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Dal problema al programma. Introduzione intuitiva al concetto di problema Il problema è una situazione che pone delle domande alle quali si devono dare.

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Presentazione sul tema: "Dal problema al programma. Introduzione intuitiva al concetto di problema Il problema è una situazione che pone delle domande alle quali si devono dare."— Transcript della presentazione:

1 Dal problema al programma

2 Introduzione intuitiva al concetto di problema Il problema è una situazione che pone delle domande alle quali si devono dare delle risposte. Risolvere il problema vuol dire uscire dalla situazione

3 Problemi e algoritmi Un problema consta dei seguenti elementi Dati: ossia ciò che è noto e che indichiamo col termine input Risultati: gli elementi incogniti che si devono determinare e che indicheremo con output Condizioni: le limitazioni cui devono soggiacere i risultati

4 Problemi e algoritmi Tipi di problemi Problemi di decisione Problemi di ricerca Problemi di ottimizzazione

5 Strategie per la risoluzione dei problemi Problema Interpretazione Modello Procedimento risolutivo (algoritmoProcedimento risolutivo (algoritmo) Esecuzione Verifica dei risultati

6 Strategie per la risoluzione dei problemi TOP DOWN Suddivide il problema in tanti piccoli sottoproblemi Utilizza uno schema grafico a segmenti GRAFICO Interpretazione

7 Strategie per la risoluzione dei problemi Algoritmo Insieme delle istruzioni che definiscono una sequenza di operazioni mediante le quali si risolve il problema Deve essere : finito (numero limitato di passi ); definito (ogni istruzione deve consentire uninterpretazione univoca); eseguibile ( la sua esecuzione deve essere eseguibile con gli strumenti a disposizione); deterministico ( ad ogni passo deve essere definita una operazione successiva ).

8 Strategie per risoluzione dei problemi Rappresentazioni grafiche e formalizzate di un algoritmo Diagramma a blocchi o flow-chart La descrizione delle fasi esecutive del problema può avvenire mediante la formalizzazione dei passi elementari da effettuare che può essere realizzata con: Pseudocodifica e/o

9 Diagrammi a blocchi Ha il pregio di evidenziare visivamente lavanzamento in sequenza e le varie strutture che compongono lalgoritmo, presenta istruzioni di input, calcolo e/o di elaborazione, condizioni e output. INPUT ISTRUZIONI CONDIZIONI OUTPUT Diagramma a blocchi o flow-chart

10 Esempio di diagramma a blocchi N S = A S= S+A N=N-1 N= S FINE SINO inizio Somma di una sequenza di numeri

11 Automi esecutori La risoluzione di un problema è un processo di manipolazione di informazioni per generare nuove informazioni. Per risolvere un problema ci sono due tipi di attività : intelligentidi elaborazione routinarie di esecuzione

12 Caratteristiche di un automa Sono macchina che compiono attività complesse in cui sono riconoscibili elementi propri delle attività superiori del comportamento umano. Possono essere programmate per svolgere diverse mansioni e per modificare le proprie azioni in relazione ai mutamenti ambientali. (Es: lavatrici, sistemi di controlli ascensori, bancomat…computer) Un automa è un sistema : Dinamico Passa da uno stato allaltro secondo gli input che riceve Invariante Se le condizioni iniziali sono le stesse il comportamento del sistema è invariato Discreto Le variabili, dingresso, di stato e duscita possono assumere solo valori discreti Automi

13 Il concetto di automa Grafi e tabelle di transizione Servono a rappresentare il comportamento logico-funzionale di un automa Es. tabella e grafo di un automa a stati finiti di un ascensore S\iT12 ptPt/ fermo1p/ su2p/ su 1pPt/ giù1p/ fermo2p/ su 2pPt/ giù1p/ giù2p/ fermo PT 2P 1P 1/fermo 2/su 1/ giù T/giù 1/ su 2/ fermo 2/su T / fermo

14 Automi e classi di problemi Un sistema automatico o automa è un sistema nel quale la componente umana è completamente eliminata nellambito dei processi, che sono ben determinati e prevedibili: Lavatrice, lavastoviglie, computer (automa a programma) Un sistema umano, al contrario, presenta un carattere probabilistico, poiché luomo può assolvere a funzioni impreviste, utilizzando il ragionamento, la creatività e lintuito.

15 Problemi e algoritmi ESERCITAZIONI Un bambino ha costruito una torre di tre blocchi colorati così disposti dallalto in basso: ROSSO-GIALLO-VERDE. IL bambino vuole capovolgerla in modo da avere VERDE- GIALLO-ROSSO.Può spostare solo un blocchetto alla volta. Individuare il numero minimo di stati per i quali si arriva alla configurazione desiderata. Cercare una chiave in un mazzo di 100 chiavi con il minor numero di prove (diagramma di flusso)

16 Linguaggi Il linguaggio è un sistema codificato di segni che consente la comunicazione, intesa come scambio di informazioni

17 Sintassi e semantica dei linguaggi Essere acquisita direttamente tramite rilevamento di un evento reale attraverso percezione sensoriale. Uninformazione può : Essere trasmessa (messaggio) intenzionalmente da un emittente ad un ricevente per mezzo di un canalemessaggio

18 La comunicazione Il messaggio presuppone lutilizzo di un codice ( sistema di regole) e di un linguaggio che devono essere conosciuti sia dal emittente che dal destinatario, altrimenti la comunicazione non ha effetto ? ? ? ? emittente destinatario

19 Sintassi e semantica dei linguaggi La funzione del linguaggio è quella di sostituire ad oggetti o concetti dei segni/simboli per trasmettere un messaggio. Il segno è lassociazione di qualcosa di materiale e sensibile (immagine, suono…) che chiamiamo significante con qualcosa di puramente concettuale che chiamiamo significato Il codice ci consente linterpretazione dei segni Segno = significante + significato gatto Il gruppo dei suoni o di lettere g/a/t/t/o

20 Sintassi e semantica dei linguaggi Alfabeto insieme finito e non vuoto di simboli convenzionali espressi con segni tipografici detti caratteri Ortografia insieme finito e non vuoto di regole per la scrittura dei suoni Sintassi insieme finito e non vuoto delle regole mediante le quali si formano le stringhe o le frasi di un linguaggio Semantica insieme finito e non vuoto di significati da attribuire alle stringhe Morfologia insieme finito e non vuoto di tuttele regole che servono per generare le forme di un linguaggio ELEMENTI DI UN LINGUAGGIO

21 Linguaggi nella comunicazione uomo - macchina Luomo per comunicare all automa le strategie risolutive di un problema ha bisogno di un linguaggio formale che gli consenta di passare dall algoritmo al programma, cioè ad una sequenza di istruzioni mediante le quali si può risolvere il problema.

22 Linguaggi e automi Linguaggi non evoluti Linguaggio macchina, linguaggio assemblativo (Assembler). Vicino alla logica della macchina Linguaggi evoluti Linguaggi non orientati alla macchina, ma alla soluzione dei problemi. Vicino alla logica delluomo

23 Linguaggi e automi I principali software Sistema operativo Office Automation Word processor Foglio di calcolo Sistemi di gestione base dati Programmi per la realizzazione di presentazioni multimediali Programmi di grafica computerizzata Editor di suoni Editor di pagine web Software di base, controlla tutte le risorse del computer, necessita di un linguaggio più vicino al linguaggio macchina (Assembler)

24 Linguaggi di programmazione Problema Algoritmo Programma sorgente Programma traduttore Programma oggetto Elaborazione Risultati Dalla formulazione del problema alla sua soluzione

25 Linguaggi di programmazione Programma sorgente Lalgoritmo risolutivo viene trasformato in un programma attraverso un linguaggio di programmazione che può contenere: Istruzioni di dichiarazione Istruzioni di assegnazione Istruzioni di controllo Istruzioni di input e output Descrivono dati e variabili utilizzati dal programma, definendone tipo e struttura Consentono di assegnare alla variabile un valore dello stesso tipo della variabile Sono istruzioni che richiedono salti di sequenza nellesecuzione del programma Richiedono lingresso o luscita di uninformazione da una periferica alla memoria centrale e viceversa

26 Linguaggi di programmazione Principali linguaggi Fortran Algol Cobol Basic Logo Lisp PL1 Pascal C /C++ Java PHP

27 Cosa e' la programmazione ? La programmazione e' l'attivita' di sviluppare programmi per un calcolatore. Lo scopo della scrittura di un programma e' la risoluzione di un problema. Per risolvere un problema bisogna: Formulare il problema ( specifica dei requisiti ) in modo più o meno formale Capire il problema e scomporlo in parti gestibili ( analisi del problema ) Progettare una soluzione ( algoritmo ) Implementare la soluzione ( scrittura del codice ) Testare la soluzione e correggere eventuali errori ( verifica del programma, testing e debugging ) Tenere sempre aggiornato il programma ( manutenzione )

28 LALGORITMO I DATI LE ISTRUZIONI LE STRUTTURE FONDAMENTALI

29 Informalmente, un algoritmo è una procedura ben definita che serve per risolvere un dato problema E una sequenza di passi che prende dei valori come input e produce altri valori come output Più precisamente, un algoritmo è un procedimento di calcolo, descrivibile con un numero finito di operazioni che conducono al risultato

30 30 IL PROGRAMMA In ambito informatico, un algoritmo viene descritto tramite un programma, ossia un testo scritto in uno specifico linguaggio detto linguaggio di programmazione per essere eseguito da calcolatori elettronici Gli algoritmi sono astratti e per controllarne il funzionamento devono essere realizzati con un qualche strumento concreto Ad esempio la descrizione di una ricetta di cucina è un algoritmo ma la preparazione della pietanza è la realizzazione della ricetta. E solo allora che si vede se la ricetta funziona Altro esempio può essere rappresentato da una qualsiasi formula matematica, che rappresenta, nel linguaggio matematico un procedimento. Ma la bontà di tale regola può essere verificata solo con dei veri e propri calcoli, sostituendo alle variabili dei veri numeri.

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32 32 Lalgoritmo e il programma Invece: Le proprietà degli algoritmi sono talmente fondamentali, generali e robuste, da essere indipendenti dalle caratteristiche di specifici linguaggi di programmazione o di particolari calcolatori elettronici Quindi: PER RISOLVERE UN PROBLEMA E ASSOLUTAMENTE NECESSARIO TROVARE UN PROCEDIMENTO RISOLUTIVO DESCRIVIBILE CON UN ALGORITMO, E SOLO DOPO SI PUO PASSARE A SCRIVERE IL PROGRAMMA Ogni linguaggio di programmazione ha una sua sintassi ed una propria rappresentazioni dei dati, e utilizza le proprie operazioni di manipolazione dei dati

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34 34 PROGRAMMA = ISTRUZIONI + DATI Un programma può essere visto come un manipolatore di dati: a fronte di dati in ingresso che descrivono il problema producono dati in uscita come risultato del problema INPUT ( dati) OUTPUT (dati) PROCESSO ( istruzioni) Le operazioni sui dati sono le istruzioni. I dati sono gli oggetti su cui vengono eseguite le istruzioni. Tutti i linguaggi di programmazione prevedono un insieme di dati e istruzioni che il programmatore può utilizzare nella realizzazione dei propri programmi.

35 35 I DATI I dati possono essere distinti in base a : Utilizzo allinterno del processo INPUT OUTPUT LAVORO Formato NUMERICO ALFANUMERICO Valore assunto durante il processo INTERO DECIMALE VARIABILE COSTANTE Questi aspetti dei dati devono essere definiti già nellalgoritmo, in modo da poterli poi tradurre con la sintassi propria del linguaggio di programmazione

36 36 LE ISTRUZIONI Anche le istruzioni devono essere scritte rispettando la sintassi propria del linguaggio di programmazione Ogni linguaggio di programmazione ha le proprie istruzioni, ma tutti i linguaggi devono possedere alcune istruzioni per compiere le azioni fondamentali Acquisire i dati su cui attivare il processo di elaborazioneinput Comunicare allesterno i risultati ottenutioutput Azioni di tipo aritmetico assegnazione - assegnare un valore ad una variabile - utilizzare gli operatori aritmetici (+, -, /, *, %) Azioni di tipo logico confronto - Utilizzare gli operatori di relazione( =,, =, <>) per confrontare il contenuto di due variabili - Utilizzare gli operatori logici (and, or, not)


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