi+nella+cella+di+memoria+centrale+riservata+al+valore+della+ variabile+ a+ il+ valore+ leao+ dal+ disposi/vo+ di+ ingresso+ (disponibile+ nel+ registro+ da/+ della+ periferica).+ Fai+ la+ stessa+ cosa+per+b,+c,+d Somma+il+valore+di+a+al+valore+di+b Copia+ il+ contenuto+ della+ cella+ di+ memoria+ riservata+ ad+ a+ nel+ registro+a+ Copia+ il+ contenuto+ della+ cella+ di+ memoria+ riservata+ a+ b+ nel+ registro+b+ Somma+il+contenuto+dei+registri+A+e+B ++ Salva+ il+ risultato+ parziale,+ contenuto+ nel+ registro+ A,+ in+ una+ cella+di+memoria+predisposta+per+il+risultato+(z)+ 17+

8 L algoritmo+(2/3)+ Somma+il+valore+di+c+al+valore+di+d- Copia+ il+ contenuto+ della+ cella+ di+ memoria+ riservata+ a+ c+ nel+ registro+a++ Copia+ il+ contenuto+ della+ cella+ di+ memoria+ riservata+ a+ b+ nel+ registro+b+ Somma+il+contenuto+dei+registri+A+e+B+ Mol/plica+ il+ risultato+ parziale+ appena+ oaenuto+ con+ quello+precedentemente+salvato+ Copia+il+contenuto+della+cella+riservata+a+z+nel+registro+B+(z+e+B+ contengono+ora+a+b,+mentre+a+con/ene+c+d)+ Mol/plica+il+contenuto+dei+registri+A+e+B. 18+

9 L algoritmo+(3/3)+ Scrivi+ sul+ disposi/vo+ di+ uscita+ il+ risultato+ della+ valutazione+complessiva+ Memorizza+ il+ risultato+ appena+ calcolato+ (e+ disponibile+ nel+ registro+a)+nella+cella+di+memoria+riservata+a+z+ Copia+ il+ contenuto+ della+ cella+ di+ memoria+ riservata+ a+ z+ nel+ registro+da/+della+periferica+di+uscita+ Termina+l esecuzione+del+programma 19+

10 Tipologia+delle+operazioni+svolte+ Operazioni+di+manipolazione+ Somma+ Mol/plicazione+ Operazioni+di+trasferimento+ Da+perifericacinput+a+MM+ Da+MM+a+CPU+ Da+CPU+a+MM+ Da+MM+a+perifericacoutput+ 20+

11 Codifica dell algoritmo Linguaggio naturale Diagramma a blocchi Pseudo codice Linguaggio di programmazione

12 Diagrammi di flusso Inizio Leggi x e y d x y Sì d > 0? No d = 0? Sì Scrivi x e y sono uguali Scrivi max è x Scrivi max è y No Fine

13 PseudoMcodice+ leggi+a+e+b;+ c+<m+a;+ count+<m+1;+ While+(b+is+not+0)+do++ c+<m+c+b;- count-<2-count-+1;- leggi+b;- c-<2-c-/-count;- Stampa-a-video-c;-

14 Linguaggio di Programmazione #include <iostream> using namespace std; int main () { cout << Inserisci due elementi \n ; int x, y; cin >> x; cin >> y; int d=x-y; } if (d>0) cout << Il max è << x << \n ; else if (d=0) cout << Sono uguali << \n ; else cout << Il max è << y << \n ; return 1;

15 Algoritmo e variabili! Gli algoritmi sono parametrici:! producono un risultato che dipende da un insieme di dati di partenza;! descrivono la soluzione non di un singolo problema, ma di una intera classe di problemi strutturalmente equivalenti.! Esempi: l algoritmo per la moltiplicazione di due numeri specifica come effettuare il prodotto di tutte le possibili coppie di numeri; l algoritmo per la ricerca di un libro nello schedario della biblioteca vale per tutti i possibili libri e per tutte le biblioteche;! Le istruzioni dell algoritmo fanno riferimento a variabili, il cui valore non è fissato a priori ma cambia a seconda della situazione elaborativa in cui l esecutore si trova. 7+

16 Dati e Istruzioni Tipi di dati Numeri naturali o interi o reali (1, -2, 0.34) Caratteri alfanumerici (A, B,..) Dati logici o booleani (Vero, Falso) Array o vettore di n elementi ({1,2,3}) Istruzioni Operazioni di Input/Output (es. leggi, scrivi) Operazioni Aritmetico-logiche (es. max = A + B) Strutture di controllo (es. SE, RIPETI ) Struttura dati di tipo: elementari (interi, alfanumerici, booleani, ) strutturati (array, matrici, ) strutture avanzate 11+

17 Come definire la soluzione di un problema? Dato un problema identificare: elementi in ingresso (ciò che si ha a disposizione) elementi in uscita (ciò che si vuole produrre risolvendo il problema) azioni che permettono di risolverlo (procedura di soluzione del problema)

18 Esempio di Algoritmo" calcolare la somma di due numeri

19 Esempio di Algoritmo" calcolare la somma di due numeri 1. Leggi'il'valore'a' 2. Leggi'il'valore'b' 3. Somma'a'e'b' 4. Scrivi'il'risultato' 5. Termina'l esecuzione' Riceve'i'valori'iniziali:'INPUT' Comunica'il'risultato:'OUTPUT'

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29 Variazioni+nel+flusso+di+esecuzione+ Ci+sono+momen/+in+cui+il+flusso+di+esecuzione+ deve+scegliere+tra+diverse+direzioni++ Ques/+sal<-sono+subordina/+al+verificarsi+di+ una+condizione-- che+puo +risultare+vera-o+falsa+ Si+parla+di+istruzioni-condizionali

30 Diagrammi+di+Flusso+ Istruzioni+condizionali+ Sì& No& Sì& No& Condizione+ Resto=0+?+ 25+

31 Selezione+(o+Condizione)+ if+(condizione)+then& +blocco+1+ Vero& Condizione+ FALSO& else& +blocco+2+ end_if& Blocco+1+ Blocco+2+ NOTA:& la& clausola& else& può& anche& essere& omessa!& 28+

32 Diagrammi di flusso Inizio Leggi x e y d x y Sì d > 0? No d = 0? Sì Scrivi x e y sono uguali Scrivi max è x Scrivi max è y No Fine 23+

33 Istruzione+Condizionale:++ Ripe<zione-(o-ciclo)- Si+consideri+la+preparazione+del+pranzo+seguendo+una+ riceaa+ Passo+fondamentale:+ripetere+più+volte+una+stessa+ operazione+ + Vero& Il+pollo+è++ coao?+ FALSO& Rosolare+con+vino+ 26+

34 Iterazione+(o+Ciclo)+ while+(condizione)+do+ +blocco+ Falso& Condizione+ Vero& end_while+ Blocco+ 29+

35 Esercitazione+su+PseudoCodice+ Scrivere+un+algoritmo+in+grado+di+calcolare+la+ somma+di+due+numeri+interi+ Scrivere+un+algoritmo+che+scambi+i+valori+di+ due+variabili+ Scrivere+un+algoritmo+che+determini+se+un+ numero+leao+in+input+è+pari+o+dispari- si-faccia-uso-dell istruzione-modulo-(%)- 21+

36 Esempio+ Scrivere+un+algoritmo+in+grado+di+calcolare+la+ somma+di+n+numeri+interi+ Scrivere+un+algoritmo+che+lem+N+numeri+ res/tuisca+in+output+il+max+e+il+min+ Scrivere+un+algoritmo+in+grado+di+calcolare++ n i 2 i=0 31+