Programmazione Procedurale in Linguaggio C++

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1 Programmazione Procedurale in Linguaggio C++ Strutture di Dati Parte 4 Conclusioni G. Mecca M. Samela Università della Basilicata Strutture di Dati: Conclusioni >> Sommario Sommario Ricapitolazione Alcune Tecniche Notevoli Verifica di Condizioni Locali Verifica di Condizioni Globali Tecniche Algoritmiche: Riassunto Un Altro Esempio: il FORTRAN Liste di Numeri Reali in FORTRAN 2

2 Strutture di Dati: Conclusioni >> Ricapitolazione Ricapitolazione Struttura di dati organizzazione delle variabili del programma per rappresentare i dati di un problema esistono strutture di dati notevoli, per cui le dichiarazioni e le operazioni sono note Esempio la lista con array e record 3 Strutture di Dati: Conclusioni >> Ricapitolazione Ricapitolazione Lista struttura matematica che consente di rappresentare collezioni di vario genere collezioni ordinate e non ordinate collezioni con duplicati e senza duplicati collezioni di dimensione variabile o fissa alto livello di flessibilità, che la rende adatta a molte applicazioni 4

3 Strutture di Dati: Conclusioni >> Ricapitolazione Ricapitolazione Rappresentazione della lista viene utilizzato un array di dimensione costante per contenere gli elementi viene utilizzato un indicatore di riempimento per tenere traccia dell occupazione dell array Scrittura delle operazioni problema 1: gestire l indicatore problema 2: verificare la correttezza 5 Alcune Tecniche Notevoli Nel programma sul lotto alcune tecniche notevoli verifica di condizioni su una collezione Verifica di condizioni due tipologie verifica di condizioni locali verifica di condizioni globali 6

4 Alcune Tecniche Notevoli Condizione locale condizione su un numero limitato di valori vicini della collezione es: la lista contiene almeno un numero superiore a 80 es: la lista contiene almeno un numero superiore al successivo es: la lista contiene almeno tre numeri consecutivi minori di 0 7 Alcune Tecniche Notevoli Condizione globale condizione su tutti i valori della collezione es: tutti i numeri sono compresi tra 1 e 90 es: tutti i numeri sono diversi tra di loro es: la lista contiene tre numeri negativi (in posizioni qualsiasi) Differenza con il caso precedente sembrerebbe che sia necessario esaminare tutti i valori contemporaneamente (?) 8

5 Verifica di Condizioni Locali Un Esempio verificare che la giocata contenga almeno un numero superiore a 80 Idea fino a prova contraria, non è soddisfatta analizzo con un ciclo i valori della giocata se trovo un numero che soddisfa, mi fermo e restituisco vero, altrimenti restituisco falso 9 Verifica di Condizioni Locali bool numerialti(lista giocata) { bool trovato; int i; trovato = false; i=0; fino a prova contraria la condizione non è soddisfatta while (!trovato && i<giocata.indicatore) { if (giocata.valori[i]>80) trovato = true; i++; return trovato; se trovo un valore > 80 la condizione è soddisfatta e il ciclo si ferma 10

6 Verifica di Condizioni Locali Nota condizione del ciclo while (!trovato && i<giocata.indicatore) {... la variabile booleana trovato viene usata come flag (bandiera) per comandare il ciclo Il ciclo si ferma se viene trovato un elemento > 80 (è inutile a questo punto guardare i successivi) gli elementi sono finiti 11 Verifica di Condizioni Locali Attenzione sarebbe stato possibile anche scrivere la funzione senza utilizzare il flag nel ciclo bool numerialti(lista giocata) { bool trovato; int i; trovato = false; for (i=0; i<giocata.indicatore; i++) if (giocata.valori[i]>80) trovato = true; return trovato; differenza con il caso precedente: gli elementi della lista vengono ispezionati tutti comunque; il codice è meno efficiente 12

7 Verifica di Condizioni Globali Apparentemente più complessa Due possibili tecniche Conteggio conto gli elementi che soddisfano la condizione e poi confronto il risultato con un numero di riferimento Riduzione mi riduco se possibile a verificare una condizione locale equivalente 13 Verifica di Condizioni Globali Conteggio es: la lista contiene almeno 3 numeri negativi conto i num.<0 e verifico se sono almeno 3 es: tutti i numeri sono compresi tra 1 e 90 conto i numeri tra 1 e 90 e confronto con l indicatore di riempimento Nota per contare devo sempre esaminare tutti gli elementi (utilizzo tipicamente un ciclo for) 14

8 Verifica di Condizioni Globali Riduzione idea: molto spesso una condizione globale è la negazione di una condizione locale es: tutti i numeri sono compresi tra 1 e 90 esiste almeno un numero <1 o >90 es: tutti i numeri sono diversi esiste almeno un numero che compare più volte nella lista posso quindi verificare la condizione locale 15 Verifica di Condizioni Globali Riduzione (continua) devo però ragionare al contrario: devo verificare se la condizione globale è violata fino a prova contraria, la condizione globale è soddisfatta (tutti i numeri sono tra 1 e 90) scandisco la lista, e se verifico che localmente la condizione è violata (c è un numero <1 oppure >90), vuol dire che la condizione non è soddisfatta 16

9 Verifica di Condizioni Globali bool valoriammessi(lista giocata) { bool ammessi; int i; ammessi = true; i=0; while (ammessi && i<giocata.indicatore) { if (giocata.valori[i]>90 giocata.valori[i]<1) ammessi = false; i++; return ammessi; fino a prova contraria la condizione globale è soddisfatta (tutti numeri ammessi) se trovo un valore che viola localmente la condizione, la condizione globale non è soddisfatta e il ciclo si ferma 17 Verifica di Condizioni Globali bool tuttidiversi(lista giocata) { bool diversi; int i; diversi = true; i=0; while (diversi && i<giocata.indicatore) { if(contaoccorrenze(giocata,giocata.valori[i])>1) diversi = false; i++; return diversi; fino a prova contraria la condizione globale è soddisfatta (tutti numeri diversi) se trovo un valore che viola localmente la condizione, la condizione globale non è soddisfatta e il ciclo si ferma 18

10 Tecniche Algoritmiche Notevoli In quest ultimo caso per la soluzione ho composto due tecniche algoritmiche notevoli a) verifica di condizione globale per riduzione b) conteggio delle occorrenze di un valore E una tecnica generale note le tecniche algoritmiche di base, le soluzioni si costruiscono componendole opportunamente (eventualm. variandole) 19 Punteggio della Giocata Problema date due liste, verificare quanti elementi della seconda sono contenuti nella prima Idea scandisco la seconda lista per ciascun elemento della giocata (giocata.valori[i]), verifico se è presente nella lista dei numeri estratti (estrazione) per farlo ho una funzione pronta (cercapos) 20

11 Punteggio della Giocata int valoricomuni(lista estrazione, lista giocata){ int conta, i; conta = 0; for (i=0; i<giocata.indicatore; i++) if (cercaposizione(estrazione, giocata.valori[i])!=-1) conta++; return conta; verifica se l i-esimo numero della giocata (giocata.valori[i]) è contenuto o meno nella lista dei numeri estratti (estrazione) 21 Strutture di Dati: Conclusioni >> Tecniche Algoritmiche Tecniche Algoritmiche: Riassunto Riassumiamo le tecniche viste somma con accumulatore conteggio con contatore uso dei flag per controllare un ciclo while ricerca del minimo ricerca del massimo verifica di condizioni locali e globali operazioni sulle liste (inserimenti, cancellazioni, ricerche) 22

12 Strutture di Dati: Conclusioni >> Tecniche Algoritmiche Tecniche Algoritmiche: Riassunto Utilizzo delle tecniche in fase di progetto dell algoritmo, procedo per decomposizioni utilizzo sottoprogrammi opportuni per eseguire le operazioni individuate ripeto il procedimento quando necessario cerco però di ridurmi, quando possibile, a tecniche note, e di riutilizzarne il codice il codice sperimentato consente risparmi 23 Strutture di Dati: Conclusioni >> FORTRAN Un Altro Esempio: il FORTRAN Come al solito le considerazioni fatte sulle strutture di dati valgono anche per la program. in FORTRAN anche in questo caso è possibile costruire strutture di dati (es: la lista) Differenza fondamentale in FORTRAN non esistono i record l array e l indicatore sono variabili separate >> gestionetemperature1f.for >> listadireali1f.for 24

13 Strutture di Dati: Conclusioni >> FORTRAN Un Altro Esempio: il FORTRAN subroutine leggi (dati, ind) implicit none real dati(100) integer ind integer i call leggiindic(ind) do i=1,ind write (*,*) '--Immetti il valore n.', i read (*,*) dati(i) end do return end 25 Strutture di Dati: Conclusioni >> FORTRAN Un Altro Esempio: il FORTRAN subroutine stampa (dati, ind) implicit none real dati(100) integer ind integer i if (ind.eq.0) then write (*,*) 'Lista vuota' else do i=1,ind write (*,22) '--Elem. n.', i, ':', dati(i) end do endif return end 26

14 Strutture di Dati: Conclusioni >> FORTRAN Un Altro Esempio: il FORTRAN program principale implicit none real dati(100) integer ind integer scelta logical continua, esito... continua=.true. do while (continua) call menupr(scelta) if (scelta.eq.0) then continua=.false. endif if (scelta.eq.1) then call leggi(dati, ind) write (*,*) '--- Operazione completata ---' endif if (scelta.eq.2) then call stampa(dati, ind) write (*,*) '--- Operazione completata ---' endif Strutture di Dati: Conclusioni >> Sommario Riassumendo Ricapitolazione Alcune Tecniche Notevoli Verifica di Condizioni Locali Verifica di Condizioni Globali Tecniche Algoritmiche: Riassunto Un Altro Esempio: il FORTRAN Liste di Numeri Reali in FORTRAN 28