Fondamenti ciuto et alt., McGraw-Hill di informatica · comunicazione di dati ed informazioni A.Gori - Fondamenti di informatica 8 ... processi di codifica e di decodifica nonché

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Fondamenti di informatica

A.Gori - Fondamenti di informatica 1

di informatica

Alessandro [email protected]

informottica.webnode.it

Bibliografia”Introduzione ai Sistemi Informatici” IV edizione, Sciuto et alt., McGraw-Hill


[email protected]

Sistemi di Elaborazione


Parole Chiave

AlgoritmoCodifiche e LinguaggiProgramma


InputOutput

Ogni problema di elaborazione della informazione è caratterizzato da:

• Un insieme di dati di partenza• Un’elaborazione dei dati



• Un elaborazione dei dati• Un risultato in risposta



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Schema di riferimento delle attività di un generico sistema di elaborazione:



INPUT OUTPUTELABORAZIONE


Strettamento connesso all’elaborazione di informazioni è il problema della comunicazione di dati ed informazioni


L’informazione presuppone <Comunicazione> tra un’entità Emittente ed un’entità Ricevente attraverso processi di codifica e di decodifica nonché tramite un insieme di regole.



Emittente Ricevente

Codifica Decodifica

INFORMAZIONE

La comunicazione (di informazione) tra due persone avviene attraverso un linguaggio e può subire una codifica ed una decodifica:

E i



Esempio:La persona emittente pensa una cosaLa codifica in una frase in un certo linguaggio (es. lingua italiana)Il ricevente l’ascolta e la decodifica per farla sua (ad es. tramite lo stesso tipo di linguaggio) ed utilizzarla (memorizzarla, elaborarla, …)

La comunicazione (di informazione) tra due sistemi diversi (ad es. l’uomo ed il computer) avviene con le stesse modalità viste prima ovviamente utilizzando mezzi diversi.



ESEMPIO:

L’uomo comunica al computer un’informazione tramite un linguaggio di programmazione (codifica)



( )

Il computer riceve l’informazione, decodificandola nel suo linguaggio (codici binari 0/1) in modo da poterla trattare in vario modo (memorizzare, elaborare, ecc.) e magari “ritornare” delle risposte

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La comunicazione di informazione tra due sistemi deve avvenire seguendo delle regole precise:

si pensi alla sintassi del linguaggio umanosi pensi alla semantica (ossia quello che comunichiamo deve avere un significato per chi ci



g pascolta)si pensi alla sequenza logica di ciò che comunichiamo

Ecco che si introducono i concetti di:linguaggio di programmazione programma

Linguaggio di programmazione:Sistema di codifica del linguaggio naturale attraverso il quale possiamo comunicare informazioni ad un



comunicare informazioni ad un computer o, più in generale, ad un sistema di elaborazione

Programma:Sequenza di comandi o istruzioni elementari che possono essere



pcomprese (decodificate) ed eseguite (elaborate) da un sistema di elaborazione in modo automatico

Schema di riferimento delle attività di un generico sistema di elaborazione:



INPUT OUTPUTELABORAZIONE

Esempio:

3

5125?



Esempio:

3

51255^3



Concetto di Algoritmo

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Esempio:

3

51255^3

Concetto di Algoritmo



Procedimento:1. Inserisci il dato A (5) BASE2. Inserisci il dato B (3) ESPONENTE3. Esegui A elevato a B4. Restituisci il risultato

Algoritmo:

insieme finito di azioni elementari (istruzioni) che devono essere eseguite in



(istruzioni) che devono essere eseguite in sequenza per portare a termine (risolvere) un determinato compito

TRATTAMENTO dell’INFORMAZIONE

Esempio: Ricetta di cucina (arrosto di vitello)

- Procurarsi tutta la lista degli ingredienti nei dosaggi richiesti (vitello, sale, olio, spezie, vino, burro, brodo,….)P i l t l li tt i d i ( i tti


- Procurarsi la pentola e gli attrezzi da cucina (piatti, posate, ecc.)

- Mettere nella pentola due rametti di rosmarino e sale- Rosolare la carne in burro e olio ben caldi- Bagnare con il vino e lasciare evaporare- Aggiungere il brodo- Cuocere a fuoco lento per un’ora





ANALISIFORMALIZZAZIONE

Il processo di sviluppo di un programma



PROGRAMMAZIONETRADUZIONEESECUZIONE

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Descrizione del problemaAnalisi ed identificazione di una soluzione del problema (soluzione informale)Formalizzazione della soluzione tramite un

Il processo di sviluppo di un programma



ALGORITMO risolutivoScrittura di un programma in un linguaggio di programmazione Esecuzione del programma nel linguaggio macchina (tramite TRADUZIONE: interpreti o compilatori)

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Problemi elementari terminali

Problemi non elementari: possono essere espressi tramite problemi elementari



Concetto di Programma e SottoProgramma



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L’importanza della corretta sequenzialità dei passi di un

algoritmo


algoritmo

Esempio: ALGORITMO DEL RISVEGLIO



Esempio

Definizione del problema:Una segretaria deve contattare telefonicamente una serie di clienti a cui deve lasciare un messaggio.La segretaria deve procurarsi la lista dei clienti ed il loro numero telefonico.Se risponde la persona desiderata, deve lasciare il messaggio e spuntare il cliente dall’elenco. Negli altri casi (telefono occupato, numero errato, cliente non risponde) deve annotare sull’elenco la it i i t t


situazione incontrata

Dati del problema (dati di input)L’elenco dei clienti con la ragione sociale ed il numero di telefonoIl messaggio da comunicare

Risultati di risposta (dati di output)L’elenco dei clienti con l’indicazione dell’esito della telefonata

Esempio

Algoritmo

Per ogni cliente dell’elenco:• Leggere il numero telefonico


• Comporre il numero• A seconda della situazione che si presenta, scrivere sull’elenco:

“occupato”, “non trovato”, “numero errato”, “ok”

Ripetere le operazioni precedenti finché i clienti dell’elenco sono finiti

Analisi e Programmazione


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Algoritmi e Programmi


Esecuzione

Algoritmi e Programmi


Algoritmi


Descrizione degli Algoritmi






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Problema:

Data la seguente figura geometrica, calcolarne l’area totale (supponendo di non conoscere la formula dell’area del trapezio)



Problema:

Data la seguente figura geometrica, calcolarne l’area totale (supponendo di non conoscere la formula dell’area del trapezio)



DATI

r



B

b

h1

h2

Dobbiamo scomporre il problema P in più sottoproblemi

h2

r



P si scompone in:P1 +P2 +P3

B

b

h1

h2

P3 si può scomporre a sua volta in:P3.1 e Ph2

r



P3.2

B

b

h1

h2

(Se non si usa la formula del Trapezio)

bh2

r



(Senza usare la formula del Trapezio)

B

h1

A= ½ (II r2) + (b h2 ) + (b h1 ) + ½ (B-b) h1

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Un algoritmo deve descrivere la soluzione non di uno specifico problema ma di una classe di problemi equivalenti



Es.: l’algoritmo precedente descrive la soluzione di ogni problema con quelle caratteristiche senza vincolarsi a dati specifici concetto di VARIABILE

Definizione intuitiva di algoritmo

Elenco finito di istruzioni che specificano una serie di operazioni, eseguendo le quali e’ possibile

Algoritmo


eseguendo le quali e possibile risolvere ogni istanza di un problema di un dato tipo

Una VARIABILE è una specie di contenitore identificato da un nome (identificatore) e che possiede un valore


(identificatore) e che possiede un valore

B12

H16.5

Si dice che una VARIABILE è di un certo TIPO per indicare il tipo di valore che può assumere


può assumere

Per “introdurre un valore nel contenitore” si adottano le cosiddette operazioni di assegnamento


ope a o d asseg a e to

Es.B 12 B 12 x 5H1 6.5 H1 B x 3

A H1 x B

Inizio Leggi il valore del raggio ed assegnalo alla variabile R


Calcola l’area del semicerchio ed assegnalo alla variabile P1

Es.R 6P1 (R ^ 2) * 3,14 / 2

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Leggi il valore della base b del primo rettangolo ed assegnalo alla variabile b Leggi il valore dell’altezza h2 del primo rettangolo ed assegnalo alla variabile h2Calcola l’area del primo rettangolo ed


Calcola l area del primo rettangolo ed assegnalo alla variabile P2

Es.b 7h1 4P2 b * h2

Leggi il valore della base B del secondo rettangolo ed assegnalo alla variabile BLeggi il valore dell’altezza h1 del secondo rettangolo ed assegnalo alla variabile h1Calcola l’area del secondo rettangolo ed


Calcola l area del secondo rettangolo ed assegnalo alla variabile P31

Es.B 10h2 3P31 B * h1

…Calcola l’area del triangolo rettangolo ed assegnalo alla variabile P32


Es.P32 ½ * (B – b) * h1

…Calcola l’area dell’intera figura ed assegnalo alla variabile A


Es.A P1 + P2 + P31 + P32

…Visualizza il valore della variabile AFine


P0: InizioP1: Leggi un valore dall’esterno ed assegnalo alla variabile XP2: Leggi un valore dall’esterno ed assegnalo alla variabile YP3: Calcola la differenza d tra x e y ( d x-y)P4: Valuta se d>0: in caso affermativo esegui il passo P5 altrimenti

Problema: Determinare il maggiore tra due numeri interi x e y


P4: Valuta se d>0: in caso affermativo esegui il passo P5 altrimenti esegui il passo P6

P5: Stampa la frase “Il massimo è “ seguita dal valore contenuto in x e vai al passo P7

P6: Stampa la frase “Il massimo è “ seguita dal valore contenuto in y e vai al passo P7

P7: Fine

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Problema: Determinare il maggiore tra due numeri interi x e y

Inizio

Leggi X e Y

D X-Y

Diagramma di flusso


D X Y

D > 0 ?

Scrivi “Max è X” Scrivi “Max è Y”

Fine

V F

Diagramma di flusso

•Formalismo grafico per rappresentare un algoritmo

•Non completamente standardizzato•Blocchi connessi con frecce che indicano la sequenza


qdelle azioni da svolgere

Inizio

Leggi X e Y

D X-Y

Diagramma di flusso

Operazione di I/OElaborazione


D X Y

D > 0 ?

Scrivi “Max è X” Scrivi “Max è Y”

Fine

Selezione a due vie(blocco condizionale

o decisionale)

Descrizione degli algoritmi

Diagramma a blocchi (flow chart):rappresentazione grafica di unalgoritmo che indica il flusso delle


operazioni descritte dall’algoritmo chedevono essere eseguite a partire daidati iniziali per ottenere i risultatifinali.

Blocchi elementari

begininput azione

Inizio


end outputC

verofalso

Fine

Esercizio

Definire l’algoritmo che risolve una generica equazione di secondo grado

della forma:


ax2+bx+c=0

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1. Inizio dell’algoritmo2. acquisire dall’esterno i valori dei coefficienti a, b e c;3. calcolare il valore Δ=b2-4ac;4 se Δ<0 allora non esistono radici reali: eseguire 8;

Soluzione di ax2+bx+c=0

Algoritmo


4. se Δ<0, allora non esistono radici reali: eseguire 8;5. se Δ=0, allora x1=x2=-b/2a : eseguire 7;6. se Δ>0, allora x1=(-b+√Δ)/2a e x2=(-b-√Δ)/2a ;7. comunicare all’esterno i valori di x1 ed x2 ;8. Fine dell’algoritmo.

Flow-Chartbegin

a, b, c

Δ=b2-4ac

V FΔ<0


end

Δ<0

FVΔ=0x1=-b/2a

x2=-b/2a

x1=(-b+√Δ)/2a

x2=(-b-√Δ)/2a

radici non reali

x1, x2

Dati ed Istruzioni








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Strutture di controllo



A< >0

A,B

Basic


IF A< >0 THEN RIS=B/A

RIS=B/A

if (A!=0) {

RIS=B/A;

}

C




BasicA< B


…IF A< B THEN

RIS=B-AELSE

RIS=A-BEND IF…

RIS=B-A RIS=A-B

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CA< B


…if (A< B){

RIS=B-A}else{

RIS=A-B}

RIS=B-A RIS=A-B




Basic

W=0


W=0WHILE A>0

W=W+1A=A-1

WEND…

A>0

A=A-1W=W+1


C

W=0


W=0;WHILE (A>0) {

W=W+1;A=A-1;

}…

A>0

A=A-1W=W+1




W=0

A=A-1W=W+1


W=0DO

W=W+1A=A-1

LOOP WHILE A>0…

BasicA>0

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W=0

A=A-1W=W+1


W=0;do{

W=W+1;A=A-1;

}while (A>0)

C

A>0




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Proposizioni e Predicati


Tavole di verità


Somma di 3 numeri


Esercizio

Fornire l’algoritmo per calcolare la somma di N numeri


Soluzione


Lo pseudo codice è una sorta di linguaggio che descrive un algoritmo attraverso istruzioni simili alle istruzioni di un linguaggio di programmazione.

Pseudo Codice


Si descrivono algoritmi utilizzando pseudo codice perché passare dalla descrizione in pseudo codice alla effettiva descrizione in un linguaggio di programmazione è (o dovrebbe essere) semplice.

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Pseudo Codice – Tipi di Istruzioni


Pseudo Codice – Strutture di controllo


Pseudo Codice – Somma di tre numeri

Leggi Var1

Leggi Var2

Leggi Var3


Leggi Var3

Somma = Var1 + Var2 + Var3

Scrivi Somma

Pseudo Codice – Somma di N numeri

Leggi N

I = 0

Somma = 0

Finché I < N

{


{

Leggi Var

Somma = Somma + Var

I = I + 1

}

Scrivi Somma

Approccio Top-Down

La programmazione top-down è una tecnica di programmazione per la realizzazione di programmi con la scomposizione iterativa di un problema in sotto-problemi.


La programmazione top-down si presta molto bene ad essere abbinata alla definizione di algoritmi con i diagrammi di flusso.

•All’inizio il diagramma di flusso è rappresentato da un nodo che rappresenta la soluzione al problema

•Questo nodo viene scomposto in una rete di nodi in modo iterativo

Approccio Top-Down


•La scomposizione termina quando i singoli nodi possono essere rappresentati da semplici sequenze di istruzioni del linguaggio di programmazione scelto

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Approccio Top-Down

Somma di N numeri


Approccio Top-Down

Somma di N numeri


Approccio Top-Down

Somma di N numeri: fase di inizializzazione


Approccio Top-Down

Somma di N numeri: fase di “lettura e somma di N numeri”


Approccio Top-Down

Somma di N numeri: Completo!


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