Settimana 1

Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Obiettivi del Corso
Fondamenti di Informatica 1
✔ Il Corso ha l’obiettivo di
Presentazione del Corso
– presentare le basi teoriche dell’informatica
– proporre un approccio ingegneristico e
progettuale alla programmazione
– fornire una visione professionale alla
risoluzione dei problemi
– utilizzare concretamente le caratteristiche di
programmazione del linguaggio Java
1
2
Legenda dei simboli grafici
Errori frequenti
Accenni ad argomenti
che verranno
approfonditi in seguito
Cos’è un computer?
Consigli per la produttività
Suggerimenti per la qualità
Regole di sintassi Java
Argomenti avanzati
Note di cronaca
4
3
Cos’è un computer?
Cos’è un computer?
✔ Oggi molte persone usano computer per lavoro o
✔ Ogni programma svolge una diversa funzione,
per svago
✔ Sul lavoro, i computer sono ottimi per svolgere
operazioni ripetitive o noiose, come effettuare
calcoli o impaginare testi
✔ Nel gioco, i computer sono ottimi per coinvolgere
al massimo l’utente-giocatore, perché possono
riprodurre con estremo realismo suoni e sequenze
di immagini
✔ In realtà, tutto questo non è merito propriamente
del computer, ma dei programmi che su di esso
vengono eseguiti
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Marcello Dalpasso
anche complessa
– impaginare testi o giocare a scacchi
✔ Un computer è quindi una macchina che
– memorizza dati (numeri, parole, immagini, suoni...)
– interagisce con dispositivi (schermo, tastiera, mouse...)
– esegue programmi
✔ I programmi sono sequenze di istruzioni che il
computer esegue e di decisioni che il computer
prende per svolgere una certa attività
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1
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Cos’è un computer?
Cos’è un computer?
✔ Nonostante i programmi siano molto sofisticati e
✔ L’elevatissimo numero di tali istruzioni presenti
svolgano funzioni molto complesse, le istruzioni
di cui sono composti sono molto elementari, ad
esempio
in un programma e la loro esecuzione ad altissima
velocità garantisce l’illusione di una interazione
fluida che viene percepita dall’utente
✔ Il computer, in conclusione, è una macchina
estremamente versatile e flessibile, caratteristiche
che gli sono conferite dai molteplici programmi
che vi possono essere eseguiti, ciascuno dei quali
consente di svolgere una determinata attività
–
–
–
–
estrarre un numero da una posizione della memoria
sommare due numeri
inviare la lettera A alla stampante
accendere un punto rosso in una data posizione dello
schermo
– se un dato è negativo, proseguire il programma da una
certa istruzione anziché dalla successiva (decisione)
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Cos’è la programmazione?
✔ Un programma descrive al computer, in estremo
dettaglio, la sequenza di passi necessari per
svolgere un particolare compito
Cos’è la programmazione?
✔ L’attività di progettare e
realizzare un programma è
detta programmazione
✔ In questo corso imparerete
a programmare un
computer!
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Cos’è la programmazione?
✔ Usare un computer non richiede alcuna attività di
programmazione, così come per guidare un
automobile non è necessario essere un meccanico
✔ Invece, un informatico professionista solitamente
svolge una intensa attività di programmazione,
anche se la programmazione non è l’unica
competenza che deve avere
✔ La programmazione è una parte importante
dell’informatica, ed è un’attività che in genere
affascina gli studenti e li motiva allo studio
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Marcello Dalpasso
Algoritmi
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Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Cos’è un algoritmo?
Cos’è un algoritmo?
✔ Quale tipo di problemi è possibile risolvere con un
✔ Il primo problema non può essere risolto dal
computer?
– Dato un insieme di fotografie di paesaggi, qual è il
paesaggio più rilassante?
– Avendo depositato venti milioni in un conto bancario
che produce il 5% di interessi all’anno, capitalizzati
annualmente, quanti anni occorrono affinché il saldo
del conto arrivi al doppio della cifra iniziale?
computer perché non esiste una definizione di
paesaggio rilassante che possa essere usata per
confrontare in modo univoco due paesaggi diversi
✔ Un computer può risolvere soltanto problemi che
potrebbero essere risolti anche manualmente
– è solo molto più veloce, non si annoia, non fa errori
✔ Il secondo problema è certamente risolvibile
✔ Il primo problema non può essere risolto dal
manualmente, facendo un po’ di calcoli...
computer. Perché?
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Cos’è un algoritmo?
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Un esempio di algoritmo
✔ Problema: Avendo depositato venti milioni in un conto
✔ Si dice algoritmo la descrizione di un metodo di
soluzione di un problema che
– sia eseguibile
– sia priva di ambiguità
– arrivi ad una conclusione in un tempo finito
✔ Un computer può risolvere soltanto quei
problemi per i quali sia noto un algoritmo
✔
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2
3
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bancario che produce il 5% di interessi all’anno,
capitalizzati annualmente, quanti anni occorrono affinché il
saldo del conto arrivi al doppio della cifra iniziale?
Algoritmo:
L’anno attuale è 0; il saldo attuale è 20M
Ripetere i successivi passi 3 e 4 finché il saldo è minore di
40M, poi passare al punto 5
Aggiungere 1 al valore dell’anno attuale
Il nuovo saldo attuale è il valore del saldo attuale
moltiplicato per 1.05 (cioè aggiungiamo il 5%)
Il risultato è il valore dell’anno attuale
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Un esempio di algoritmo
A cosa servono gli algoritmi?
✔ Il metodo di soluzione proposto
– è non ambiguo, perché fornisce precise istruzioni su
cosa bisogna fare ad ogni passaggio e su quale deve
essere il passaggio successivo
– è eseguibile, perché ciascun passaggio può essere
eseguito concretamente (se, ad esempio, il metodo di
soluzione dicesse che il tasso di interesse da usare al
punto 4 è variabile in dipendenza da fattori economici
futuri, il metodo non sarebbe eseguibile…)
– arriva a conclusione in un tempo finito, perché ad
ogni passo il saldo aumenta di almeno un milione,
quindi al massimo in 20 passi arriva al termine
✔ L’identificazione di un algoritmo è un requisito
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Marcello Dalpasso
indispensabile per risolvere un problema con il
computer
✔ La scrittura di un programma per risolvere un
problema con il computer consiste, in genere,
nella traduzione di un algoritmo in un qualche
linguaggio di programmazione
✔ Prima di scrivere un programma, è
necessario individuare un algoritmo!
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Settimana 1
Intervallo
L’anatomia di un computer
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L’anatomia di un computer
L’unità centrale di elaborazione
✔ Per capire i meccanismi di base della
✔ L’unità centrale di elaborazione (CPU, Central
programmazione è necessario conoscere gli
elementi hardware che costituiscono un computer
✔ Prendiamo in esame il
Personal Computer
(PC), ma anche i
computer più potenti
hanno un’architettura
molto simile
Processing Unit) è il cuore del computer
– individua ed esegue le istruzioni del programma
– effettua elaborazioni aritmetiche e logiche con la sua
unità logico-aritmetica (ALU, Arithmetic-Logic Unit)
– reperisce i dati dalla
memoria esterna e da altri
dispositivi periferici e ve
li rispedisce dopo averli
elaborati
– è costituita da uno o più
chip (microprocessori)
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Il chip della CPU
La memoria del computer
✔ Un chip, o circuito integrato,
✔ La memoria serve ad immagazzinare dati e
è un componente elettronico
con connettori metallici
esterni (pin) e collegamenti
interni (wire), costituito
principalmente di silicio e
alloggiato in un contenitore
plastico o ceramico (package)
✔ I collegamenti interni di un chip sono molto
complicati; ad esempio, il chip Pentium™ di Intel
è costituito da circa tre milioni di transistori tra
loro interconnessi
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Marcello Dalpasso
programmi all’interno del computer
✔ È suddivisa in celle o locazioni di memoria,
ognuna delle quali ha un indirizzo
✔ Ogni cella contiene un numero predefinito di bit,
solitamente uguale a otto
– un bit è un dato elementare che può assumere due
valori, convenzionalmente chiamati zero e uno
– un insieme di otto bit si chiama byte ed è l’unità di
misura della memoria (es. 128 MByte)
✔ Ci sono due tipi di memoria
– primaria e secondaria
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Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
La memoria primaria
La memoria ROM
✔ La memoria primaria è veloce ma costosa
✔ La memoria di sola lettura, ROM
– conserva i dati ed i programmi in essa
memorizzati anche quando il computer viene
spento
• è una memoria non volatile
– contiene i programmi necessari all’avvio del
computer, programmi che devono essere
sempre disponibili
• nei PC, tali programmi prendono il nome di
BIOS (Basic Input/Output System)
✔ È costituita da chip di memoria realizzati con la
stessa tecnologia (al silicio) utilizzata per la CPU
– memoria di sola lettura (ROM, Read-Only Memory)
– memoria ad accesso casuale (RAM, Random Access
Memory)
• dovrebbe chiamarsi memoria di lettura e scrittura, perché in
realtà anche la ROM è ad accesso casuale, mentre ciò che le
distingue è la possibilità di scrivervi
• accesso casuale significa che il tempo per accedere ad un dato
non dipende dalla sua posizione nella memoria
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La memoria RAM
La memoria secondaria
✔ La memoria ad accesso casuale, RAM
– è una memoria che consente la lettura e la
scrittura dei dati e dei programmi in essa
contenuti
– contiene dati in fase di modifica e programmi
che non devono essere sempre disponibili
✔ La memoria secondaria (o di massa) è di solito un
disco rigido (o disco fisso, hard disk) ed è un
supporto non volatile e meno costoso della
memoria primaria (circa cento volte)
– programmi e dati risiedono sul disco rigido e vengono
caricati nella RAM quando necessario, per poi tornarvi
aggiornati se e quando necessario
– perde i dati quando si spegne il
computer
• è un supporto volatile
✔ Un disco rigido è formato da piatti rotanti rivestiti
di materiale magnetico, con testine di
lettura/scrittura
✔ Processo simile a quello dei nastri audio o video
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La memoria secondaria
La memoria secondaria
✔ Sono molto diffusi anche altri tipi di memoria
✔ Sono molto diffusi anche altri tipi di memoria
secondaria a tecnologia ottica
secondaria a tecnologia magnetica
– CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory), viene
letto da un dispositivo laser, esattamente come un CD
audio; ha una elevata capacità ed è molto economico e
affidabile; è un supporto di sola lettura, utilizzato per
distribuire programmi e informazioni
– CD-R (Compact Disc Recordable), utilizza una
tecnologia simile al CD-ROM ma può essere scritto
dall’utente (una sola volta; più volte se CD-RW)
– DVD, rappresenta la nuova frontiera per questa
tecnologia, con elevatissima capacità
– floppy disk (dischetto flessibile), di capacità limitata
ma con il vantaggio di poter essere agevolmente
rimosso dal sistema e trasferito ad un altro sistema
(dispositivo di memoria esterno)
– tape (nastri per dati), di capacità elevatissima, molto
economici, ma molto lenti, perché l’accesso ai dati è
sequenziale anziché casuale (bisogna avvolgere o
svolgere un nastro invece che spostare la testina di
lettura sulla superficie di un disco)
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Marcello Dalpasso
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Settimana 1
Dispositivi periferici di interazione
La scheda madre di un PC
✔ L’interazione fra l’utente umano ed il computer
✔ La CPU, la memoria primaria (RAM e ROM) e i
avviene mediante i cosiddetti dispositivi periferici
di Input/Output (dispositivi di I/O)
✔ Tipici dispositivi di input sono la tastiera, il
mouse (dispositivo di puntamento), il microfono
(per impartire comandi vocali), il joystick (per i
giochi), lo scanner (per la scansione digitale di
documenti e immagini)
✔ Tipici dispositivi di output sono lo schermo
(monitor), le stampanti, gli altoparlanti
circuiti elettronici che controllano il disco rigido e
altri dispositivi periferici sono interconnessi
mediante un insieme di linee elettriche che
formano un bus
✔ I dati transitano lungo il bus, dalla memoria e dai
dispositivi periferici verso la CPU, e viceversa
✔ All’interno del PC si trova la scheda madre
(mother-board), che contiene la CPU, la memoria
primaria, il bus e gli alloggiamenti (slot) di
espansione per il controllo delle periferiche
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Intervallo
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Il modello di von Neumann
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Il modello di John von Neumann
Il modello di John von Neumann
✔ Nel 1946, John von Neumann elaborò un modello
✔ L’architettura di von Neumann è composta da
teorico dell’architettura di un elaboratore che è
tuttora valido e molto utilizzato
✔ La grande maggioranza degli elaboratori odierni ha
una architettura che può essere (più o meno
facilmente) ricondotta al modello di von Neumann
– le eccezioni più importanti sono alcune macchine ad
elaborazione parallela
quattro blocchi comunicanti tra loro per mezzo di
un bus, un canale di scambio di informazioni
CPU
Memoria
principale
Memoria
secondaria
Dispositivi
di Input e
di Output
✔ Il modello è importante in quanto schematizza in
modo omogeneo situazioni diverse
Bus
– lo presentiamo in una versione un po’ modificata
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Marcello Dalpasso
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Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
L’unità centrale di elaborazione
Ciclo di funzionamento della CPU
✔ Dal punto di vista logico, la CPU è costituita da
✔ Ogni ciclo di funzionamento è composto da tre fasi
– accesso: lettura dell’istruzione da eseguire e sua
memorizzazione nel registro istruzione
– decodifica: decodifica dell’istruzione
– esecuzione: esecuzione dell’istruzione
tre parti principali
– l’unità logico-aritmetica (ALU)
– l’unità di controllo, che ne governa il funzionamento
– un insieme di registri, che sono spazi ad accesso molto
veloce per la memorizzazione temporanea dei dati
✔ Il funzionamento della CPU è ciclico ed il periodo
di tale ciclo viene scandito dall’orologio di sistema
(clock), la cui frequenza costituisce una delle
caratteristiche tecniche più importanti della CPU
(es. 800 MHz, 800 milioni di cicli al secondo)
Si parla di ciclo fetch-decode-execute
✔ La posizione dell’istruzione a cui si accede durante
la fase di fetch è contenuta nel contatore di
programma (program counter)
– viene incrementato di un’unità ad ogni ciclo, in
modo da eseguire istruzioni in sequenza
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Il bus nel modello di von Neumann
✔ Il bus è in realtà costituito da tre bus distinti
– bus dei dati
– bus degli indirizzi
– bus dei segnali di controllo
Programmazione in codice
macchina
✔ Sul bus dei dati viaggiano dati da e verso la CPU
✔ Sugli altri viaggiano segnali che provengono
soltanto dalla CPU
CPU
Memoria
principale
Memoria
secondaria
Dispositivi
di Input e
di Output
Bus
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Le istruzioni macchina
Le istruzioni macchina
✔ Le istruzioni elementari eseguite da un computer
(dalla sua CPU) si chiamano istruzioni macchina
✔ L’insieme di istruzioni macchina (instruction set)
è specifico di una particolare CPU: quello di un
Pentium™ è diverso da quello di uno SPARC™
✔ Una particolare CPU è la cosiddetta macchina
virtuale Java (JVM, Java Virtual Machine)
– la JVM non è una vera CPU… ma per il momento
possiamo considerarla tale…
41
Marcello Dalpasso
✔ Esempio di alcune istruzioni macchina:
– carica in un registro il valore contenuto nella posizione
di memoria 40
– carica in un altro registro il valore 100
– se il primo valore è maggiore del secondo, prosegui con
l’istruzione contenuta nella posizione di memoria 240,
altrimenti con l’istruzione che segue quella attuale
✔ La codifica delle istruzioni macchina avviene sotto forma
di configurazioni di bit conservate in memoria, che
possono essere viste come numeri
✔ Le precedenti istruzioni per la JVM diventano
21 40 16 100 163 240
42
7
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Le istruzioni macchina
Le istruzioni macchina
✔ In tutte le CPU, le istruzioni macchina si possono
✔ Per eseguire un programma in un computer è
suddividere nelle seguenti categorie
– trasferimento dati, tra i registri e la memoria principale
• LOAD (verso un registro), STORE (verso la memoria)
– operazioni, eseguite dalla ALU
• aritmetiche: ADD, SUB, MUL, DIV
• logiche: AND, OR, NOT
– istruzioni di salto, per alterare il flusso di esecuzione
sequenziale (viene modificato il Program Counter)
• incondizionato (JUMP), salta in ogni caso
• condizionato: salta solo se un certo valore è zero (JZ) o se è
maggiore di zero (JGZ)
necessario scrivere all’interno della memoria
primaria le configurazioni di bit corrispondenti
alle istruzioni macchina del programma
✔ Per fare ciò è necessario conoscere tutti i codici
numerici delle istruzioni macchina
✔ Questa operazione lunga e noiosa (che veniva
eseguita agli albori dell’informatica) è stata presto
automatizzata da un programma in esecuzione sul
computer stesso, detto assemblatore (assembler)
43
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L’assemblatore
L’assemblatore
✔ Utilizzando l’assemblatore, il programmatore
✔ Un’altra caratteristica molto utile dell’assemblatore
scrive il programma mediante dei nomi abbreviati
(codici mnemonici ) per le istruzioni macchina,
iload
40
molto più facili da ricordare
– esempio precedente per la JVM
bipush
100
if_icmpgt 240
✔ L’uso di nomi abbreviati è assai più agevole, ed il
programma assemblatore si occupa poi di tradurre
il programma in configurazioni di bit
✔ Tali linguaggi con codici mnemonici si dicono
linguaggi assembly (uno diverso per ogni CPU)
è quella di poter assegnare dei nomi agli indirizzi
di memoria e ai valori numerici e di usarli nelle
istruzioni
iload
rate
bipush
maxRate
if_icmpgt tooMuch
✔ In questo modo il programma è molto più
leggibile, perché viene evidenziato il significato
degli indirizzi di memoria e dei valori numerici
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I linguaggi assembly
✔ Vantaggio: rappresentarono un grosso passo
avanti rispetto alla programmazione in linguaggio
macchina
✔ Problema: occorrono molte istruzioni per
eseguire anche le operazioni più semplici
✔ Problema: la sequenza di istruzioni di uno stesso
programma cambia al cambiare della CPU
è molto costoso scrivere programmi che
possano funzionare su diverse CPU, perché
praticamente bisogna riscriverli completamente
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Marcello Dalpasso
Linguaggi di
programmazione
ad alto livello
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Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Linguaggi ad alto livello
Linguaggi ad alto livello
✔ Negli anni ‘50 furono inventati i primi linguaggi di
✔ Un programma, detto compilatore, legge il
programmazione ad alto livello
– FORTRAN: primo “vero” linguaggio
programma in linguaggio ad alto livello e genera il
corrispondente programma nel linguaggio
macchina di una specifica CPU
✔ I linguaggi ad alto livello sono
• BASIC, COBOL
– Anni ‘60 e ‘70: programmazione strutturata
• Pascal (Niklaus Wirth, 1968)
• C ( Brian Kernigham e Dennis Ritchie, 1970-75)
– Anni ‘80 e ‘90, programmazione orientata agli oggetti
indipendenti dalla CPU
ma il prodotto della compilazione (codice
eseguibile), non è indipendente dalla CPU
• C++ ( Bjarne Stroustrup, 1979)
• Java (James Gosling e Patrick Naughton, 1991)
✔ Il programmatore esprime la sequenza di operazioni da
compiere, senza scendere al livello di dettaglio delle
istruzioni macchina if (rate > 100)
System.out.print("Troppo");
– occorre compilare il programma con un diverso
compilatore per ogni CPU sulla quale si vuole eseguire
il programma stesso
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Linguaggi ad alto livello
Linguaggi ad alto livello
✔ Esistono molti linguaggi di programmazione ad
✔ I linguaggi di programmazione, creati dall’uomo,
alto livello, così come esistono molte lingue
✔ L’esempio seguente è in linguaggio Java
hanno una sintassi molto più rigida di quella dei
linguaggi naturali, per agevolare il compilatore
✔ Il compilatore segnala gli errori di sintassi
if (rate > 100) System.out.print("Troppo");
e questo è l’equivalente in linguaggio Pascal
if (rate > 100)) System.out.print("Troppo");
e non tenta di capire, come farebbe un utente
umano, perché sarebbe molto difficile verificare le
intuizioni del compilatore
if rate > 100 then write (’Troppo’);
✔ La sintassi di un linguaggio viene scelta dai
progettisti del linguaggio stesso, come
compromesso fra leggibilità, facilità di
compilazione e coerenza con altri linguaggi
meglio la segnalazione di errori!
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Il linguaggio
di programmazione Java
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Marcello Dalpasso
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Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Il linguaggio Java™
Il linguaggio Java
✔ Nato nel 1991 in Sun Microsystems, da un gruppo
✔ Il linguaggio Java è stato adottato da moltissimi
di progettisti guidato da Gosling e Naughton
✔ Progettato per essere semplice e indipendente
dalla CPU (o, come anche si dice, dall’hardware,
dalla piattaforma o dall’architettura)
✔ Il primo prodotto del progetto Java fu un browser,
HotJava, presentato nel 1994, che poteva
scaricare programmi (detti applet) da un server ed
eseguirli sul computer dell’utente,
indipendentemente dalla sua piattaforma
programmatori perché
– è più semplice del suo più diretto concorrente, il C++
– consente di scrivere e compilare una volta ed eseguire
dovunque (cioè su tutte le piattaforme)
– ha una ricchissima libreria che mette a disposizione dei
programmatori un insieme vastissimo di funzionalità
standard, indipendenti anche dal sistema operativo
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Il linguaggio Java per gli studenti
✔ Dato che Java non è stato progettato per la
didattica
– non è molto semplice scrivere programmi
Java molto semplici!
✔ Anche per scrivere programmi molto semplici è
necessario conoscere parecchi dettagli “tecnici”, e
questo potrebbe essere un problema nelle prime
lezioni
✔ Adotteremo lo stile didattico di usare alcuni
costrutti sintattici senza spiegarli o
approfondirli, rimandando tali fasi al seguito 57
Il nostro primo programma Java
58
Il nostro primo programma Java
public class Hello
{ public static void main(String[] args)
{ System.out.println("Hello, World!");
}
}
✔ Tradizionalmente, il primo programma che si
scrive quando si impara un linguaggio di
programmazione ha il compito di visualizzare
sullo schermo un semplice saluto
✔ Occorre fare molta attenzione
Hello, World!
– il testo va inserito esattamente come è presentato
✔ Scriviamo il programma nel file
• per il momento…
Hello.java
usando un editor di testi
– maiuscole e minuscole sono considerate distinte
– il file deve chiamarsi Hello.java
59
Marcello Dalpasso
Compilare un semplice
programma
60
10
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Il nostro primo programma Java
Una nota stilistica
✔ A questo punto compiliamo il programma
✔ Diversamente da altri linguaggi (es. FORTRAN) il
linguaggio Java consente una disposizione del
testo a formato libero: gli spazi e le interruzioni di
riga (“andare a capo”) non sono importanti, tranne
che per separare parole
javac Hello.java
ed il compilatore genera il file Hello.class
✔ Ora eseguiamo il programma
✔ Sarebbe quindi possibile scrivere
java Hello
public class Hello{public static void
main (String[ ] args) System.out.
println("Hello, World!")
;}}
ottenendo la visualizzazione del messaggio di
saluto sullo schermo
✔ Bisogna però fare attenzione alla leggibilità!
Hello, World!
61
Analisi del primo programma
Analisi del primo programma
✔ La parola chiave public indica che la classe Hello
✔ La prima riga
public class Hello
definisce una nuova classe
✔ Le classi sono fabbriche di oggetti e rappresentano
un concetto fondamentale in Java, che è un
linguaggio di programmazione orientato agli
oggetti (OOP, Object-Oriented Programming)
✔ Per il momento, consideriamo gli oggetti come
elementi da manipolare in un programma Java
62
può essere utilizzata da tutti (in seguito vedremo
private…)
public class Hello
✔ Una parola chiave è una parola riservata del
linguaggio che va scritta esattamente così com’è e
che non può essere usata per altri scopi
✔ La parola chiave class indica che inizia la
definizione di una classe
✔ Ciascun file sorgente (parte di un programma
Java) può contenere una sola classe pubblica, il
cui nome deve coincidere con il nome del file
63
64
Analisi del primo programma
Analisi del primo programma
✔ Per ora non usiamo le classi come fabbriche di
✔ La costruzione
oggetti, ma come contenitori di metodi
✔ Un metodo serve a definire una sequenza di
istruzioni o enunciati che descrive come svolgere
un determinato compito (in altri linguaggi i
metodi si chiamano funzioni o procedure)
✔ Un metodo deve essere inserito in una classe,
quindi le classi rappresentano il meccanismo
principale per l’organizzazione dei programmi
65
Marcello Dalpasso
public static void main(String[] args)
{ ...
}
definisce il metodo main (principale)
✔ Un’applicazione Java deve avere un metodo main
✔ Anche qui, public significa utilizzabile da tutti
✔ Invece, static significa che il metodo main non
esamina e non modifica gli oggetti della classe
Hello a cui appartiene
66
11
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Programma semplice
Analisi del primo programma
✔ Gli enunciati del corpo di un metodo (gli enunciati
✔ Sintassi:
contenuti tra le parentesi graffe) vengono eseguiti
uno alla volta nella sequenza in cui sono scritti
public class NomeClasse
{ public static void main(String[] args)
{ enunciati
}
}
✔ Ogni enunciato termina con il carattere ;
✔ Il metodo main del nostro esempio ha un solo
enunciato, che visualizza una riga di testo
✔ Scopo: eseguire un programma semplice, descritto
System.out.println("Hello, World!");
da enunciati e contenuto nel file NomeClasse.java
✔ Nota: la parte in blu viene per ora considerata una
infrastruttura necessaria, approfondita in seguito
✔ Ma dove la visualizza? Un programma può inserire
67
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Analisi del primo programma
testo in una finestra, scriverlo in un file o anche
inviarlo ad un altro computer attraverso Internet...
Analisi del primo programma
System.out.println("Hello, World!");
System.out.println("Hello, World!");
✔ Nel nostro caso la destinazione è l’output
✔ Quando si usa un oggetto, bisogna specificare
standard, una proprietà di ciascun programma
che dipende dal sistema operativo del computer
✔ In Java, l’output standard è rappresentato da un
oggetto di nome out
cosa si vuol fare con l’oggetto stesso
– come ogni metodo, anche gli oggetti devono essere
inseriti in classi: out è inserito nella classe System
della libreria standard, che contiene oggetti e metodi
da utilizzare per accedere alle risorse di sistema
– per usare l’oggetto out della classe System si scrive
System.out
– in questo caso vogliamo usare un metodo dell’oggetto
out, il metodo println, che stampa una riga di testo
– per usare il metodo println dell’oggetto System.out si
scrive System.out.println(parametri)
– la coppia di parentesi tonde racchiude le informazioni
necessarie per l’esecuzione del metodo (parametri)
✔ A volte il carattere punto significa “usa un
oggetto di una classe”, altre volte “usa un metodo
di un oggetto”: dipende dal contesto...
69
Invocazione di metodo
Analisi del primo programma
✔ Una sequenza di caratteri racchiusa tra virgolette si
chiama stringa (string) "Hello, World!"
✔ C’è un motivo per dover racchiudere le stringhe tra
✔ Sintassi:
oggetto.nomeMetodo(parametri)
virgolette
✔ Scopo: invocare il metodo nomeMetodo
dell’oggetto, fornendo parametri se sono richiesti
✔ Nota: se non sono richiesti parametri, le parentesi
tonde devono essere indicate ugualmente
✔ Nota: se ci sono due o più parametri, essi vanno
separati l’uno dall’altro con una virgola,
all’interno delle parentesi tonde
71
Marcello Dalpasso
70
– come farebbe altrimenti il compilatore a capire che
volete, ad esempio, stampare la parola class e non che
volete iniziare la definizione di una nuova classe?
✔ Il metodo println può anche stampare numeri
System.out.println(7); System.out.println(3 + 4);
✔ C’è anche il metodo print, che funziona come
println ma non va a capo al termine della stampa
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Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Intervallo
Errori di programmazione
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74
Errori di programmazione
Errori di sintassi
✔ L’attività di programmazione, come ogni altra
✔ In questo caso il compilatore riesce agevolmente ad
System.aut.println("Hello, World!");
attività di progettazione, è soggetta ad errori di
vario tipo
individuare e segnalare l’errore di sintassi, perché
identifica il nome di un oggetto (simbolo) che non è stato
definito (aut) e sul quale non è in grado di “decidere”
– errori di sintassi o di compilazione
System.aut.println("Hello, World!");
System.out.println("Hello, World!);
– errori logici o di esecuzione
posizione
(numero
di riga)
posizione
(nella riga)
System.out.println("Hell, World!");
C:\>javac Hello.java
Hello.java:3: cannot resolve symbol
symbol : variable aut
location: class java.lang.System
System.aut.println("Hello, World!");
^
1 error
diagnosi
75
Errori di sintassi
virgolette
mancanti
System.out.println("Hello, World!);
✔ Questo è invece un caso molto più complesso:
viene giustamente segnalato il primo errore, una
stringa non terminata, e viene evidenziato il punto
dove inizia la stringa
C:\>javac Hello.java
Hello.java:3: unclosed string literal
System.out.println("Hello, World!);
^
Hello.java:3: ')' expected
System.out.println("Hello, World!);
^
2 errors
77
Marcello Dalpasso
76
Errori di sintassi
✔ Viene però segnalato anche un secondo errore
– il compilatore si aspetta di trovare una parentesi
tonda chiusa, in corrispondenza di quella aperta
– la parentesi in realtà c’è, ma il compilatore l’ha
inserita all’interno della stringa, cioè ha prolungato
la stringa fino al termine della riga
C:\>javac Hello.java
Hello.java:3: unclosed string literal
System.out.println("Hello, World!);
^
Hello.java:3: ')' expected
System.out.println("Hello, World!);
^
2 errors
78
13
Fondamenti di Informatica 1
Errori logici
Settimana 1
manca un
carattere
System.out.println("Hell, World!");
✔ Questo errore, invece, non viene segnalato dal
compilatore, che non può sapere che cosa il
programmatore abbia intenzione di far scrivere al
programma sull’output standard
– la compilazione va a buon fine
– si ha un errore durante l’esecuzione del programma,
perché viene prodotto un output diverso dal previsto
Errori logici
✔ Sono molto più insidiosi degli errori di sintassi
– il programma viene compilato correttamente,
ma non fa quello che dovrebbe fare
✔ L’eliminazione degli errori logici richiede molta
pazienza, eseguendo il programma ed osservando
con attenzione i risultati prodotti
– è necessario collaudare i programmi, come qualsiasi
altro prodotto dell’ingegneria
✔ Si usano programmi specifici (debugger) per
C:\>java Hello
Hell, World!
trovare gli errori logici (bug) in un programma
79
80
Le fasi della programmazione
✔ L’attività di programmazione si esegue in tre fasi
– scrittura del programma (codice sorgente)
– compilazione del codice sorgente
Le fasi della programmazione
• creazione del codice eseguibile (codice macchina)
– esecuzione del programma
✔ Per scrivere il codice sorgente si usa un editor di
testo, salvando (memorizzando) il codice in un file
Hello.java
81
82
La compilazione del sorgente
L’esecuzione del programma
✔ Compilando il codice sorgente di un programma
✔ Per eseguire un programma si usa l’interprete
javac Hello.java genera Hello.class
✔ Quindi il bytecode non è codice direttamente
– carica il bytecode del programma (della classe Hello)
– avvia il programma eseguendo il metodo main di tale
classe
– carica successivamente i file di bytecode di altre classi
che sono necessarie durante l’esecuzione (ad esempio,
la classe System)
✔ java Hello scrive Hello, World! sullo standard output
(gli enunciati in linguaggio Java) si ottiene un
particolare formato di codice eseguibile, detto
bytecode, che è codice macchina per la Java
Virtual Machine (JVM)
Java, un programma eseguibile sul computer
dell’utente che
eseguibile, dato che la JVM non esiste…
✔ Il file con il codice bytecode contiene una
traduzione delle istruzioni del programma
83
Marcello Dalpasso
84
14
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
La libreria di classi standard
Il processo di programmazione in Java
✔ Per scrivere sullo standard output è necessario
interagire con il sistema operativo, un’operazione
di basso livello che richiede conoscenze specifiche
✔ Queste operazioni, per chi utilizza il linguaggio
Java, sono state già realizzate dagli autori del
linguaggio (Sun Microsystems), che hanno scritto
delle classi apposite (ad esempio, System)
✔ Il bytecode di queste classi si trova all’interno di
librerie standard, che sono raccolte di classi
✔ Non è necessario avere a disposizione il codice
sorgente di queste classi, né capirlo! Comodo...
codice
sorgente
compilatore
file di
bytecode
librerie
interprete
JDK - Java Development Kit
programma
in esecuzione
E se qualcosa non funziona?
85
86
Modifica-Compila-Collauda
Compilatore e/o interprete
inizio
✔ Per passare dalla scrittura del file sorgente in linguaggio
Si
crea o modifica
programma
edit Hello.java
compila
programma
javac Hello.java
eventualmente
usa debugger
jdb Hello
collauda
programma
java Hello
Java all’esecuzione del programma su una particolare
CPU, si usa il compilatore e l’interprete
✔ Con la maggior parte degli altri linguaggi di
programmazione ad alto livello, invece, si usa soltanto il
compilatore oppure soltanto l’interprete
errori di
sintassi?
No
Si
errori di
logica?
No
fine
87
librerie
codice
sorgente
compilatore
codice
sorgente
librerie
file di
bytecode
88
Compilatore e/o interprete
Il processo di programmazione
codice
sorgente
– con linguaggi compilati come Pascal, C e C++, si usa il
compilatore per creare un file eseguibile, contenente codice
macchina, a partire da file sorgenti (con l’eventuale ausilio di un
caricatore, loader, che interagisce con una libreria)
– con linguaggi interpretati come BASIC e PERL, l’interprete
traduce “al volo” il file sorgente in codice eseguibile e lo esegue,
senza creare un file eseguibile
librerie
✔ Il fatto che un linguaggio sia compilato o
interpretato influisce fortemente su quanto è
compilatore
(caricatore)
interprete
– facile eseguire lo stesso programma su computer aventi
diverse CPU (portabilità)
– veloce l’esecuzione di un programma (efficienza)
✔ Entrambi questi aspetti sono molto importanti
file
eseguibile
interprete
programma
in esecuzione
programma
in esecuzione
programma
in esecuzione
linguaggio Java
linguaggi interpretati
linguaggi compilati
89
Marcello Dalpasso
nella fase di scelta di un linguaggio di
programmazione da utilizzare in un progetto
✔ Il linguaggio Java, da questo punto di vista, è un
linguaggio misto, essendo sia compilato sia
interpretato, in fasi diverse
90
15
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Portabilità
Efficienza
✔ I programmi scritti in un linguaggio interpretato
✔ I programmi scritti in un linguaggio interpretato
sono poco efficienti
sono portabili
✔ I programmi scritti in un linguaggio compilato
– sono portabili a livello di file sorgente, ma è necessario
compilare il programma su ogni diversa CPU
– non sono portabili a livello di file eseguibile, perché
esso contiene codice macchina per una particolare CPU
✔ I programmi scritti in linguaggio Java sono
portabili, oltre che a livello di file sorgente, anche
ad un livello intermedio, il livello del bytecode
– l’intero processo di traduzione in linguaggio macchina
deve essere svolto ad ogni esecuzione
✔ I programmi scritti in un linguaggio compilato
sono molto efficienti
– l’intero processo di traduzione in linguaggio macchina
viene svolto prima dell’esecuzione, una volta per tutte
✔ I programmi scritti in linguaggio Java hanno
un’efficienza intermedia
– parte del processo di traduzione viene svolto una volta
per tutte (dal compilatore) e parte viene svolto ad ogni
esecuzione (dall’interprete)
– possono essere compilati una sola volta ed eseguiti da
interpreti diversi su diverse CPU
91
92
Portabilità ed efficienza
✔ Se si vuole soltanto la portabilità, i
linguaggi interpretati sono la scelta migliore
✔ Se si vuole soltanto l’efficienza, i linguaggi
compilati sono la scelta migliore
✔ Se si vogliono perseguire entrambi gli
obiettivi, come quasi sempre succede, il
linguaggio Java può essere la scelta
vincente
93
94
Un programma che elabora numeri
public class Coins1
{ public static void main(String[] args)
{ int lit = 15000;
// lire italiane
double euro = 2.35; // euro
Tipi di dati numerici
// calcola il valore totale
double totalEuro = euro + lit / 1936.27;
// stampa il valore totale
System.out.print("Valore totale in euro ");
System.out.println(totalEuro);
}
}
95
Marcello Dalpasso
96
16
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Un programma che elabora numeri
I numeri in virgola mobile
✔ Questo programma elabora due tipi di numeri
✔ I numeri frazionari vengono di solito rappresentati
– numeri interi per le lire italiane, che non
prevedono l’uso di decimi e centesimi e quindi
non hanno bisogno di una parte frazionaria
– numeri frazionari (“in virgola mobile”) per gli
euro, che prevedono l’uso di decimi e centesimi
e assumono valori con il separatore decimale
✔ I numeri interi (positivi e negativi) si
rappresentano in Java con il tipo di dati int
✔ I numeri in virgola mobile (positivi e negativi, a
precisione doppia) si rappresentano in Java con il
tipo di dati double
nei computer come numeri in virgola mobile
– si rappresentano con la sequenza delle loro cifre
significative e con l’indicazione della posizione del
separatore decimale
• 250 e 2,5 hanno le stesse cifre significative (25), ma
diverse posizioni del separatore decimale
– è molto facile moltiplicare o dividere per 10, in quanto
cambia solo la posizione della virgola (che è mobile)
– equivale alla rappresentazione esponenziale (2,5 × 102)
– in realtà si usa la rappresentazione in base 2 anziché 10
97
98
I commenti
Perché usare due tipi di numeri?
✔ In realtà sarebbe possibile usare numeri in virgola
mobile anche per rappresentare i numeri interi, ma
ecco due buoni motivi per non farlo
– “filosofia”: indicando esplicitamente che per le lire
italiane usiamo un numero intero, rendiamo evidente il
fatto che non esistono i decimali per le lire italiane
• è importante rendere comprensibili i programmi!
– “pratica”: i numeri interi rappresentati come tipo di
dati int sono più efficienti, perché occupano meno
spazio in memoria e sono elaborati più velocemente
✔ Nel programma sono presenti anche dei commenti, che
✔
✔
✔
✔
vengono ignorati dal compilatore, ma che rendono il
programma molto più comprensibile // lire italiane
Un commento inizia con una doppia barra // e termina
alla fine della riga
Nel commento si può scrivere qualsiasi cosa
Se il commento si deve estendere per più righe, è molto
scomodo usare tante volte la sequenza //
Si può iniziare un commento con /* e terminarlo con */
// questo e’ un commento
// lungo,inutile...
// ... e anche scomodo
/*
questo e’ un commento
lungo ma inutile...
*/
99
Alcune note sintattiche
L’uso delle variabili
✔ L’operatore che indica la divisione è /, quello che
lit / 1936.27
indica la moltiplicazione è *
✔ Quando si scrivono numeri in virgola mobile,
bisogna usare il punto come separatore decimale,
1936.27
invece della virgola (uso anglosassone)
✔ Quando si scrivono numeri, non bisogna indicare
15000
il punto separatore delle migliaia
✔ I numeri in virgola mobile si possono anche
esprimere in notazione esponenziale
1.93E3 // vale 1.93 × 103
101
Marcello Dalpasso
100
✔ Il programma fa uso di variabili di tipo numerico
– lit di tipo int, euro e totalEuro di tipo double
✔ Le variabili sono spazi di memoria, identificati da
un nome, che possono conservare valori di un
determinato tipo
✔ Ciascuna variabile deve essere definita, int lit;
indicandone il tipo ed il nome
✔ Una variabile può contenere soltanto valori del
suo stesso tipo
✔ Nella definizione di una variabile, è possibile
assegnarle un valore iniziale int lit = 15000;
102
17
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
L’uso delle variabili
I nomi delle variabili
✔ Il programma poteva risolvere lo stesso problema
✔ La scelta dei nomi per le variabili è molto importante, ed è
anche senza fare uso di variabili
public class Coins2
{ public static void main(String[] args)
{ System.out.print("Valore totale in euro ");
System.out.println(2.35 + 15000 / 1936.27);
}
}
ma sarebbe stato molto meno comprensibile e
modificabile con difficoltà
bene scegliere nomi che descrivano adeguatamente la
funzione della variabile
✔ In Java, un nome (di variabile, di metodo, di classe…) può
essere composto da lettere, da numeri e dal carattere di
sottolineatura, ma
– deve iniziare con una lettera
– non può essere una parola chiave del linguaggio
– non può contenere spazi
✔ Le lettere maiuscole sono diverse dalle minuscole! Ma è
buona norma non usare nello stesso programma nomi di
variabili che differiscano soltanto per una maiuscola
103
104
Definizione di variabili
✔ Sintassi:
nomeTipo nomeVariabile;
nomeTipo nomeVariabile = espressione;
✔ Scopo: definire la nuova variabile nomeVariabile,
di tipo nomeTipo, ed eventualmente assegnarle il
valore iniziale espressione
✔ Di solito in Java si usano le seguenti convenzioni
Assegnazioni
– i nomi di variabili e di metodi iniziano con una lettera
minuscola
lit
main
Coins1
– i nomi di classi iniziano con una lettera maiuscola
– i nomi composti, in entrambi i casi, si ottengono
attaccando le parole successive alla prima con la
maiuscola
totalEuro
MoveRectangle
106
105
L’uso delle variabili
L’uso delle variabili
✔ Abbiamo visto come i programmi usino le
public class Coins6
{ public static void main(String[] args)
{ int lit = 15000;
// lire italiane
double euro = 2.35;
// euro
double dollars = 3.05; // dollari
// calcola il valore totale
// sommando successivamente i contributi
double totalEuro = lit / 1936.27;
totalEuro = totalEuro + euro;
totalEuro = totalEuro + dollars * 0.93;
System.out.print("Valore totale in euro ");
System.out.println(totalEuro);
}
}
variabili per memorizzare i valori da elaborare e i
risultati dell’elaborazione
✔ Le variabili sono posizioni in memoria che
possono conservare valori di un determinato tipo
✔ Il valore memorizzato in una variabile può essere
modificato, non soltanto inizializzato…
✔ Il cambiamento del valore di una variabile si
ottiene con un enunciato di assegnazione
107
Marcello Dalpasso
108
18
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
L’uso delle variabili
L’assegnazione
✔ In questo caso il valore della variabile totalEuro
✔ Analizziamo l’enunciato di assegnazione
cambia durante l’esecuzione del programma
totalEuro = totalEuro + euro;
– per prima cosa la variabile viene inizializzata
contestualmente alla sua definizione
✔ Cosa significa? Non certo che totalEuro è uguale
a se stessa più qualcos’altro…
double totalEuro = lit / 1936.27;
✔ L’enunciato di assegnazione significa
– poi la variabile viene incrementata, due volte
Calcola il valore dell’espressione a destra del
segno = e scrivi il risultato nella posizione di
memoria assegnata alla variabile indicata a
sinistra del segno =
totalEuro = totalEuro + euro;
totalEuro = totalEuro + dollars * 0.93;
mediante enunciati di assegnazione
109
L’assegnazione
euro
totalEuro
Assegnazione o definizione?
✔ Attenzione a non confondere la definizione di una
variabile con un enunciato di assegnazione!
2.35
7.746853486342298
LEGGI
double totalEuro = lit / 1936.27;
totalEuro = totalEuro + euro;
✔ La definizione di una variabile inizia specificando
LEGGI
SCRIVI
110
il tipo della variabile, l’assegnazione no
totalEuro + euro
✔ Una variabile può essere definita una volta sola,
mentre le si può assegnare un valore molte volte
✔ Il compilatore segnala come errore il tentativo di
CALCOLA
definire una variabile una seconda volta
10.096853486342297
double euro = 2;
double euro = euro + 3;
111
euro is already defined
112
Assegnazione
Incremento di una variabile
✔ Sintassi:
✔ L’incremento di una variabile è l’operazione che
consiste nell’aumentarne il valore di uno
nomeVariabile = espressione;
✔ Scopo: assegnare il nuovo valore espressione alla
variabile nomeVariabile
✔ Nota: purtroppo Java (come C e C++) utilizza il
segno = per indicare l’assegnazione, creando
confusione con l’operatore di uguaglianza (che
vedremo essere un doppio segno =, cioè ==); altri
linguaggi usano simboli diversi per l’assegnazione
(ad esempio, il linguaggio Pascal usa :=)
113
Marcello Dalpasso
int counter = 0;
counter = counter + 1;
✔ Questa operazione è talmente comune nella
programmazione, che il linguaggio Java fornisce
un operatore apposito per l’incremento
counter++;
e per il decremento
counter--;
114
19
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Variabili non inizializzate
✔ È buona regola fornire sempre un valore di
inizializzazione nella definizione di variabili
Intervallo
✔ Cosa succede altrimenti? int lit;
– la definizione di una variabile “crea” la variabile, cioè
le riserva uno spazio nella memoria primaria (la
quantità di spazio dipende dal tipo della variabile)
– tale spazio di memoria non è “vuoto”, una condizione
che non si può verificare in un circuito elettronico, ma
contiene un valore “casuale” (in realtà contiene
l’ultimo valore attribuito a quello spazio da un
precedente programma… valore che a noi non è noto)
115
116
Variabili non inizializzate
Variabili non inizializzate
✔ Se si usasse il valore di una variabile prima di averle
✔ Questo problema provoca insidiosi errori di
assegnato un qualsiasi valore, il programma si troverebbe
ad elaborare quel valore che “casualmente” si trova nello
ERRORE
spazio di memoria riservato alla variabile
public class Coins3 // NON FUNZIONA!
{ public static void main(String[] args)
{ int lit;
double euro = 2.35;
double totalEuro = euro + lit / 1936.27;
System.out.print("Valore totale in euro ");
System.out.println(totalEuro);
}
}
esecuzione in molti linguaggi di programmazione
– il compilatore Java, invece, segnala come errore
l’utilizzo di variabili a cui non sia mai stato assegnato un
valore (mentre non è un errore la sola definizione...)
Coins3.java:5: variable lit might not have been initialized
– questi errori non sono sintattici, bensì logici, ma
vengono comunque individuati dal compilatore, perché
si tratta di errori semantici (cioè di comportamento del
programma) individuabili in modo automatico
117
118
Assegnazioni con conversione
✔ In un’assegnazione, il tipo di dati dell’espressione e della
Conversioni fra diversi tipi di dati
variabile a cui la si assegna devono essere compatibili
– se i tipi non sono compatibili, il compilatore
segnala un errore (non sintattico ma semantico)
✔ I tipi non sono compatibili se provocano una possibile
perdita di informazione durante la conversione
✔ L’assegnazione di un valore di tipo numerico intero ad una
variabile di tipo numerico in virgola mobile non può
provocare perdita di informazione, quindi è ammessa
int intVar = 2;
double doubleVar = intVar;
119
Marcello Dalpasso
OK
120
20
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Tipi di dati numerici incompatibili
double doubleVar = 2.3;
int intVar = doubleVar;
possible loss of precision
found : double
required: int
✔ In questo caso si avrebbe una perdita di
informazione, perché la (eventuale) parte
frazionaria di un valore in virgola mobile non può
essere memorizzata in una variabile di tipo intero
✔ Per questo motivo il compilatore non accetta un
enunciato di questo tipo, segnalando l’errore
semantico ed interrompendo la compilazione
Conversioni forzate (cast)
✔ Ci sono però casi in cui si vuole effettivamente
ottenere la conversione di un numero in virgola
mobile in un numero intero
✔ Lo si fa segnalando al compilatore l’intenzione
esplicita di accettare l’eventuale perdita di
informazione, mediante un cast (“forzatura”)
double doubleVar = 2.3;
int intVar = (int)doubleVar;
OK
✔ Alla variabile intVar viene così assegnato il
valore 2, la parte intera dell’espressione
121
122
Conversioni con arrotondamento
Conversioni con arrotondamento
✔ La conversione forzata di un valore in virgola
✔ Questo semplice algoritmo per arrotondare i
mobile in un valore intero avviene con
troncamento, trascurando la parte frazionaria
✔ Spesso si vuole invece effettuare tale conversione
con arrotondamento, convertendo all’intero più
vicino
✔ Ad esempio, possiamo sommare 0.5 prima di fare
la conversione
double rate = 2.95;
int intRate = (int)(rate + 0.5);
System.out.println(intRate);
3
numeri in virgola mobile funziona però soltanto
per numeri positivi, quindi non è molto valido…
double rate = -2.95;
int intRate = (int)(rate + 0.5);
System.out.println(intRate);
✔ Un’ottima soluzione è messa a disposizione dal
metodo round della classe Math della libreria
standard, che funziona bene per tutti i numeri
double rate = -2.95;
int intRate = (int)Math.round(rate);
System.out.println(intRate);
123
Il metodo Math.round
-3
124
Il metodo Math.round
Seguitela
anche voi!
✔ Come si fa a capire che System.out.println è un
double rate = -2.95;
int intRate = (int)Math.round(rate);
System.out.println(intRate);
✔ C’è una differenza sostanziale tra il metodo round
e, ad esempio, il metodo println già visto
– println agisce su un oggetto (ad esempio, System.out)
– round non agisce su un oggetto (Math è una classe)
✔ Il metodo Math.round è un metodo statico
125
Marcello Dalpasso
-2
metodo applicato ad un oggetto, mentre
Math.round no?
✔ La sintassi è identica…Math sembra un oggetto!
✔ Tutte le classi, gli oggetti e i metodi della libreria
standard seguono una rigida convenzione
– i nomi delle classi (Math, System) iniziano con una
lettera maiuscola
– i nomi di oggetti (out) e metodi (println, round)
iniziano con una lettera minuscola
• oggetti e metodi si distinguono perché solo i metodi
sono sempre seguiti dalle parentesi tonde
126
21
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Invocazione di metodo statico
✔ Sintassi:
Costanti
NomeClasse.nomeMetodo(parametri)
✔ Scopo: invocare il metodo statico nomeMetodo
definito nella classe NomeClasse, fornendo gli
eventuali parametri richiesti
✔ Nota: un metodo statico non viene invocato con un
oggetto, ma con un nome di classe
128
127
L’uso delle costanti
L’uso delle costanti
✔ Così come si usano nomi simbolici descrittivi per
✔ Un programma per il cambio di valuta
le variabili, è opportuno assegnare nomi simbolici
anche alle costanti utilizzate nei programmi
public class Convert1
{ public static void main(String[] args)
{ double dollars = 2.35;
int lit = (int)(dollars * 2125);
}
}
✔ Chi legge il programma potrebbe legittimamente
chiedersi quale sia il significato del “numero
magico” 2125 usato nel programma per convertire
i dollari in lire italiane...
public class Convert2
{ public static void main(String[] args)
{ final int LIT_PER_DOLLAR = 2125;
double dollars = 2.35;
int lit = (int)(dollars * LIT_PER_DOLLAR);
}
}
✔ Un primo vantaggio molto importante
aumenta la leggibilità
129
L’uso delle costanti
Definizione di costante
✔ Sintassi:
✔ Un altro vantaggio: se il valore della costante
deve cambiare (nel nostro caso, perché varia il
tasso di cambio dollaro/lira), la modifica va fatta
in un solo punto del codice!
public class Convert3
{ public static void main(String[] args)
{ final int LIT_PER_DOLLAR = 2135;
double dollars1 = 2.35;
int lit1 = (int)(dollars1 * LIT_PER_DOLLAR);
double dollars2 = 3.45;
int lit2 = (int)(dollars2 * LIT_PER_DOLLAR);
}
}
131
Marcello Dalpasso
130
final nomeTipo NOME_COSTANTE = espressione;
✔ Scopo: definire la costante NOME_COSTANTE di
tipo nomeTipo, assegnandole il valore
espressione, che non potrà più essere modificato
✔ Nota: il compilatore segnala come errore semantico il
tentativo di assegnare un nuovo valore ad una costante,
dopo la sua inizializzazione
✔ Di solito in Java si usa la seguente convenzione
– i nomi di costanti sono formati da lettere maiuscole
• i nomi composti si ottengono attaccando le parole successive
alla prima con un carattere di sottolineatura
132
22
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Intervallo
Operazioni aritmetiche
133
134
Operazioni aritmetiche
Operazioni aritmetiche
✔ L’operatore di moltiplicazione va sempre indicato
✔ Quando entrambi gli operandi sono numeri interi,
esplicitamente, non può essere sottinteso
✔ Le operazioni di moltiplicazione e divisione
hanno la precedenza sulle operazioni di addizione
e sottrazione, cioè vengono eseguite prima
✔ È possibile usare coppie di parentesi tonde per
indicare in quale ordine valutare sotto-espressioni
a + b / 2
≠
(a + b) / 2
✔ In Java non esiste il simbolo di frazione, le
frazioni vanno espresse “in linea”, usando
l’operatore di divisione a + b
(a +
2
b) / 2
la divisione ha una caratteristica particolare, che
può essere utile ma che va usata con attenzione
– calcola il quoziente intero, scartando il resto!
7.0 / 4.0
7 / 4
1
1,75
7 / 4.0
7.0 / 4
✔ Il resto della divisione tra numeri interi può essere
calcolato usando l’operatore %, che non esiste in
algebra ed il cui simbolo è stato scelto perché è
simile all’operatore di divisione 7 % 4
3
135
136
Divisione fra interi
Funzioni più complesse
public class Coins7
{ public static void main(String[] args)
{ double euro = 2.35;
final int CENT_PER_EURO = 100;
int centEuro = (int)(euro * CENT_PER_EURO);
int intEuro = centEuro / CENT_PER_EURO;
centEuro = centEuro % CENT_PER_EURO;
System.out.print(intEuro);
System.out.print(" euro e ");
System.out.print(centEuro);
System.out.println(" centesimi");
}
}
✔ Non esistono operatori per calcolare funzioni più
2 euro e 35 centesimi
137
Marcello Dalpasso
complesse, come l’elevamento a potenza
✔ La classe Math della libreria standard mette a
disposizione metodi statici per il calcolo di tutte le
funzioni algebriche e trigonometriche, richiedendo
parametri double e restituendo risultati double
– Math.pow(x, y) restituisce xy
(il nome pow deriva da power, potenza)
– Math.sqrt(x) restituisce la radice quadrata di x
(il nome sqrt deriva da square root, radice quadrata)
– Math.log(x) restituisce il logaritmo naturale di x
– Math.sin(x) restituisce il seno di x espresso in radianti
138
23
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Combinare assegnazioni e aritmetica
Numeri binari
✔ Abbiamo già visto come in Java sia possibile
✔ I numeri che siamo abituati ad utilizzare sono espressi con
combinare in un unico enunciato un’assegnazione
ed un’espressione aritmetica che coinvolge la
variabile a cui si assegnerà il risultato
totalEuro = totalEuro + dollars * 0.93;
✔ Questa operazione è talmente comune nella
programmazione, che il linguaggio Java fornisce
una scorciatoia totalEuro += dollars * 0.93;
che esiste per tutti gli operatori aritmetici
x = x * 2;
x *= 2;
la notazione posizionale in base decimale
– base decimale perché usiamo dieci cifre diverse (da 0 a 9)
– notazione posizionale perché cifre uguali in posizioni diverse
hanno significato diverso (si dice anche che hanno peso diverso,
cioè pesano diversamente nella determinazione del valore del
numero espresso 434 = 4·102 + 3·101 + 4·100
– il peso di una cifra è uguale alla base del sistema di numerazione
(10, in questo caso), elevata alla potenza uguale alla posizione
della cifra nel numero, posizione che si incrementa da destra a
sinistra a partire da 0
– la parte frazionaria, a destra del simbolo separatore, si valuta con
potenze negative
4,34 = 4·100 + 3·10-1 + 4·10-2
139
140
Numeri binari
Numeri binari
✔ I computer usano invece numeri binari, cioè
✔ La conversione di un numero da base decimale a
numeri rappresentati con notazione posizionale in
base binaria
– la base binaria usa solo due cifre diverse, 0 e 1
– la conversione da base binaria a decimale è semplice
(1101)2 = (1·23 + 1·22 + 0·21 + 1·20)10 = (13)10
(1,101)2 = (1·20 + 1·2-1 + 0·2-2 + 1·2-3)10 = (1,625)10
✔ I numeri binari sono più facili da manipolare per i
computer, perché è meno complicato costruire circuiti
logici che distinguono tra “acceso” e “spento”, piuttosto
che fra dieci livelli diversi di voltaggio
base binaria è, invece, più complessa
✔ Innanzitutto, la parte intera del numero va
elaborata indipendentemente dalla eventuale parte
frazionaria
– la parte intera del numero decimale viene convertita
nella parte intera del numero binario
– la parte frazionaria del numero decimale viene
convertita nella parte frazionaria del numero binario
– la posizione del punto separatore rimane invariata
141
142
Numeri binari
Numeri binari
✔ Per convertire la sola parte intera, si divide il numero per
✔ Per convertire la sola parte frazionaria, si moltiplica il
2, eliminando l’eventuale resto e continuando a dividere
per 2 il quoziente ottenuto fino a quando non si ottiene
100 / 2 = 50 resto 0
quoziente uguale a 0
✔ Il numero binario si ottiene 50 / 2 = 25 resto 0
25 / 2 = 12 resto 1
scrivendo la serie dei resti 12 / 2 = 6 resto 0
delle divisioni, iniziando
6 / 2 = 3 resto 0
3 / 2 = 1 resto 1
dall’ultimo resto ottenuto
1 / 2 = 0 resto 1
✔ Attenzione: non fermarsi
quando si ottiene quoziente 1,
ma proseguire fino a 0
(100)10 = (1100100)2
numero per 2, sottraendo 1 dal prodotto se è maggiore di 1
e continuando a moltiplicare per 2 il risultato così ottenuto
fino a quando non si ottiene un risultato uguale a 0 oppure
un risultato già ottenuto in precedenza
0,35 · 2 = 0,7
✔ Il numero binario si ottiene scrivendo la 0,7 · 2 = 1,4
0,4 · 2 = 0,8
serie delle parti intere dei prodotti
0,8 · 2 = 1,6
ottenuti, iniziando dal primo
0,6 · 2 = 1,2
✔ Se si ottiene un risultato già ottenuto in 0,2 · 2 = 0,4
precedenza, il numero sarà periodico,
anche se non lo era in base decimale
143
144
Marcello Dalpasso
(0,35)10 = (0,010110)2
24
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Numeri binari
Le reti di computer
✔ Per programmare in Java non c’è bisogno di conoscere i
✔ Alcuni computer sono unità autosufficienti (stand-
numeri binari, ma tale conoscenza fa parte della cultura di
base dell’informatica
✔ Perché il massimo numero rappresentabile con una
variabile di tipo int è 2147483647?
– una variabile di tipo int occupa uno spazio in memoria pari a 32
bit, cioè il suo valore viene rappresentato con 32 cifre binarie
– il primo bit rappresenta il segno (0 ⇒ positivo, 1 ⇒ negativo)
alone), mentre altri sono interconnessi mediante
reti di comunicazione (reti telematiche)
✔ I computer di casa sono di solito stand-alone o
vengono interconnessi solo saltuariamente con un
modem (modulatore-demodulatore) tramite la rete
telefonica
– il massimo numero è 01111111111111111111111111111111 che
equivale a 231-1
= 2147483647
145
146
Le reti di computer
Le reti di computer
✔ I computer di laboratori e uffici sono di solito
✔ Attraverso le connessioni di rete, un computer può
connessi in modo permanente ad una rete locale
(LAN, Local Area Network)
✔ Alcune reti locali sono poi connesse a reti
telematiche a grande distanza (WAN, Wide Area
Network), come la rete Internet
scambiare informazioni con altri computer, nella
stanza adiacente o a migliaia di chilometri
✔ Uno degli esempi più eclatanti di trasmissione di
informazioni a distanza sulla rete mondiale
Internet è il cosiddetto World-Wide Web
(WWW), o semplicemente web
✔ Un altro servizio informatico consentito dalle reti
telematiche è lo scambio di messaggi di posta
elettronica (e-mail, electronic mail)
147
148
Minicomputer e Workstation
Minicomputer e Workstation
✔ Nei primi vent’anni di utilizzo, i computer furono
✔ Il primo minicomputer venne venduto nel 1965 dalla
utilizzati soltanto in grandi aziende degli USA
– erano enormemente costosi ma fornivano un servizio
insostituibile
✔ A metà degli anni ‘60 furono disponibili i circuiti
integrati, che provocarono una rivoluzione in
campo elettronico, consentendo la produzione di
computer a costi accettabili per un maggior
numero di utenti, ricercatori universitari e tecnici
di aziende (prevalentemente di ingegneria)
149
Marcello Dalpasso
Digital Equipment Corporation (DEC) con il nome PDP8, iniziando una fortunata serie di computer
✔ Il PDP-8 era contenuto in un unico armadietto
✔ Nel 1978 la DEC produsse il primo minicomputer a 32 bit,
il VAX, capostipite di una serie gloriosa di computer
✔ Questi computer venivano venduti con pochissimo
software e quasi sempre gli utenti dovevano essere buoni
programmatori
✔ Un altro minicomputer molto famoso è l'IBM AS/400
150
25
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Minicomputer e Workstation
Minicomputer e Workstation
✔ I minicomputer, come i più grandi mainframe, venivano
✔ Le workstation usano il sistema operativo Unix
utilizzati da molti utenti contemporaneamente, secondo un
sistema di time-sharing (ripartizione di tempo)
✔ Nei primi anni ‘80, con la comparsa dei terminali grafici,
con esigenze di calcolo più stringenti, tali sistemi creavano
sempre più disagi agli utenti
✔ La tecnologia progredì fino alla produzione di computer
che potevano stare sulla scrivania, con costi abbastanza
bassi da consentirne l’utilizzo personale, per un solo utente
✔ Nacque la prima workstation (stazione di lavoro), prodotta
da Sun Microsystems
✔ Ogni costruttore ha sviluppato una propria
versione di Unix, ma le differenze sono minime
✔ Questo ha favorito lo sviluppo di software in
modo più economico, perché lo stesso software
può essere venduto per più piattaforme
✔ Tutte le workstation adottano lo standard grafico
X Window System, sviluppato dal MIT
151
152
Scegliere bene i nomi delle variabili
Scegliere bene i nomi delle variabili
public class Coins4
{ public static void main(String[] args)
{ int a = 15000;
double b = 2.35;
double c = b + a / 1936.27;
}
}
✔ È molto importante scegliere nomi delle variabili
che descrivano adeguatamente il loro compito
– è un ottimo metodo per scrivere codice che si
documenta da solo!
– non è molto elegante dover inserire commenti soltanto
per descrivere la funzione svolta da una variabile
– è meglio usare i commenti soltanto per descrivere i
passaggi meno intuitivi dell’algoritmo
– troppi commenti rendono il programma poco leggibile!
– se si modifica il programma, bisogna poi modificare
anche i commenti… altrimenti è meglio eliminarli!
public class Coins5
{ public static void main(String[] args)
{ int lit = 15000;
double euro = 2.35;
double totalEuro = euro + lit / 1936.27;
}
}
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154
Prendere confidenza con il computer
Accedere al computer
✔ Per molti di voi il laboratorio didattico di questo
✔ In un computer di uso personale spesso non è
corso costituisce il primo approccio al computer
✔ I primi passi da compiere per acquisire confidenza
con il nuovo strumento di lavoro sono:
–
–
–
–
–
–
accedere al computer (fare log-in)
capire i concetti di file e di cartella (directory)
individuare il compilatore e l’interprete Java
scrivere un programma Java
compilare un programma Java
eseguire programmi
invece sempre controllato ed è necessario eseguire
la procedura di accesso (login)
✔ La procedura di accesso dipende dal sistema
operativo, ma in generale richiede l’inserimento di
un nome utente (account) e di una password
155
Marcello Dalpasso
necessaria nessuna procedura di accesso
✔ Nei computer del laboratorio didattico l’accesso è
156
26
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
File
Directory
✔ Come tutte le altre informazioni in un computer, i
✔ I file sono conservati all’interno di cartelle o
programmi sono memorizzati in file (“archivi”)
nella memoria secondaria
✔ Un file ha un nome e un contenuto
directory
✔ Una cartella può contenere
– i nomi di file devono rispondere a regole che dipendono
dal sistema operativo
– di solito i nomi di file terminano con una parte,
chiamata estensione, che è separata da un punto
✔ Un programma Java deve essere memorizzato in
un file con estensione .java
– zero o più file e
– zero o più altre cartelle
✔ È quindi possibile creare cartelle all’interno
di altre cartelle, dando origine ad una
struttura gerarchica
– ad esempio, Test.java
157
158
Individuare il compilatore Java
Sequenze di “escape”
✔ Il modo di utilizzo del compilatore Java dipende
✔ Proviamo a stampare una stringa che contiene
Hello, "World"!
delle virgolette
dal sistema operativo
–
–
–
–
si seleziona con il mouse un’icona sullo schermo
si seleziona una voce in un menu di comandi
si compone il nome di un comando sulla tastiera
si utilizza un ambiente integrato per lo sviluppo
software (IDE, Integrated Development Environment)
✔ Nel nostro corso useremo i comandi da tastiera del
JDK (Java Development Kit) di Sun Microsystems
// NON FUNZIONA!
System.out.println("Hello, "World"!");
✔ Il compilatore identifica le seconde virgolette
come la fine della prima stringa "Hello, ", ma
poi non capisce il significato della parola World
✔ Basta inserire una barra rovesciata \ (backslash)
prima delle virgolette all’interno della stringa
System.out.println("Hello, \"World\"!");
159
Sequenze di “escape”
Sequenze di “escape”
✔ Un’altra sequenza di escape che si usa è \n,
// FUNZIONA!
System.out.println("Hello, \"World\"!");
✔ Il carattere backslash all’interno di una stringa non
rappresenta se stesso, ma si usa per codificare altri
caratteri che sarebbe difficile inserire in una
stringa, per vari motivi (sequenza di escape)
✔ Allora, come si fa ad inserire veramente un
carattere backslash in una stringa?
che rappresenta il carattere di “nuova riga” o
“andare a capo”
System.out.println("*\n**\n***\n");
System.out.println("*");
System.out.println("**");
System.out.println("***");
*
**
***
✔ Le sequenze di escape si usano anche per
– si usa la sequenza di escape \\
inserire caratteri di lingue straniere o simboli
che non si trovano sulla tastiera
System.out.println("File C:\\autoexec.bat");
File C:\autoexec.bat
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Marcello Dalpasso
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27
Fondamenti di Informatica 1
Settimana 1
Sequenze di “escape”
Errori di battitura o di ortografia
✔ Ad esempio, per scrivere parole italiane con
✔ Gli errori di battitura possono essere molto
lettere accentate senza avere a disposizione una
tastiera italiana
difficili da identificare
System.out.println("Perch\u00E9?");
✔ Queste sequenze di escape utilizzano la
codifica standard Unicode
Perché?
http://www.unicode.org
per rappresentare i caratteri di tutti gli alfabeti
del mondo con 4 caratteri esadecimali
(codifica a 16 bit, 65536 simboli diversi)
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maiuscola
public class Hello
{ public static void Main(String[] args)
{ System.out.println("Hello, World!");
}
}
✔ In questo caso il compilatore non segnala alcun
errore di sintassi, perché Main è un nome valido
per un metodo
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Errori di battitura o di ortografia
✔ Viene invece segnalato un errore in esecuzione
C:\>java Hello
Exception in thread "main"
java.lang.NoSuchMethodError: main
✔ L’interprete Java che esegue la classe compilata
Hello inizia cercando di eseguire il metodo main
– segnala un errore perché il metodo main non esiste
– il metodo Main non può essere utilizzato al posto del
metodo main
– l’interprete non fa ipotesi, non cerca nomi simili
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Marcello Dalpasso
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28