Informatica ALGORITMI E LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE. Francesco Tura. F. Tura

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1 Informatica ALGORITMI E LINGUAGGI DI PROGRAMMAZIONE Francesco Tura [email protected] 1

2 Lo strumento dell informatico: ELABORATORE ELETTRONICO [= calcolatore = computer] Macchina multifunzionale Macchina per l elaborazione dell informazione guidata dal software 2

3 Problemi di elaborazione dell informazione problemi di gestione dell informazione -rappresentazione -aggiornamento -reperimento es. (reperimento): trovare il numero telefonico di una determinata persona problemi di manipolazione dell informazione es. calcolare il costo totale di un certo numero di prodotti 3

4 Problemi di elaborazione dell informazione Creazione del software (programmi) necessario ALGORITMI Un problema di elaborazione dell informazione si risolve elaborando un algoritmo ALGORITMO Sequenza di passi da compiere per ottenere la risoluzione [dati di output] di un certo problema di elaborazione dell informazione a partire da una determinata situazione iniziale [= dati iniziali] 4

5 Esempio di algoritmo per la risoluzione di un problema di elaborazione (reperimento) dell informazione Ricerca di numero telefonico corrispondente a una persona PASSO 1. Apri l elenco telefonico alla prima pagina e vai sulla prima riga PASSO 2. Leggi il nominativo indicato PASSO 3. Confronta il nominativo indicato con quello cercato: i nominativi coincidono? Se sì, vai al passo successivo, se no, passa alla riga successiva e ritorna al Passo 2 PASSO 4. Leggi il numero di telefono corrispondente al nominativo indicato -> soluzione del problema NB: L esempio riporta a solo scopo illustrativo un algoritmo molto poco efficiente, in quanto non sfrutta il fatto che i nominativi sull elenco telefonico compaiono in ordine alfabetico 5

6 Formulazioni di un algoritmo DIAGRAMMA DI FLUSSO <=> formulazione di un algoritmo in formalismo grafico (ove ai passi dell algoritmo corrispondono i nodi del diagramma) PROGRAMMA <=> formulazione di un algoritmo in un linguaggio di programmazione (ove ai passi dell algoritmo corrispondono le istruzioni del programma) 6

7 Fasi della progettazione del software 1. Studio del problema (dati iniziali e dati di output da ottenere) 2. Definizione dell algoritmo di risoluzione del problema [= analisi di fattibilità] 3. Formulazione dell algoritmo in diagramma di flusso 4. Traduzione del diagramma di flusso in linguaggio di programmazione creazione di un programma 7

8 Diagramma di flusso (flow chart) Formalismo grafico per esprimere un algoritmo È composto da: Nodi figure geometriche contenenti stringhe di testo Archi linee che collegano i nodi dotate di frecce per indicarne la direzione di collegamento 8

9 Diagramma di flusso Nodi Ciascun nodo del diagramma di flusso contiene una stringa la quale esprime l azione che deve essere eseguita quando durante l esecuzione dell algoritmo, si incontra quel nodo Le azioni vengono eseguite utilizzando tra l altro delle variabili VARIABILE nome simbolico che rappresenta un valore che può variare durante l esecuzione dell algoritmo 9

10 Diagramma di flusso Archi Gli archi sono i tratti di congiunzione tra i nodi, e sono dotati di una freccia la quale indica la direzione di proseguimento dell algoritmo 10

11 Diagramma di flusso Tipi di nodi START inizio dell algoritmo STOP fine dell algoritmo assegnazione 11

12 Diagramma di flusso Tipi di nodi lettura dati in input scrittura dati in output S N test booleano (confronto) 12

13 Diagramma di flusso Tipi di azioni Assegnazione azione mediante la quale viene assegnato un valore ad una variabile Il valore assegnato diviene valore corrente della variabile e resta tale finché una successiva assegnazione non cambi il valore stesso A 5 esempio 1: assegnazione alla variabile A del valore 5 13

14 Diagramma di flusso Tipi di azioni: assegnazione A B esempio 2: assegnazione alla variabile A del valore corrente della variabile B A B + 1 esempio 3: assegnazione alla variabile A del valore corrente della variabile B incrementato di 1 14

15 Diagramma di flusso Tipi di azioni: assegnazione In generale una assegnazione ha la seguente forma: VARIABILE ESPRESSIONE ARITMETICA A A + 1 esempio 4: assegnazione il cui risultato è quello di incrementare il valore corrente della variabile A 15

16 Diagramma di flusso Tipi di azioni Lettura da input azione mediante la quale viene assegnato ad una variabile un valore specificato dall esterno La variabile viene cioè associata ad un dato di input A esempio: alla variabile A viene assegnato il valore fornito in input 16

17 Diagramma di flusso Tipi di azioni Scrittura in output azione mediante la quale viene restituito all esterno il valore corrente di una variabile Il valore della variabile diviene un risultato di output C esempio: il valore corrente della variabile C viene restituito in output 17

18 Diagramma di flusso Tipi di azioni Test booleano azione mediante la quale viene effettuato un confronto (test) di tipo logico tra due variabili o - più in generale - tra due espressioni aritmetiche: il risultato può essere vero o falso S N In caso di risultato affermativo (vero) del test viene seguita la freccia uscente dal vertice del rombo marcato da S, in caso di risultato negativo (falso) viene seguita la freccia uscente dal vertice del rombo marcato da N 18

19 Diagramma di flusso Tipi di azioni: test booleano Possono essere effettuati 6 tipi di confronto: UGUALE = DIVERSO MINORE < MAGGIORE > MINORE O UGUALE MAGGIORE O UGUALE 19

20 Diagramma di flusso Tipi di azioni: test booleano S A 5 N esempio 1: il risultato del confronto sarà vero se il valore corrente della variabile A è diverso da 5 S A B + 3 N esempio 2: il risultato del confronto sarà vero se il valore corrente della variabile A è maggiore o uguale a quello della variabile B incrementato di 3 20

21 Diagramma di flusso Esempi di algoritmi elementari START A Problema n. 1. Dati 2 numeri, calcolare la loro somma B C A + B C STOP 21

22 Diagramma di flusso - Esempi di algoritmi elementari Problema n. 2. Dati N numeri, calcolare la loro somma 22

23 Linguaggi di Programmazione Passo successivo nella creazione di un programma: Traduzione del diagramma di flusso in un linguaggio di programmazione di alto livello Programmatore Computer Linguaggio di alto livello Programma Compilatore o Interprete Linguaggio Macchina 23

24 Linguaggi di programmazione Linguaggio di alto livello È quello in cui l utente programmatore scrive il programma Usa termini comprensibili dall uomo Esempi: Pascal Fortran Basic C Prolog HTML CODICE SORGENTE Programma [= serie di istruzioni] scritto in linguaggio di alto livello 24

25 Linguaggi di programmazione Linguaggio macchina È quello interpretabile da parte della CPU del computer È costituito da una serie di cifre binarie (bit) suddivise in gruppi di 8 cifre (byte) Varia a seconda del tipo di computer, ovvero è tipico di uno specifico processore (CPU) CODICE OGGETTO Programma [= serie di istruzioni] scritto in linguaggio macchina 25

26 Programmi Compilatori e Interpreti Traducono in linguaggio macchina un programma scritto in linguaggio di alto livello traducono il codice sorgente in codice oggetto Sono specifici per il tipo di macchina su cui operano A seconda del tipo di linguaggio di alto livello si dividono in: COMPILATORI INTERPRETI Traducono il programma intero dato un file contenente codice sorgente, il compilatore crea un altro file contenente codice oggetto Vengono mandati in esecuzione solo quando il codice sorgente è stato scritto completamente dal programmatore Traducono il programma istruzione per istruzione, interattivamente Vengono mandati in esecuzione prima di scrivere il programma, per creare l ambiente interprete che traduce immediatamente le varie istruzioni del programma che ivi verranno scritte 26 dall utente-programmatore

27 Programmi Compilatori e Interpreti L impiego per la traduzione del codice del programma compilatore piuttosto che del programma interprete dipende dal linguaggio di alto livello con il quale è stato scritto I linguaggi che vengono tradotti tramite un programma compilatore dicono linguaggi compilati Es. PASCAL I linguaggi che vengono tradotti tramite un programma interprete si dicono linguaggi interpretati Es. PROLOG 27

28 Codice sorgente e codice oggetto Un file contenente codice oggetto si dice anche file eseguibile Un file contenente codice oggetto è direttamente eseguibile su comando dato dall utente e non è leggibile (contiene cifre binarie) Nel caso di software di proprietà, solo i file contenenti il codice oggetto vengono venduti all utente, mentre quelli contenenti il codice sorgente vengono trattenuti dall autore e su di essi si applica il diritto d autore (copyright). Nel caso di software open source, invece, vengono resi disponibili all utente anche i file contenente codice sorgente, cosicché l utente è in grado di può modificare il programma 28

29 Problema n. 1. Dati 2 numeri, scegliere il maggiore Esercizi START A B DIAGRAMMA DI FLUSSO S A B N C A C B C STOP 29

30 Problema n. 1. Dati 2 numeri, scegliere il maggiore Esercizi program Sceglimaggiore; var A, B, C: integer; begin read(a); read(b); if A B then C := A otherwise C := B; write(c); end PROGRAMMA PASCAL 30

31 Esercizi Problema n. 2. Dati N numeri, calcolare la loro somma DIAGRAMMA DI FLUSSO 31

32 Esercizi Problema n. 2. Dati N numeri, calcolare la loro somma program eseguisomma; var I, N, SOMMA, NUOVO: integer; begin read(n); I := 0; SOMMA := 0; repeat read(nuovo); SOMMA := SOMMA + NUOVO; I := I + 1; until I=N; write(somma); end PROGRAMMA PASCAL 32