Elementi di programmazione
Lezione n. 2bis
Programma
Descrizione di un algoritmo
effettuata tramite un linguaggio artificiale detto
linguaggio di programmazione
dove l’esecutore è un dispositivo tecnologico
come un elaboratore elettronico
ottenuto tramite un procedimento di traduzione
(algoritmico) effettuato da programmi traduttori
classificabili in compilatori e interpreti
Il linguaggio di programmazione è dato da dati
e istruzioni organizzate in strutture di controllo
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2
1
Rappresentazione logica degli algoritmi
pseudocodifica (esempio precedente)
professionale
diagramma a blocchi
utile a scopi dimostrativi
indica un flusso di istruzioni ovvero la sequenza dei passi da
eseguire
basato su simboli grafici
ogni simbolo corrisponde a un costrutto
verbi di ”esecuzione” (effetto osservabile)
condizioni
iterazioni
le due modalità sono semanticamente equivalenti
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3
Pseudocodice
Al posto dei diagrammi a blocchi si possono
usare altre tecniche
Una di queste è detta pseudocodice
Descrive l’algoritmo con il linguaggio
naturale semplificato al fine di togliere le
ambiguità
La descrizione mediante la pseudocodifica
si suddivide in due parti:
•
dichiarazione delle variabili
•
dichiarazione delle azioni
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4
2
Pseudocodice - esempio
Inizio
Inizializza MAX a 0
Inizializza N1 a 0
Leggi N1
Finché N1 != 999
Se N1 > MAX allora
Assegna N1 a MAX
Leggi N1
Stampa MAX
Fine
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5
I diagrammi a blocchi – (1/6)
la diagrammazione a blocchi o flow chart è un
metodo per rappresentare l’algoritmo in modo
sintetico e preciso
un diagramma a blocchi indica un flusso di
istruzioni ovvero la sequenza dei passi da
eseguire
è basato su simboli grafici
ogni simbolo corrisponde ad un preciso costrutto
o insieme di istruzioni
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6
3
I diagrammi a blocchi - (2/6)
Un diagramma a blocchi è un insieme di blocchi
elementari costituito sempre dalle seguenti parti:
blocco di inizio
blocco di fine
numero finito di blocchi di lettura/scrittura o di
azione
numero finito di blocchi di controllo
(opzionale)
7
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I diagrammi a blocchi - (3/6)
Rappresenta il flusso (l'ordine) del
diagramma
Istruzioni di inizio e di fine
inizio
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fine
8
4
I diagrammi a blocchi - (4/6)
istruzione operativa (effettiva)
Rappresenta una elaborazione
Esempi:
calcola
archivia
9
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I diagrammi a blocchi - (5/6)
simbolo di decisione
vero
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condizione
falso
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5
I diagrammi a blocchi - (6/6)
Simbolo di input/output
Rappresenta un'operazione di
input/output. Esempi:
scrivi
leggi
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11
Esempio in diagrammi a blocchi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Introdurre una moneta da un euro
Inserire il bicchierino nell’apposito spazio
Premere il bottone al di sopra della scritta
“caffè”
Se esce il caffè, attendere il segnale sonoro e
quindi ritirare il bicchiere
Altrimenti premere il bottone al di sopra della
scritta “restituzione” e ritirare la moneta.
Ricominciare da 1
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12
6
Start
Introdurre una moneta da 1 euro
Inserire il bicchierino nell’apposito spazio.
Premere il bottone al di sopra della scritta “caffè”
No
Esce il caffe’
Premere il pulsante restituzione
Ritirare la moneta
Si’
Attendere il segnale sonoro
e ritirare il bicchiere
Fine
13
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Dati: costanti e variabili
Un dato può essere:
costante - un dato che assume un valore all’inizio
dell’algoritmo e lo mantiene per tutta l’esecuzione
di questo
importo x 1936,27 rate di conversione
variabile - è una coppia <nome, valore>
valore
nome
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14
7
Variabili
Il valore delle variabili deve appartenere a una
categoria che solitamente sono:
numeri interi - 60
numeri reali - 220,56
sequenze di caratteri - Mario Rossi
valori booleani - vero, falso
I valori una volta che appartengono ad una
categoria di dati devono rispettare le regole della
categoria
Esempio i numeri si possono moltiplicare fra
loro i caratteri no
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Istruzioni – (1/2)
Istruzioni operative
Istruzioni di controllo
istruzioni che eseguono azioni che producono risultati
anche parziali
moltiplica, conta, trasforma, etc.
istruzioni che guidano l’andamento dell’esecuzione
se piove allora resto a casa
Istruzioni di salto
istruzioni che spostano il punto di esecuzione da una parte
all’altra dell’algoritmo
salto condizionato, salto incondizionato
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8
Istruzioni - (2/2)
Istruzioni di inizio e di fine
sono le istruzione di apertura e di chiusura dell’algoritmo
Istruzioni di ingresso e di uscita
sono le istruzioni che consentono l’acquisizione dei dati
(ingresso) e l’emissione dei risultati (uscita)
lettura del codice, inserimento della carta, stampa del
fogliettino, emissione dei soldi
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La formalizzazione dell’algoritmo
Esempio 1: calcolo dell’area di un rettangolo
Linguaggio pseudocodifica
Diagramma a blocchi
INIZIO
Dati di input: b,h
INIZIO
1 Lettura b,h
2. Area=b*h
3. Stampa Area
FINE
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Lettura b,h
Area=b*h
Stampa Area
FINE
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9
Implementazione del programma
La scelta opportuna del linguaggio ad alto
livello in cui implementare l’algoritmo dipende
anch’esso dall’ambito del problema.
Esempi di linguaggi ad alto livello:
C (programmazione di sistemi)
FORTRAN (Programmazione scientifica)
COBOL (Applicazioni commerciali)
LISP (Applicazioni di intelligenza artificiale)
PROLOG (Applicazioni di intelligenza artificiale)
…..
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Test e verifica
Il software deve soddisfare a tutte le richieste di
output, cioe’ deve restituire tutti i parametri
richiesti
Le richieste di output devono essere coerenti
con le richieste di input (cioe’ il risultato deve
essere corretto)
La correttezza del risultato deve essere
verificata per una ampia gamma di dati di input,
anche in condizioni limite
Debugging (togliere gli errori) e Testing
(correttezza funzionale)
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10
Documentazione e mantenimento del
programma
Seguire linee guida nello sviluppo del
software.
Allegare al software documentazione scritta
sulle
scelte
metodologiche
e
di
implementazione effettuate.
Mantenere aggiornata tale documentazione
ogni volta che viene fatta una modifica,
tenendo traccia dei cambiamenti effettuati.
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Esempio: conversione miglia-chilometri
Diagramma a blocchi
Algoritmo
1.Inizio
2.Leggi miglia
3. Km=miglia*1.609
4. Scrivi km
5. Fine
inizio
Leggi miglia
km=miglia*1.609
scrivi km
fine
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11
PROBLEMA: Calcolare l’area di un
rettangolo
Algoritmo
Dati di input: b,h
INIZIO
1 Lettura b,h
2. Area=b*h
3. Stampa Area
FINE
Programma in linguaggio C
/* Il programma calcola l'area di un
triangolo */
#include <stdio.h>
int main(void)
{ float b,h,area;
printf("introduci base e altezza \n ");
scanf("%f%f",&b,&h);
area=b*h;
printf("area = %f",area);
}
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Istruzioni di condizione e decisione
Condizione
è una espressione che si verifica o vera o
falsa
ogni tipo di dati ha i suoi operatori di confronto
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12
Le condizioni
Operatori di confronto dei numeri:
uguale =
X==3
maggiore >
X>3
maggiore uguale =>
X>=3
minore <
X<3
minore uguale <=
X<=3
diverso <>
X<>3
Operatori di confronto dei caratteri:
uguale = =
“monica”==Y
diverso <>
“monica” <>Y
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Gli operatori booleani - I
Operatori booleani:
and
“canta” e “danza” ossia la condizione
è vera quando il soggetto canta e
danza contemporaneamente
or
“canta” o “danza” - in modo alternativo
ossia sono valide le seguenti
situazioni: “canta e non danza”,
oppure
“danza e non canta”, oppure
“canta e danza”
not
non “canta” – negazione
xor
“canta” o “danza” - in modo esclusivo
ovvero sono valide le seguenti
situazioni “canta e non danza”
oppure “danza e non canta”
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13
Gli operatori booleani - II
A
B
VERO
FALSO
VERO
FALSO
VERO
VERO
FALSO
FALSO
A AND B
VERO
FALSO
FALSO
FALSO
A OR B
VERO
VERO
VERO
FALSO
NOT A
FALSO
VERO
FALSO
VERO
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A XOR B
FALSO
VERO
VERO
FALSO
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Scomposizione in sotto-algoritmi:
sviluppo top-down
Spesso per semplificare il flusso procedurale si
rappresentano insieme di istruzioni in un solo
blocco concettualmente omogeneo
Successivamente si scompone il blocco in
istruzioni sempre più “fini”
Si procede dal generale al particolare
Questo metodo di analizzare i problemi partendo
da macro-blocchi per poi arrivare alle istruzioni
più dettagliate è detto top-down
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28
14
Esempio - bancomat
scomposizione dell’azione 3
3. Scelta dell’operazione da eseguire
3.1 visualizzazione dei possibili menu
3.2 scelta del menu
3.3 visualizzazione delle operazioni possibili
nel menu scelto
3.4 scelta dell’operazione
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Sviluppo strutturato degli algoritmi
e
Ingegneria del software
Lezione n. 5
15
Programmazione strutturata e metodo
top-down
Problema :
prendere un caffè alla macchinetta automatica
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31
Analisi top-down
Introduzione dati
Esecuzione caffè
Gestione dell’errore
Richiesta di continuazione
Fine
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16
Start
Introduzione dati
Blocco1
Preparazione del caffè
Blocco2
Gestione dell’errore
Blocco3
si
Vuoi ricominciare?
no
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Fine
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Start blocco1
Introdurre una moneta da un euro
Inserire il bicchierino nell’apposito spazio
Premere il bottone “caffè”
Fine blocco1
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17
Start blocco2
Sensore=“spento”
falso
C’è acqua
vero
vero
Sensore=“acceso”
C’è caffè
Sensore=“acceso”
Misura una
dose di acqua
Scalda l’acqua
Aggiungi una
dose di caffè
Fine blocco2
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35
Start blocco3
falso
Versa il caffé
Ritira il caffé
Sensore
=“acceso”
vero
Premi il bottone
“Restituzione”
Ritira moneta
Ripara il guasto
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Fine blocco3
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18
Istruzioni di controllo: i salti
Istruzione di salto (jump, goto):
prescrive che l’ulteriore elaborazione
continui a partire da un certo punto
trasferisce il controllo al punto indicato
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Salti incondizionati e condizionati
Salto incondizionato
1. X = 0;
2. X = X+1;
3. Goto 50
Soluzione: Salto condizionato
1. X = 0;
2. X = X+1;
3. If X < 10 go to 2
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19
Salto incondizionato
X=0
X = X+1
Istruzione numero 50
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Salto condizionato
X=0
X = X+1
X < 100
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40
20
Programmazione strutturata
la programmazione strutturata è quel procedimento che
permette di ottenere algoritmi facilmente documentabili e
comprensibili
si basa su tre costrutti:
Sequenza
Selezione
Ripetizione : tre tipi di ciclo condizione in testa (while),
condizione in coda (repeat), ripetizione enumerativa
(for)
regole base:
i salti sono rigorosamente proibiti
esiste una sola fine di tutto il programma
le selezioni si chiudono sempre
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41
La sequenza
Le istruzioni si susseguono rispetto ad un ordine
e vengono eseguite nella sequenza indicata
{<S1>; <S2>; … <Sn>}
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42
21
La sequenza
inizio
S1
S2
…...
Sn
fine
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43
La selezione
If (<condizione>)
{
BLOCCO
<S1>…..
<Sn>
}
Se la “condizione” è vera allora vengono
eseguite l’istruzioni del blocco
Se la “condizione” e’ falsa, allora il blocco non
viene eseguito
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44
22
La selezione con alternativa
If (<condizione>)
then
{
<blocco1>
}
else
{
<blocco2>
}
Se la condizione è vera allora viene eseguito il blocco1
altrimenti il blocco2
45
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La selezione
inizio
falso
vero
condizione
A
fine
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46
23
La ripetizione con condizione in testa
(while)
While (<condizione>)
do
{
<blocco>
}
il blocco viene ripetuto finché la condizione risulta vera
quando l’espressione risulta falsa la ripetizione cessa e
si passa all’istruzione successiva
47
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Ripetizione con condizione in testa
(while)
inizio
vero
condizione
B
falso
A
fine
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48
24
La ripetizione con condizione in coda
(repeat)
Repeat
{
<blocco>
}
Until (<condizione>)
il blocco viene ripetuto finché la condizione risulta falsa
quando l’espressione risulta vera la ripetizione cessa e si passa
all’istruzione successiva
49
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Ripetizione in coda (repeal)
inizio
A
B
falso
vero
condizione
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fine
50
25
La ripetizione enumerativa (for)
for (<espressione iniziale>, <condizione>,
<aggiornameto espressione>)
{
<blocco>
}
il blocco viene ripetuto finché la condizione risulta vera
la formula di aggiornamento modifica i valori di confronto
nell’espressione fino a quando la condizione non diviene
vera
51
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La ripetizione enumerativa (for)
i=1
For i= 1 a 100
Blocco A
Blocco B
aggiornamento di i=i+1
Fine
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52
26
Esempio di for
X=1
For X= 1 a 100
Stampa X
X=X+1
Fine
Cosa produce questo algoritmo ?
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53
Potenza della programmazione
strutturata
Le tre strutture presentate consentono di
esprimere qualsiasi algoritmo
Teorema di Bohm-Jacopini:
“Ogni diagramma a blocchi non strutturato è
sempre trasformabile in un diagramma a
blocchi strutturato equivalente...”
(...con l’eventuale aggiunta di una variabile)
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54
27
Il metodo top-down
Metodo top-down: scomposizione progressiva del
problema e delle azioni (istruzioni) che lo risolvono
Favorisce la divisione del lavoro:
Analisi: definizione della struttura generale del
programma, dei moduli principali che lo compongono, e
delle operazioni astratte svolte da ciascuno di essi, le
cosiddette “specifiche”
Programmazione: realizzazione dei programmi che
svolgono le singole operazioni individuate nella fase di
analisi
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55
Un esempio
il problema: calcola il voto medio ottenuto dagli
studenti del corso
la descrizione dell’algoritmo non è in un
linguaggio di programmazione ma è una
astrazione espressa linguaggio naturale
(pseudocodice)
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28
Primo raffinamento
Calcola il voto medio ottenuto dagli studenti
del corso
Inizializza e acquisisci le variabili
Inserisci, somma e calcola i voti
Calcola e stampa la media
57
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Secondo raffinamento
–
Inizializza le variabili
Inizializza il totale a 0
Inizializza il contatore voti a 0
–
Inserisci, somma e calcola i voti
Leggi il primo voto
Finché l’utente non ha inserito la sentinella, ripeti
Aggiungi il voto al totale parziale
Aggiungi 1 al contatore voti
Leggi il prossimo voto
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58
29
Secondo raffinamento (continua)
- Calcola e visualizza la media
Calcola la media dividendo il totale per il
contatore voti
Visualizza la media
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30
