Strutture di controllo in C. Strutture di controllo in C -- Flow Chart --

Transcript

1 -- Flow Chart -- Corso di Informatica A Vito Perrone 1 Indice Rappresentazione degli algoritmi tramite flow chart Istruzione La parte dichiarativa L I/O Primi esempi che girano 2

2 Codifica degli algoritmi Algoritmo formulato per essere comunicato tra esseri umani sintetico e intuitivo codificato in linguaggi informali o semi-formali (linguaggio naturale, diagrammi di flusso, ) Algoritmo formulato per essere eseguito automaticamente preciso ed eseguibile codificato in linguaggi comprensibili dagli esecutori automatici (linguaggio macchina o linguaggio di programmazione di alto livello) 3 Algoritmo = dati + istruzioni Dati Iniziali Algoritmo Dati Finali (soluzione) Composto da Dati Istruzioni che operano sui dati 4

3 Tipi di dati Dati e istruzioni 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 ) 5 Criteri di classificazione dei dati Visibilità da parte dell utente visibile (di ingresso o uscita) trasparente (dati temporanei di supporto) Variabilità nel tempo costanti variabili (acquisizione dall esterno o assegnazione) Struttura elementari (interi, alfanumerici, booleani, ) strutturati (array, matrici, ) 6

4 Operazioni elementari Operazioni aritmetiche e assegnamenti di valori a singole variabili Es. C (A + B) Condizioni sul valore di singole variabili se (A > B) allora altrimenti Lettura e scrittura di variabili Leggi A oppure Stampa B 7 Rappresentazione degli Algoritmi 1. Linguaggio naturale 2. Diagramma a blocchi 3. Pseudo codice 4. Linguaggio di programmazione 8

5 Rappresentare gli algoritmi Inizio Linguaggio naturale - Sollevare il ricevitore - Attendere il segnale di linea libera - Comporre il numero - Flow Chart Sì Lettura a e b c a b c> 0? No Passo P0 Passo P1 Passo P2 Scrittura max è a Scrittura max è b Pseudo codice Input A,B Tot 0 While A!=0 Do Output Tot Tot Tot + B A A 1 Linguaggio programmazione #include <stdo.h> Int main (void) Fine puts( ciao mondo! ); return Exit_success; 9 Diagrammi di flusso Inizio Fine Operazioni di ingresso/uscita Sì predicato No Elaborazione Selezione a due vie Sottoprogramma 10

6 Diagrammi di flusso I blocchi sono collegati fra loro da archi orientati. L arco identifica la sequenza delle operazioni La freccia identifica il flusso della esecuzione SI NO 11 Esempio Inizio Esempio: dati in ingresso due numeri A e B, si calcoli e stampi il maggiore. Sì Lettura a e b c a b c> 0? No Passo P0 Passo P1 Passo P2 Scrittura max è a Scrittura max è b Fine 12

7 Le strutture di controllo 13 Selezione semplice Sì blocco istruzioni test No 14

8 Selezione a due vie Sì test No blocco 1 blocco 2 15 Ciclo a condizione iniziale Sì blocco istruzioni test No 16

9 Ciclo a condizione finale blocco istruzioni Sì test No 17 Alcuni esempi di algoritmo 18

10 Esempio: il prodotto di due interi positivi Leggi W Leggi Y Somma W a se stesso Y volte Scrivi risultato 19 Prodotto di due interi positivi 1 Leggi W 2 Leggi Y 3 SP = 0 4 NS = Y 5 SP = SP + W 6 NS = NS NS = 0? Se NO: torna a 5 8 Z = SP 9 Scrivi Z Procedimento sequenziale Non ambiguo Formulazione generale Prevede tutti i casi (che succede se Y < 0?) 20

11 Strumenti per la descrizione degli algoritmi Semi-formali (specifiche iniziali, ancora intelligibili solo all essere umano) Formali (programmi da eseguire): linguaggi di programmazione 21 Linguaggi semi-formali pseudo-codice: IF A>0 THEN A=A+1 ELSE A=0 diagrammi di flusso (flow chart, schemi a blocchi): START PROCESS I/O END SI DECISION NO 22

12 Esempio Start Leggi N Calcolare e poi stampare la somma dei primi N numeri naturali SI S 0 I 1 S S+I I I+1 I > N? NO Scrivi S END 23 Esercizio L'esecutore deve leggere un intero N e restituire il fattoriale di questo numero, cioè il valore ottenuto da N x (N-1) x (N- 2) x x 1. Scrivere l algoritmo immaginando che i dati di ingresso siano sempre corretti (cioè sempre maggiori di zero). Modificare l algoritmo in modo da considerare anche la possibilità che siano inseriti valori inferiori a 1. 24

13 Diverse alternative (e.g. 7!) 1 * 2 = 2 2 * 3 = 6 6 * 4 = * 5 = * 6 = * 7 = 5040 Start 7 * 6 = * 5 = * 4 = * 3 = * 2 = 5040 Start Leggi N Leggi N P 1 I 1 P N NO Scrivi P End I < N SI I I + 1 P P * I NO Scrivi P End N > 2 SI N N - 1 P P * N 25 Tracciato dell esecuzione NO Scrivi P End Start Leggi N P 1 I 1 I < N SI I I + 1 P P * I Ipotizziamo di calcolare 4! T pos N I P note t 1?????? t 2 4???? t I < N t t I < N t t I < N t t I = N t t Attenzione: il valore iniziale non è 0!! Può non esserci oppure esserci ma non essere noto. 26

14 Le alternative sono diverse? Start Start Leggi N Leggi N P 1 I 1 P N NO I < N SI NO N > 2 SI Scrivi P I I + 1 P P * I Scrivi P N N - 1 P P * N End End Cosa succede se il dato in ingresso non rispetta le specifiche (N > 0)? Per esempio, che risultato restituisce l esecutore per N = 0? e per N = -4? N = 0 P = 1 N = -4 P = 1 N = 0 P = 0 N = -4 P = Come gestire le eccezioni Start Start Leggi N Leggi N NO P 1 I 1 I < N SI NO Scrivi Errore! N > 0 SI P 1 I 1 Scrivi P End I I + 1 P P * I NO Scrivi P I < N SI I I + 1 P P * I Algoritmo per il caso normale. Come lo modifico per gestire anche i casi che non erano stati previsti? End 28

15 -- Sintassi in C -- Corso di Informatica A Vito Perrone 29 Il ciclo while Contatore = 0; scanf (" %c", &Dato); Testo[Contatore] = Dato; while (Dato!= '%' && Contatore < LunghezzaMassima) Contatore = Contatore + 1; scanf (" %c", &Dato); Testo[Contatore] = Dato; if (Contatore == LunghezzaMassima && Dato!= '%') printf ("La sequenza è troppo lunga"); 30

16 Il ciclo do-while Contatore = 0; do scanf (" %c", &Dato); Testo[Contatore] = Dato; Contatore = Contatore + 1; while (Dato!= '%' && Contatore < LunghezzaMassima); if (Contatore == LunghezzaMassima && Dato!= '%') printf ("La sequenza è troppo lunga"); 31 Istruzioni cicliche: il ciclo for Invece di: VariabileDiConteggio = ValoreIniziale; while (VariabileDiConteggio <= ValoreFinale) [Sequenza di istruzioni da ripetere]; VariabileDiConteggio = VariabileDiConteggio + 1; Si può usare: for ( VariabileDiConteggio = ValoreIniziale; VariabileDiConteggio <= ValoreFinale; VariabileDiConteggio = Variabile di Conteggio + 1) [Sequenza di istruzioni da ripetere]; 32

17 Il ciclo for (2) /* Programma InvertiSequenza */ #include <stdio.h> #define LunghezzaSequenza 100 void main () int Contatore; int Memorizzazione[LunghezzaSequenza]; for (Contatore = 0; Contatore < LunghezzaSequenza; Contatore++) scanf ("%d", &Memorizzazione[Contatore]); for (Contatore = LunghezzaSequenza 1; Contatore >= 0; Contatore ) printf ("%d", Memorizzazione[Contatore]); 33 Il ciclo for (3) /* Programma ContaCaratteri */ #include <stdio.h> #define DimVettoreFrequenze 123 void main () char Dato, Cursore; int FrequenzaCaratteri[DimVettoreFrequenze]; /* Inizializzazione dell'array di conteggio FrequenzaCaratteri. Vengono prese in considerazione solo le lettere dell'alfabeto, poiché il programma viene applicato a un testo costituito da parole */ for (Cursore = 'A'; Cursore <= 'Z'; Cursore++) FrequenzaCaratteri[Cursore] = 0; for (Cursore = 'a'; Cursore <= 'z'; Cursore++) FrequenzaCaratteri[Cursore] = 0; scanf (" %c", &Dato); /* Inizia la lettura del testo */ 34

18 Il ciclo for (4) /* Inizia la lettura del testo */ while (Dato!= '#') /* Se il dato letto è uno spazio esso deve essere semplicemente ignorato */ if (!(Dato == ' ')) /* Si verifica che il dato letto sia una lettera dell'alfabeto e non altro carattere non ammesso */ if (Dato < 'A' Dato > 'z' (Dato > 'Z' && Dato < 'a')) printf ("Il testo contiene dei caratteri non ammessi"); else FrequenzaCaratteri[Dato] = FrequenzaCaratteri[Dato] + 1; scanf (" %c", &Dato); 35 Il ciclo for (5) /* Stampa dei totali delle lettere maiuscole */ for (Cursore = 'A'; Cursore <= 'Z'; Cursore++) printf ("Il numero di volte in cui il carattere %c compare nel testo è: %d\n", Cursore, FrequenzaCaratteri[Cursore]); /* Stampa dei totali delle lettere minuscole */ for (Cursore = 'a'; Cursore <= 'z'; Cursore++) printf ("Il numero di volte in cui il carattere %c compare nel testo è: %d\n", Cursore, FrequenzaCaratteri[Cursore]); 36

19 Istruzioni di selezione: il costrutto switch (1) switch (CarattereLetto) case 'A': case 'G': case 'H': printf ("Il carattere letto è A o G o H\n"); break; case 'F' : printf ("Il carattere letto è F\n"); break; 37 Il costrutto switch (2) switch (CarattereLetto) case 'A': case 'G': case 'H': printf ("Il carattere letto è A o G o H\n"); break; case 'F': printf ("Il carattere letto è F\n"); break; default: printf ("il carattere letto è sbagliato\n"); break; 38

20 Il costrutto switch (3) switch (Dipendente.Qualifica) casecapoprogetto: Dipendente.Retribuzione = (Dipendente.Retribuzione * 11) / 10; break; casevenditore: Dipendente.Retribuzione = (Dipendente.Retribuzione * 12) / 10; break; casesegretario: Dipendente.Retribuzione = break; (Dipendente.Retribuzione * 12) / 10; 39 Il costrutto switch (4) nome */ /* Programma Melodia dal tuo char C; int resto; printf ("Inserisci il primo carattere del tuo nome\n"); scanf (" %c", &C); while (C!= '#') resto = C % 7; switch (resto) case 0: printf ("Il carattere %c corrisponde alla nota 'do'\n", C); break; case 1: printf ("Il carattere %c corrisponde alla nota 're'\n", C); break; case 6: printf ("Il carattere %c corrisponde alla nota 'si'\n", C); break; printf ("Inserisci il prossimo carattere del tuo nome # termina il programma"); scanf (" %c", &C); 40

21 Le istruzioni break e continue (1) /* Ciclo infinito */ while (true) scanf ("%d%d", &x, &y); if (x == 0) /* Esce dal ciclo di lettura se x è uguale a 0 */ break; printf ("%f\n", x/y); /* break provoca l'esecuzione dell'istruzione che segue questo commento */ 41 Le istruzioni break e continue (2) /* Codice che elabora tutti i caratteri eccetto le lettere minuscole e maiuscole */ for (i = 0; i < NumDati; i++) scanf (" %c", &Dato); if ((Dato >= 'A' && Dato <= 'Z') (Dato >= 'a' && Dato <= 'z')) continue; /* Istruzioni che elaborano gli altri caratteri */... /* continue trasferisce qui il controllo perché possa iniziare la prossima iterazione del ciclo. È importante notare che i++ viene eseguita anche in questo caso */ 42

22 L istruzione goto scanf ("%d"%d", &x, &y); if (y == 0) goto error; printf ("%f\n", x/y);... error: printf ("y non può essere uguale a 0\n"); Alcuni esercizi -- Corso di Informatica A Vito Perrone 44

23 Un metodo per scrivere programmi (Top-Down) 1/4 Esempio: Si leggano sequenze di gruppi di naturali; ciascun gruppo è separato dal successivo dal numero 0 L ultimo gruppo è terminato da -1 Si stampino in uscita sequenze di naturali che rappresentano le somme dei valori dei singoli gruppi 45 Un metodo per scrivere programmi (Top-Down) 2/4 Prima iterazione cerca gruppo; while (esiste un gruppo) calcola sommatoria; stampa sommatoria; passa a prossimo gruppo; Seconda iterazione int i; scanf( %d, &i); while (i!= -1) /*Esiste un gruppo*/ calcola sommatoria; stampa sommatoria; passa a prox. gruppo; 46

24 Un metodo per scrivere programmi (Top-Down) 3/4 Terza iterazione int i; int sum; scanf( %d, &i); while (i!= -1) /*Esiste un gruppo*/ sum=0; accumula sommatoria gruppo attuale printf ( %d \n, sum); passa al prossimo gruppo; Quarta iterazione int i; int sum; scanf( %d, &i); while (i!= -1) sum=0; while (i!=0 && i!= -1) /*Gruppo non finito: i!=0 && i!= -1*/ sum = sum+i; /*accumula sommatoria gruppo attuale*/ scanf ( %d, &i); printf ( %d \n, sum); if (i!= -1) scanf ( %d, &i); /* se i!=-1 passa al prossimo gruppo */ 47 Un metodo per scrivere programmi (Top-Down) 4/4 Generalizziamo il metodo: Il programma viene derivato per passi successivi di raffinamenti Viene scritto ad ogni passo in un misto di C e linguaggio naturale (pseudo-codice) Alla fine del processo di raffinamenti risulta scritto in C ed è eseguibile I passi scritti in linguaggio naturale e raffinati al passo successivo possono diventare commenti 48

25 While e conversione di tipo #include <stdio.h> main() /*legge un carattere e ne stampa il valore ASCII se è lettera minuscola; se no termina*/ char c; int i; printf( scrivi un carattere minuscolo (maiuscolo per terminare)\n ); scanf ( %c, &c); while (c>= a && c<= z ) i=c; printf( valore ASCII per %c risulta %d, c, i); printf( scrivi un carattere minuscolo (maiuscolo per terminare)\n ); scanf ( %c, &c); 49 Esercizio L'esecutore deve leggere un numero N indicato da un utente esterno e deve poi calcolare ed infine stampare la somma di tutti i numeri compresi tra 0 e N. Si presti attenzione al fatto che il numero indicato dall'utente può essere positivo, negativo e, al limite, anche uguale a zero. Per esempio, se il numero indicato dall'utente esterno fosse 5, il risultato generato dall'esecutore dovrebbe essere 15 (che corrisponde a ); se fosse invece -7, il risultato dovrebbe essere -28 (che corrisponde a (-1)+(-2)+(-3)+(-4)+(-5)+(-6)+(-7)). 50

26 Esercizio L'esecutore deve leggere una sequenza di numeri naturali (i.e. interi positivi strettamente maggiori di zero) e calcolarne (per poi stamparlo) il minimo. La sequenza si interrompe non appena viene introdotto un numero negativo oppure uguale a zero. Per esempio, data la sequenza 5, 1, 2, 3, 4, - 5, il risultato dovrebbe essere: Il valore minimo è Esercizio L'esecutore deve leggere una sequenza di numeri naturali (i.e. interi positivi strettamente maggiori di zero) e calcolarne (per poi stamparli) il massimo, il minimo e la media di questa sequenza. La sequenza si interrompe non appena viene introdotto un numero negativo oppure uguale a zero. Per esempio, data la sequenza 5, 1, 2, 3, 4, - 5, il risultato dovrebbe essere: Il massimo è 5, il minimo è 1, la media è 3 52

27 Esercizio L'esecutore deve leggere un numero N indicato da un utente esterno, questo numero indica la lunghezza della sequenza di numeri che vengono poi inseriti dallo stesso utente (per esempio, se un utente vuole inserire 20 numeri, prima indica il numero 20, poi specifica i 20 numeri che compongono la sua sequenza, in questo modo egli introdurrà 21 numeri). Di questi numeri, l'esecutore deve calcolare e poi stampare il massimo, il minimo e la media. Per esempio, data la sequenza 5, 1, 2, 3, 4, -5, il risultato dovrebbe essere: "massimo = 4, minimo = -5, media = 1" 53 Esercizio L'esecutore deve leggere un intero che rappresenta l'anno, e stampare la scritta true se l anno in esame è bisestile la scritta false se l anno non è bisestile. Si ricordi che un anno è bisestile se: è divisibile per 4 ma non per 100 oppure se è divisibile per 400. Per esempio 1900 e 2100 non sono anni bisestili, mentre 1996 e 2000 lo sono. 54

28 Esercizio L'esecutore deve leggere tre numeri interi che rappresentano una data in termini di giorno, mese e anno, e deve stampare il numero di giorni trascorsi dall'inizio dell'anno. Scrivere l algoritmo immaginando che i dati di ingresso siano sempre corretti. 55