La scrittura di un programma Modellizzazione del programma Scrittura del codice Esercizi. Sperimentazioni I. Alberto Garfagnini, Marco Mazzocco

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1 Sperimentazioni I Alberto Garfagnini, Marco Mazzocco Università degli studi di Padova 30 Ottobre 2013 La scrittura di un programma Modellizzazione programma Flowcharts Pseudocode Scrittura del codice Esercizi

2 The programming process Il processo di scrittura di un programma si articola nei seguenti punti: 1. Definire quello che un programma deve fare; 2. Visualizzare la fase di esecuzione del programma; 3. Utilizzare tools che permettono creare un modello del programma; 4. Verificare che il modello sia libero da errori di logica 5. Scrivere il programma sorgente 6. Compilare il programma 7. Correggere eventuali errori riscontrati in fase di compilazione 8. Linkare il programma e creare l eseguibile 9. Eseguire il programma e verificarne il funzionamento con parametri di test 10. Correggere eventuali errori rilevati in fase di esecuzione. Se necessario ripetere i punti Validare i risultati del programma È molto importante iniziare sempre con una corretta pianificazione. Example Definire scopo del programma Scrivere un programma che, dato il raggio, calcoli la lunghezza della circonferenza e l area del cerchio. Purpose Calcolare la lunghezza della circonferenza e l area del cerchio. Input Il raggio del cerchio, r. Processing Calcola la lunghezza della circonferenza 2π r e l area del cerchio, π r 2. Output Stampa un messaggio con area e lunghezza della circonferenza.

3 Visualizzare funzionalità del programma Prima di scrivere il programma bisogna visualizzare il suo funzionamento nella propria mente: immaginare quello che viene mostrato sullo schermo del computer mentre il programma funziona. Possibile soluzione: Inserire il raggio dei cerchio: 1 La lunghezza della circonferenza e : L area del cerchio e : Modellizzazione del programma Design tools comunemente utilizzati: 1. Diagrammi di gerarchia (hierarchy charts) 2. Diagrammi di flusso (flowcharts) 3. Pseudocodice (pseudocode) In seguito descriveremo brevemente i diagrammi di flusso e lo pseudocodice.

4 Flowchart symbols START o END del programma Direzione del flusso logico INPUT oppure OUTPUT Operazioni (esempio calcoli aritmetici) Decision or Branch Esempio di flowchart Ecco il flowchart del programma esempio. START END Inserire R Stampa AREA CIRC = 2πR Stampa CIRC AREA = πr R

5 Pseudocode Incrocio tra il linguaggio umano e un linguaggio di programmazione. Il programmatore si focalizza sugli step logici del programma senza preoccuparsi della sintassi o dei dettagli della programmazione. High Level Pseodocode Prendi il raggio Calcola la lunghezza della circonferenza Mostra la lunghezza della circonferenza Calcola l area del cerchio Mostra l area del cerchio Low Level Pseudocode Output "Inserisci raggio del cerchio:" Input raggio Calcola lunghezza circonferenza come 2 π r e salvala nella variabile circonferenza Output "Lunghezza della circonferenza:" Output il valore della circonferenza Calcola l area del cerchio come π r 2 e salvala nella variabile area Output "Area del cerchio:" Output il valore dell area La scrittura del codice Una volta verificato il modello del programma (flowchart o pseudocode) e corretto, si passa alla scrittura del codice in C++. #include <iostream> #include <cmath> int main( ) { using namespace std; cout << "Inserire Raggio: "; double raggio; cin >> raggio; double circ = 2. * M_PI * raggio; cout << "Circonferenza: " << circ << endl; double area = M_PI * raggio * raggio; cout << "Area: " << area << endl; return 0; }

6 Somma di interi Esercizi Scrivere un programma che chieda all utente di inserire due numeri interi, calcoli la loro somma e differenza e stampi i risultati sullo standard output. 1. Scrivere il diagramma di flusso del programma. 2. Tradurre lo schema in linguaggio C Compilare il programma e verificare il suo comportamento. Area di un rettangolo Scrivere un programma che calcoli l area di un rettangolo. 1. Individuare le fasi necessarie di INPUT e OUTPUT. 2. Scrivere un algoritmo in pseudocodice che implementa il programma. 3. Tradurre lo schema in linguaggio C Compilare il programma e verificare il suo comportamento. Moto di un proiettile Un cannone spara proiettili con una velocità inziale v = 300 m/s e deve colpire un bersaglio situato su un monte ad un altezza h = 10 3 m rispetto al cannone; la distanza d aria tra cannone e bersaglio è l = m. Trovare l angolo di alzo, α. v Le equazioni del moto del proiettile sono: x = v cos αt (1) y y = v sin αt 1 2 gt2 (2) α l h x Ricavando l equazione della traiettoria e ricordando che 1/ cos 2 = 1 + tan 2 si ottiene tan 2 α 2v 2 gx tan α + 2v 2 y gx = 0 (3)

7 Le soluzioni sono Se il discriminante Moto di un proiettile (2) tan α = v 2 gx ± = v 4 g 2 x 2 2v 2 y gx 2 1 (4) v 4 g 2 x 2 2v 2 y gx 2 1 (5) è positivo, un bersaglio può essere colpito con due diversi tiri, uno diretto (soluzione con il segno meno, cioè angolo minore) e l altro indiretto. Se = 0 esiste un unica soluzione tan α = v 2 /(gx). Nel caso < 0 il bersaglio non può essere colpito. Programma 3 Scrivere un programma che data l altezza del bersaglio e la distanza in linea d aria cannone-bersaglio, permetta di calcolare l angolo α. Programma 4 Scrivere un programma che calcoli l altezza massima y max raggiunta dal proiettile e la gittata dato l angolo di alzo del cannone, α. Esercizi per casa Scrivere un programma che stampa a video la dimensione di tutti i tipi semplici del linguaggio C++ Scrivere un programma che chiede all utilizzatore di inserire due istanti di tempo (con il formato ore, minuti e secondi) e calcola la differenza di tempo intercorsa stampandola sullo standard output in unità di ore, minuti e secondi.