Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Tipi di dato e strutture dati Specifica e realizzazione di strutture informative come classi.

Presentazione sul tema: "Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Tipi di dato e strutture dati Specifica e realizzazione di strutture informative come classi."— Transcript della presentazione:

1 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Tipi di dato e strutture dati Specifica e realizzazione di strutture informative come classi

2 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Che cos’è un tipo di dato? Tutti i linguaggi di programmazione tipati forniscono tipi ed operatori predefiniti Linguaggi di programmazione come Pascal, C, C++ o Java consentono all’utente di definirne di nuovi Cos’è un tipo?

3 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Insieme di valori + operatori + 0, 1, 2, …, n, … Interi true, false Booleani not  I tipi di dato sono modelli matematici

4 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 I numeri razionali Le rappresentazioni più usate sono quella decimale (imprecisa), oppure le frazioni

5 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Specifica: la sintassi Consiste nel definire nuovi identificatori: nome del tipo definito: Es. Ratio nomi e tipi degli operatori Es. NewRatio: void  Ratio Assign: Int, Int  Ratio Sum: Ratio, Ratio  Ratio Invert: Ratio  Ratio LessOrEqual: Ratio, Ratio  Bool

6 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Specifica: la semantica Consiste nel definire il significato/ comportamento degli operatori Equazionalmente: LessOrEqual(Assign(a, b), Assign(c, d)) = (ad  bc) Bene per le proprietà del campo dei razionali, ma problematico per esprimere side effects

7 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Specifica: la semantica Consiste nel definire il significato/ comportamento degli operatori Con pre e post-condizioni NewRatio(): Post: produce la frazione 0/1 Assign(n, m):Post: ritorna n/m Sum(r, s):Post: ritorna r + s …

8 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Il significato dell’astrazione Quanto fa 2/3 + r ? Sum(Assign(2,3), r) Il razionale r è maggiore o eguale a 0 ? LessOrEqual(Assign(0,1), r) Utente

9 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Il significato dell’astrazione Vorrei sapere se le frazioni sono ridotte ai minimi termini Questi sono affari privati Posso conoscere il denumeratore di r? La specifica non prevede questo operatore Utente

10 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Il significato dell’astrazione Utente L’utente interagisce con i valori di tipo Ratio solo attraverso gli operatori: non può né deve conoscere i dettagli della loro realizzazione

11 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Il significato dell’astrazione Implementazione dell’ADT barriera operatore Programma applicativo Accesso diretto ai dati ADT = Abstract Data Type

12 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Che cos’è una struttura dati? modo sistematico di rappresentare ed organizzare dati Struttura dati = afkzqdiw vettore 251  9 lista 0010011010010111 numero intero rappr. in binario

13 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Primitive di accesso Una struttura dati deve essere dotata di primitive che consentano di costruire, distruggere, esplorare e modificare gli aggregati di dati: afkzqdiw base = indirizzo del primo elemento V[i] = valore all’indirizzo base + i  dim(valore) V

14 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Primitive di accesso Una struttura dati deve essere dotata di primitive che consentano di costruire, distruggere, esplorare e modificare gli aggregati di dati: 51  9 L = Puntatore al primo el. p p.next p.info 2 Cons(2, L)

15 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Primitive di accesso Una struttura dati deve essere dotata di primitive che consentano di costruire, distruggere, esplorare e modificare gli aggregati di dati: 0010011010010111 not 1101100101101000

16 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Invarianti di struttura Una proprietà di una struttura dati che deve essere mantenuta dopo qualunque accesso alla struttura è un invariante di struttura 251  9 lista I puntatori di una lista devono concatenare tra loro tutti i singoli elementi

17 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Invarianti di struttura Una proprietà di una struttura dati che deve essere mantenuta dopo qualunque accesso alla struttura è un invariante di struttura numeratore denumeratore denumeratore  0 Se così abbiamo deciso, possiamo chiedere che num. e den. siano primi tra loro

18 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 I numeri razionali: realizzazione numeratore denumeratore Struttura dati: un record typedef struct ratio { int num, den; } Ratio; Ratio Sum (Ratio a, Ratio b) {Ratio c; c.num = a.num*b.den + b.num*a.den; c.den = a.den*b.den; return c; }

19 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Una rivoluzione copernicana Universo centrato sulle funzioni: i nomi dei dati sono passati alle funzioni che così vi accedono Universo centrato sulle funzioni: i nomi dei dati sono passati alle funzioni che così vi accedono Universo centrato sui dati: i nomi delle funzioni sono passati ai dati, che li interpretano e usano per modificare sé stessi Universo centrato sui dati: i nomi delle funzioni sono passati ai dati, che li interpretano e usano per modificare sé stessi

20 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Oggetti Un oggetto consiste di: una collezione di dati nascosti (stato) un insieme M di metodi pubblici in grado di manipolare lo stato e di comunicare all’esterno informazioni sullo stato Un oggetto consiste di: una collezione di dati nascosti (stato) un insieme M di metodi pubblici in grado di manipolare lo stato e di comunicare all’esterno informazioni sullo stato Programmazione orientata agli oggetti: le unità di base di un programma sono gli oggetti l’esecuzione di un programma consiste nell’inviare messaggi agli oggetti, i quali attivano in risposta i loro metodi

21 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Oggetti: esempio value0 get(codice di get) set(codice di set) riferimento oggetto mycell.set(0); … mycell.get() = 0 …

22 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Una realizzazione più efficiente value0 1 get(codice di get) set(codice di set) Il processo che identifica i metodi che appartengono ad un oggetto realizzato in questo modo prende il nome di method lookup.

23 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Classi Una classe è una descrizione (un prototipo) di una collezione di oggetti, consistente in: 1.un elenco di campi e dei loro tipi (che realizzano lo stato) 2.un elenco di metodi, incluse le loro definizioni (corpo) Una classe è una descrizione (un prototipo) di una collezione di oggetti, consistente in: 1.un elenco di campi e dei loro tipi (che realizzano lo stato) 2.un elenco di metodi, incluse le loro definizioni (corpo)

24 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Classi: esempio class cell is var value: Integer := 0; method get(): Integer is return this.value; method set(n: Integer) is this.value := n; this è un riferimento all’oggetto che esegue il metodo

25 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Istanziazione In un linguaggio “class based” gli oggetti sono istanze di classi var myCell: TypeOf(cell) := new cell; In alcuni linguaggi (C++, Java) il tipo di una classe coincide con la classe stessa L’operatore new è un allocatore (in C++ è una evoluzione di malloc )

26 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Dichiarazione e definizione class nome della classe { private: lista di variabili e metodi privati public: lista di variabili e metodi pubblici }; Una classe si dichiara utilizzando la sintassi: Per definire un metodo si usa invece la sintassi: tipo del valore nome della classe :: nome del metodo ( lista argomenti ) { corpo del metodo } operatore di risoluzione

27 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Esempio: numeri complessi class Complex { private: float real, imag; public: void assign_real(float); void assign_imag(float); float get_real(); float get_imag(); Complex add(Complex); Complex multitly(Complex); // ecc. }; void Complex::assign_real(float re) {real = re;} float Complex::get_real() {return real;}

28 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Oggetti Gli oggetti sono istanze delle classi; condividono i metodi e le variabili della classe (precedute dal qualificatore static ), mentre posseggono propri campi per le variabili oggetto. Es. Complex a, b, c; // crea tre oggetti della classe Una volta definiti, gli oggetti possono invocare metodi per notificare o modificare il proprio stato: a.assign_real(7.2); float x = a.get_real() ; // x vale 7.2 Inoltre un oggetto può essere definito attraverso un’assegnamento: a = b.add(c); // significa a = b + c;

29 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Il puntatore this Un metodo appartenente ad una classe può accedere direttamente ai campi privati; per sottolineare che questi campi sono quelli dell’oggetto cui appartiene il metodo si usa il puntatore this (in altri linguaggi self ): Es. Un modo più esplicito di scrivere il metodo assign_real della classe Complex è void Complex::assign_real(float re) {this->real = re;} Dalla stessa sintassi usata risulta che il tipo di this in un metodo appartenente alla classe X ha tipo X* (puntatore a oggetti di tipo/classe X ).

30 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Funzioni inline Quando il corpo di un metodo si riduce ad un’assegnazione ovvero a ritornare il valore di una variabile di campo privato, allora può essere inserito direttamente nella dichiarazione della classe (il metodo allora si dice inline): class Complex { private: float real, imag; public: void assign_real(float re) {real = re;} void assign_imag(float im) {imag = im;} float get_real() {return real;} float get_imag() {return imag;} Complex add(Complex); Complex multitly(Complex); // ecc. }; Nota: le funzioni inline possono essere precedute dalla parola inline. inline functions

31 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Costruttori Ciascuna classe dispone di uno o più costruttori. Un costruttore è un metodo con lo stesso nome della classe, il cui compito è di allocare gli oggetti della classe, eventualmente inizializzandone i campi. class Complex { private: float real, imag; public: Complex(float re=0, float im=0) {real=re,imag=im;} // ecc. }; Complex a; // a.real = 0.0, a.imag = 0.0 Complex b(7.3); // b.real = 7.3, b.imag = 0.0 Complex c(7.3,5.1); // c.real = 7.3, c.imag = 5.1 valori di default

32 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Razionali in C++ class Ratio { public: Ratio (int n=0, int d=0); void Assign (int n, int d); Ratio Sum (Ratio r); bool LessOrEqual (Ratio r); void print (); private: int num, den; }; Interfaccia: corrisponde alla specifica sintattica

33 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Razionali in C++ Ratio::Ratio(int n, int d) { num = n; den = d; } void Ratio::Assign (int n, int d) { num = n, den = d; } costruttore :: operatore di risoluzione

34 Ugo de'Liguoro - Informatica 2 a.a. 03/04 Lez. 7 Razionali in C++ Ratio Ratio::Sum (Ratio r) { Ratio q (num*r.den+den*r.num,den*r.den); return q; } Si usa come: Ratio a (2, 3); Ratio b (5, 4); Ratio c = a.Sum(b); // c = a + b;