Corso Informatica di Base. Flow Chart

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1 Corso Informatica di Base Flow Chart

2 Abbiamo detto Che.. INFORMATICA: scienza e tecnica che tratta l'elaborazione automatica dei dati e dei procedimenti di calcolo CALCOLATORE O ELABORATORE ELETTRONICO: macchina elettronica in grado di manipolare automaticamente informazioni, eseguendo operazioni su dati forniti in ingresso (input), per ottenere dei risultati emessi come dati in uscita (output) PROGRAMMA: insieme di istruzioni che possono essere eseguite da un elaboratore elettronico. PROGRAMMATORE: Si occupa di realizzare operativamente le applicazioni, scrivendo le istruzioni sotto forma di linee di codice basate su specifici linguaggi di programmazione.

3 Modello di Computer (semplificato) Dati In Ingresso Dati in Uscita Elaborazione dei Dati

4 Informatica Secondo la ACM (Association for Computing Machinery) L Informatica è lo Studio sistematico degli algoritmi che descrivono e trasformano l Informazione: la loro teoria, analisi, progetto, efficienza, realizzazione e applicazione.

5 Risoluzione di un Problema Problema L uomo descrive l algoritmo che la macchina deve seguire per risolvere il problema (ad esempio con i Diagrammi di flusso) Algoritmo Programma Linguaggio Macchina La descrizione viene tradotta in Linguaggio di alto livello (ad esempio il linguaggio C) Il programma di alto livello viene tradotto in linguaggio Macchina, ovvero codice binario (ad esempio dal compilatore) Input Macchina Output

6 Esempi di Algoritmi Ricetta per cucinare gli spaghetti Metti l acqua nella pentola Fai bollire l acqua Metti la pasta nell acqua Aggiungi un po di sale Attendi 6 minuti Scola la pasta

7 Esempi di Algoritmi Verifica se un numero è pari o dispari Prendi il numero Calcola il resto della divisione intera del numero per 2 Se il resto è zero Allora il numero è pari Altrimenti il numero è dispari

8 Algoritmi Con il termine algoritmo si intende, in genere, un metodo per la risoluzione di problemi utilizzando un numero finito di passi. Da questa definizione si evincono le quattro proprietà fondamentali dell'algoritmo: la sequenza di istruzioni deve essere finita (finitezza); essa deve portare ad un risultato (effettività); le istruzioni devono essere eseguibili materialmente (realizzabilità); le istruzioni devono essere espresse in modo non ambiguo (non ambiguità).

9 Caratteristiche di un algoritmo Azioni eseguibili e non ambigue Non sono ammessi un pò e a piacere, che non sono termini adatti ad una macchina Deterministico Fatto un passo, il successivo è uno ed uno solo, ben determinato. Alternative sono possibili, ma la scelta deve essere unica Numero finito di passi Terminazione L esecuzione prima o poi deve finire e produrre un risultato in tempo finito Osservazione: la 3 non implica la 4

10 Esempio di non terminazione Si consideri il numero N Scrivere N Scrivere il numero successivo ad N Ripetere il passo precedente

11 Esempio di non terminazione Trova il più grande numero primo. Non esiste un programma che riesce a dare una risposta in tempo finito (Numero finito di passi)

12 Tutti i problemi sono risolvibili??? No.. Un problema risolvibile con un algoritmo si dice computabile

13 Risoluzione di un problema Generalmente la risoluzione di un problema consiste nel prendere alcuni dati iniziali (input) relativi al problema e nel fornire un risultato (output) che risolve quest ultimo. Algoritmo Input Esecutore Output

14 Non è così Facile Per scrivere la giusta sequenza di passi bisogna essere un bravo cuoco! Preparare gli Spaghetti: Ingredienti (acqua, Sale, Spaghetti) Eseguire la ricetta Servire gli Spaghetti

15 Codifica dell Algoritmo Affinchè una macchina riesca a comprendere ed eseguire i passi specificati da un algoritmo, quest ultimo deve essere prima codificato in un opportuno programma scritto in un linguaggio ad alto livello (che verrà successivamente compilato/interpretato) Algoritmo Traduzione Programma

16 Rappresentazione degli algoritmi E necessario far riferimento a dei formalismi che: non introducano ambiguità siano universalmente riconosciuti ed interpretati allo stesso modo da un generico esecutore permettano di rappresentare in modo efficace un algoritmo Costituiscano un utile strumento per poi poter passare alla fase di codifica in un linguaggio di programmazione

17 Rappresentazione degli algoritmi 1. Rappresentazione grafica Diagrammi a blocchi / Flow Chart 2. Rappresentazione testuale Notazione Lineare Strutturata / PseudoCodice

18 Algoritmi: operazioni base Le operazioni primarie sono: Trasferimento di informazioni (istruzioni di I/O) lettura dati, scrittura risultati, visualizzazione dati intermedi Esecuzione di calcoli (valutazione espressioni) Istruzioni di assegnamento Strutture di controllo (che modificano il flusso sequenziale di esecuzione delle operazioni)

19 Diagrammi di Flusso I diagrammi a blocchi (detti anche diagrammi di flusso) sono un linguaggio di modellazione grafico per rappresentare algoritmi (in senso lato). Esso consente di descrivere le differenti operazioni sotto forma di uno schema in cui le diverse fasi del processo e le differenti condizioni che devono essere rispettate vengono rappresentati da simboli grafici detti blocchi elementari. I blocchi sono collegati tra loro tramite frecce che indicano la cronologia.

20 Diagrammi di Flusso Ogni azione elementare è rappresentata da un blocco. Esistono 5 tipi di blocchi elementari: Blocco iniziale Blocco finale Blocco Elaborazione Blocco Controllo Blocco I/O

21 Istruzioni di I/O lettura di dati in input scrittura dei risultati in output

22 Connettori I singoli diagrammi devono essere uniti tramite i connettori. L esecuzione delle istruzioni deve essere fatta sequenzialmente, ovvero seguendo i connettori. Quando si scrive l algoritmo bisogna fare molta attenzione alla direzione del flusso di esecuzione.

23 Istruzione di Assegnamento Concetto di variabile Identificata da un etichetta / identificatore simbolico Può essere comodo pensare alla variabile come ad un contenitore in cui possiamo memorizzare o reperire dei dati utilizzati durante il calcolo L istruzione di assegnamento permette di assegnare un valore ad una variabile

24 Istruzione di Assegnamento Una variabile numerica è una entità caratterizzata da Un nome Un valore (contenuto) Può cambiare nel tempo Una costante numerica è una entità caratterizzata da Un nome Un valore (contenuto) Non può cambiare nel tempo

25 Istruzione di Assegnamento A = 5 Alla Variabile A assegno il valore 5

26 Espressione Un espressione è una combinazione di operatori aritmetici, costanti e variabili che può essere calcolata generando un singolo valore numerico Es: X+1 X+(Y*5)

27 Istruzione di Assegnamento Istruzione di assegnamento: Variabile Espressione X 5 Y X+4 X = 5 Y=X+4 Assegno alla Variabile x il valore 5 La Variabile Y conterrà il valore della somma tra il numero 4 ed il valore assegnato alla variabile X

28 Esempio Descrivere mediante diagrammi di flusso, un algoritmo che calcoli la somma di due numeri letti in input

29 Diagramma di flusso: Somma Inizio Z X + Y Leggi X Scrivi Z Leggi Y Fine

30 Esempio 2 Descrivere, mediante diagrammi di flusso, un algoritmo che scambi i valori di due variabili lette in input.

31 Diagramma di flusso: Scambio Inizio Aux Y Scrivi Y Leggi X Y X Scrivi X Leggi Y X Aux Fine

32 Flusso di esecuzione Si possono avere casi in cui nel flusso di esecuzione si deve scegliere tra diverse direzioni La direzione da scegliere è subordinata al verificarsi di una condizione La condizione può assumere due stati: Vero Falso In questi casi si parla di istruzione condizionale

33 Strutture di controllo Tutti gli algoritmi devono adattarsi ad una classe di problemi per essere applicati al mondo reale e le operazioni da effettuare per raggiungere la soluzione spesso differiscono a seconda dei casi che si presentano. Per questo esistono delle particolari strutture del linguaggio che permettono di controllare il flusso di esecuzione (quindi delle operazioni), ovvero di eseguire una certa serie di istruzioni anche piu' volte nel momento in cui si verifica di una serie di condizioni. Queste strutture sono assolutamente indispensabili, infatti non esiste un linguaggio di programmazione in cui non e' possibile controllare il flusso del processo.

34 Strutture di controllo Quasi la totalità dei programmi ha la necessità di svolgere alcune istruzioni o compiere determinate operazioni (oppure evitare di compiere alcune operazioni) a seconda dei dati di partenza. Per esempio un programma che esegue una divisione tra due numeri a / b dovrà evitare di compiere l'effettiva operazione aritmetica se il dato b = 0. Per questo in tutti i linguaggi di programmazione esistono dei particolari costrutti che generalmente permettono di: - Scegliere se eseguire o meno una certa porzione di codice, oppure - Eseguire più volte una certa parte di codice.

35 Strutture di controllo

36 Istruzioni Condizionali La selezione (o scelta) permette a un programma di proseguire secondo uno tra due (o più) flussi di istruzioni alternative, a seconda del risultato di un test o del verificarsi di una condizione. L iterazione (o ciclo, o loop) consiste nella ripetizione di una o più istruzioni, e si può ottenere collegando il flusso in uscita da un blocco con il flusso in entrata nel blocco stesso o in uno precedente. In tal modo si possono eseguire compiti ripetitivi senza specificare uno per uno un gran numero di singoli passi, ma scrivendo per esempio un istruzione del tipo: esegui il prossimo passo volte.

37 Istruzioni Condizionali Selezione binaria. Nella selezione il test o la condizione sono tipicamente costituiti da una variabile logica, scritta dentro il simbolo di decisione, (blocco controllo)dal quale escono due frecce. Queste indicano le possibili azioni da compiersi a seconda del valore della variabile, come mostra la figura.

38 Istruzioni Condizionali Si può anche volere compiere una certa azione se il test o la condizione hanno un valore vero, e nessuna azione nel caso contrario.

39 Esempio Descrivere mediante diagramma di flusso,un algoritmo che determini il massimo tra due numeri letti in input

40 Diagramma di Flusso: Max Inizi X>Y Vero Scrivi X Leggi X Falso Scrivi Y Leggi Y Fine

41 Struttura IF-ELSE L istruzione condizionale if-else è costruita per scegliere l esecuzione di un istruzione in alternativa a un altra a seconda del valore assunto da una data condizione. if (condizione) { operazione } L'operazione può anche non essere racchiusa tra parentesi graffe. Vediamo un semplice esempio. if ($a==5) { echo "La variabile a vale 5"; } In questo caso verrà stampata la stringa "La variabile a vale 5" solo quando $a sarà uguale a 5.

42 Struttura IF-ELSE Abbiamo introdotto il controllore else: aggiunge la possibilità di eseguire un'istruzione alternativa nel caso la condizione non sia vera. if (condizione) { operazione1 } else { operazione2 } Vediamo ora di applicare tutti i casi finora visti, utilizzando l'annidamento di più if: l'importante è ricordarsi di chiudere sempre una condizione che si è aperta. if ($a>$b) { echo "a è maggiore di b"; } else { if ($a<$b) { echo "a è minore di b"; } else { if ($a == $b) { echo "a è uguale di b"; } }}

43 Strutture di Controllo Iterattive Le strutture di controllo "iterative" consentono di specificare che una data istruzione o un dato blocco di istruzioni devono essere eseguiti ripetutamente. Esse vengono anche dette cicli. Ogni struttura di controllo di questo tipo deve consentire di specificare sotto quali condizioni l'iterazione (ripetizione) di tali istruzioni debba terminare, ovvero la condizione di terminazione del ciclo oppure, equivalentemente, la condizione di permanenza nel ciclo.

44 Struttura While Il ciclo while (mentre, o fintantoché) è indicato quando la condizione di permanenza in un ciclo è una generica condizione booleana, indipendente dal numero di iterazioni eseguite. Le forme tradizionali di ciclo while possono essere parafrasate come "ripeti (il codice controllato) fintantoché resta vera la condizione C". Un esempio tipico è la lettura di dati da un file di cui non si conosca a priori la dimensione; esso potrebbe assumere la forma "leggi il prossimo dato finché non incontri la fine del file".

45 Struttura While Vediamo un semplice esempio: $i=1; while ($i <= 10) { echo $i; $i++; } Questo ciclo continua ad incrementare la variabile $i fino a quando non sarà uguale a 10 ed ogni volta stampa il suo valore. In pratica verrà stampata la stringa " ".

46 Struttura Do-While Un modo alternativo per eseguire la stessa cosa sarà ricorrere al ciclo do..while. L'unica differenza è che il valore della condizione viene controllato alla fine del ciclo e non all'inizio. In pratica la prima operazione viene sempre eseguita, sia che la condizione sia vera o falsa. do { operazione } while ( condizione ) Vediamo l'esempio: $i=1; do { echo $i; $i++; } while ($i <= 10)

47 Strutture Dati Una struttura dati è un'entità usata per organizzare un insieme di dati all'interno della memoria del computer, ed eventualmente per memorizzarli in una memoria di massa. La scelta delle strutture dati da utilizzare è strettamente legata a quella degli algoritmi. La struttura dati è un metodo di organizzazione dei dati, quindi prescinde dai dati effettivamente contenuti. Ciascun linguaggio di programmazione offre strumenti, più o meno sofisticati, per definire strutture dati, ovvero aggregare dati di tipo omogeneo o eterogeneo.

48 Gli Array Un array è una struttura dati omogenea, che contiene un numero finito di elementi dello stesso tipo, ad esempio un vettore di 10 interi. Questi elementi sono individuati attraverso un indice numerico, che tipicamente va da 0 al numero massimo di elementi meno uno. La dimensione del vettore deve essere dichiarata al momento della sua creazione. Vettori di dimensione diversa costituiscono tipi di dati diversi. Gli elementi dell'array (le variabili che lo costituiscono) sono identificate dallo stesso nome dell'array e da uno o più indici, che indicano la posizione dell'elemento all'intero del vettore o della matrice.

49 Gli Array Array monodimensionale: Un array ad una dimensione è costituito da un insieme finito di elementi omogenei in corrispondenza biunivoca con un insieme di indici. Array bidimensionale può essere considerato un array di array monodimensionali cioè ogni componente dell array è esso stesso un array L accesso ad ogni componente di un array bidimensionale si ha tramite una coppia di indici (i,j) Il primo indice si riferisce alla riga ed il secondo alla colonna

50 Gli Array Array Monodimensionale X X[0] X[1] X[2] X[3] X[4] X[5] X[6] X[7] Array Bidimensionale A R I G H E COLONNE A[0][0] A[0][1] A[0][2] A[0][3] A[0][4] A[1][0] A[1][1] A[1][2] A[1][3] A[1][4] A[2][0] A[2][1] A[2][2] A[2][3]

51 Gli Array Essi godono delle seguenti proprietà: Gli array sono uno dei tipi di dato strutturato Sono composti da elementi omogenei Ogni elemento è identificato all interno del vettore da un numero d ordine detto anche indice dell elemento E possibile riempire o leggere una sola posizione per volta Il numero degli elementi è detto dimensione o lunghezza del vettore

52 Gli Array Ad esempio, pensiamo di voler memorizzare i nomi dei giorni della settimana all'interno dell'array di tipo stringa chiamato giorno; avremo la seguente struttura: $giorno[0] = "lunedi'" $giorno[1] = "martedi'" $giorno[2] = "mercoledi'" $giorno[3] = "giovedi'" $giorno[4] = "venerdi'" $giorno[5] = "sabato" $giorno[6] = "domenica"

53 Esercizi sugli array Array