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Laboratorio di Calcolo1 AA 2006/2007Canale A Prof. G.Ciapetti Testi consigliati: Programmazione scientifica – Barone, Marinari, Organtini, Ricci-Tersenghi.

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2 Laboratorio di Calcolo1 AA 2006/2007Canale A Prof. G.Ciapetti Testi consigliati: Programmazione scientifica – Barone, Marinari, Organtini, Ricci-Tersenghi – Pearson education C-Didattica e programmazione. – Kelley & Pohl - Addison e Wesley Programmare in C. – M.Liverani – Progetto Leonardo Struttura del corso: ~ 20 h lezioni ~ 28 h esercitazioni in laboratorio ( 8 esercitazioni x 3.5 h – 14:15 18:00 - Classe Win e classe Linux). Valutazione alla fine dellesercitazione. Max assenze 2. Ultime 2 (realizzazione programma) valutate anche come prove in itinere. Prova finale (se prove in itinere non OK) con realizzazione di un programma. Sito:

3 Laboratorio di Calcolo2 Sistemi Informatici Struttura generale (dai PC ai grandi Mainframes): Hardware (componenti fisici del sistema) Firmware ( microprogrammi permanenti ) Software ( programmi eseguiti dal sistema) Software: Sistemi operativi Software di comunicazione Programmi applicativi Hardware: CPU Memoria centrale Periferiche (tastiera, mouse, video, dischi, stamp….)

4 Laboratorio di Calcolo3 Architettura hardware : Basata sul modello della macchina di Von Neumann (Priceton, 1946). IAS machine a valvole. Programma in memoria. Central Processing Unit : svolge operazioni logiche e aritmetiche, gestisce il trasferimento dei dati fra memoria centrale, registri di calcolo e memorie periferiche Memoria Centrale : contiene (parte) delle istruzioni che i processori della CPU devono eseguire e i dati locali Intrefaccia periferiche: gestisce tutto il traffico di informazioni in ingresso/uscita ( I/O ) Bus di sistema CPU Memoria centrale Interfaccia periferiche Memorie di massa TerminaliStampanti Unita logico-aritmetica Reti di connessione

5 Laboratorio di Calcolo4 Home computer 2004 da rivista 1954

6 Laboratorio di Calcolo5 Portatile –The next generation

7 Laboratorio di Calcolo6 CPU Memoria Centrale Funzionamento Memoria

8 Laboratorio di Calcolo7 CODIFICA DEI NUMERI Sistema posizionale: Numero sequenza di simboli il cui valore dipende dalla posizione Noi utilizziamo un sistema di numerazione posizionale arabico (10 simboli: 0,1,………9) Alternativa; Sistema additivo: Numero sequenza di simboli il cui valore dipende dalla somma dei simboli Numeri romani: I, V, X, L, C, D, M 3000 MMM Sistemi posizionali: caratterizzati dalla base p ( p simboli diversi) Alfabeto: (p simboli) N base p a n a n-1 ….a 1 a 0 a i = generico simbolo ( ) m = n+1: numero delle cifre N p = a n p n + a n-1 p n a 1 p 1 + a 0 p 0 = n 0 i a i p i Con m cifre p m numeri diversi da: 0 p m -1 SISTEMA ARABICO 10 simboli p=10 CODIFICA DELLINFORMAZIONE

9 Laboratorio di Calcolo8 p=10 (decimale) (0,…….9) = (3* * *10 0 ) p=2 (binario) (0,1) = (1* * * * *24 + 1* * * *2 0 ) = p=8 (ottale) (0,1,………..7) = (5* * *8 0 ) = = p=16 (esadecimale) (0,1,………..9,A,B,C,D,E,F,) 14B 16 = (1* * *16 0 ) = In un calcolatore la codifica è binaria Facile utilizzare (in elettronica) fenomeno fisico in due stati diversi: Tensione (alta/bassa) Magnetizzazione (n/s) Luce-buio Unità di informazione in codifica binaria: bit (0/1) Byte (8 bit) Max n decimale rappresentabile con n bit (Con n cifre p m numeri diversi da: 0 p m-1 ): 8 bits -> > > ~ > ~

10 Laboratorio di Calcolo9 DECIMALE BINARIO OTTALE ESADECIMALE A B C D E F

11 Laboratorio di Calcolo10 Codifica caratteri Codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange). 7 bit 128 caratteri : caratteri di comando, alfanumerici, segni. Ogni carattere 1 byte Ottavo bit : bit di parita 0 o 1 in modo che il n di 1 nel byte sia pari (individuare errori di trasferimento).

12 Laboratorio di Calcolo11 Codifica immagini Immagine suddivisa in punti (pixel). Per ogni punto n bit che definiscono il colore (o il tono di grigio). Risoluzione misurata in dpi (dot per inch). Standard di codifica che possono permettere di ridurre le dimensioni dell immagine in memoria ( 1152*864 ~ 3 Mb usando 3 bytes per def. colore) BMP TIFF JPEG ……

13 Laboratorio di Calcolo12 Programmazione. Risolvere un problema in modo automatico. Trovare un algoritmo che, dato un certo set di informazioni in input fornisca la soluzione del problema (output). Algoritmo: insieme di istruzioni (basate su un Linguaggio di programmazione ) che, esguite in un certo ordine, trasformano i dati di input nella soluzione. Linguaggio di programmazione: istruzioni (statements) interpretabili dalla CPU della macchina per effettuare operazioni aritmetiche o logiche sui dati. Necessaria traduzione in linguaggio macchina. Programma: insieme di algoritmi per risolvere problemi complessi. Esiste una moltitudine di linguaggi con set di istruzioni differenti e con differenti livelli basso livello : vicino all hardware alto livello : vicino al linguaggio naturale Linguaggio macchina : istruzioni (sequenze di bit) che possono essere eseguite direttamente dai circuiti ( CPU ) del calcolatore. Tre fasi : fetch (caricamento), interpretazione, esecuzione. Istruzione Operando/i : locazione/i di memoria contenente i dati su cui operare Codice operativo: operazione da fare Assembly : Codici operativi (istruzioni) sono rappresentati tramite stringhe alfanumeriche (LOAD, STOR, ADD, DIFF, MUL, DIV, JUMP,HALT …….). Necessita traduzione (triviale) in linguaggio macchina.

14 Laboratorio di Calcolo13 Linguaggi di alto livello: Algoritmo e realizzato utilizzando 5 tipi base di istruzioni: dichiarazioni di variabili e costanti e del loro tipo (non in tutti i linguaggi) Es. : int a, float b ; istruzioni di assegnazione (mettere in una locazione di memoria risultato di una espressione aritmetica /logica). Es: c=a+b; istruzioni di input/output (ingresso/uscita dati) Es. printf ( risultato = %d \n, c); istruzioni condizionali (ramificare il flusso delle istruzioni a seconda del valore di una variabile logica) Es. if (a > b) {istruzioni} istruzioni di ciclo condizionale (ripetizione un certo gruppo di istruzioni condizionata da variabile) Es. for(i=0; i<100; i++) {istruzioni} nei linguaggi OO (C++,Java) anche altre istruzioni base Per eseguire un programma: preprocessore : esegue istruzioni per preparare la compilazione del programma compiler : traduzione istruzioni in linguaggio macchina (controllo sintassi e logica istruzioni errori di compilazione) linker : collegamento con altri programmi di utilita gia compilati contenuti in librerie debugger : eliminazione di errori al livello di esecuzione

15 Laboratorio di Calcolo14 Tanti linguaggi a seconda della funzione: Basic (Beginner All-purpose Instruction Code) : applicazioni didattico/scientifiche. Cobol : applicazioni gestionali Fortran, Pascal : applicazioni scientifiche (numeriche) C : progetto di sistemi operativi e basi dati C++, Java : applicazioni orientate ad oggetti Lisp, Prolog : applicazioni di AI Linguaggi

16 Laboratorio di Calcolo15 Grafi di flusso. Progettazione simbolica degli algoritmi per via grafica. I simboli rappresentano i 5 tipi base di istruzioni. Istruzione ciclo Istruzione condizionale Istruzione di assegnazione Istruzione di input/output

17 Laboratorio di Calcolo16 Prodotto di 2 numeri interi Somma di 100 numeri X x Y = sommare X volte Y Z = Y+Y+Y+Y X volte

18 Laboratorio di Calcolo17 Programmare in C Programma in C : insieme di funzioni (funzione speciale : main) Funzione : insieme di istruzioni.Puo ricevere o no dati dalla funzione chiamante. Alla fine dell esecuzione puo ritornare un solo dato. Il main viene chiamato dal sistema operativo. Le istruzioni operano su un inseme di variabili o costanti. Istruzioni: -dichiarazioni: variabili usate devono essere definite, incluso il loro tipo. tipo: int (interi), float/double (numeri razionali, detti anche in virgola mobile), char (carattere) qualificatori di tipo: signed, unsigned, short, long, const -istruzioni di assegnazione, condizionali, di ciclo. -assegnazione: operano su variabili o su costanti e assegnano risultato a nuova variabile. nome_variabile = numero ; nome_variabile = espressione ; -condizionale: se una certa condizione e vera o falsa eseguire differenti istruz. -ciclo: ripetere blocco di istruzioni fino a che una certa condizione e vera/falsa

19 Laboratorio di Calcolo18 Costanti e variabili. Il programma attribuisce un nome e un valore ad ogni costante o variabile che appare nelle dichiarazioni (attribuisce un indirizzo in memoria e alloca un certo numero di bit a seconda del tipo definito nella dichiarazione). Nome: deve iniziare con carattere alfabetico. Lunghezza arbitraria ma definito dai primi 31 caratteri. Caratteri possono essere maiusc/minusc., numerici, simboli (non usare: -, /, $, %, &. Att. alle parole risevate (vedi libro). Tipo: Nota : il prefisso const indica valore che non puo essere modificato int Numeri short FloatingInteri long floatdoubleLong double float a ; double b; short i; int j;

20 Laboratorio di Calcolo19 Struttura funzione : tipo (di ritorno) nome-funzione (argomenti in ingresso) /* se non ritorna nulla tipo = void. Argomenti forniti dal chiamante; se non ci sono : ( ) */ // commenti contenuti in una sola linea { dichiarazioni (terminano SEMPRE con ; ) istruzioni (terminano SEMPRE con ; ) return (valore) ; (valore puo mancare) } /* Programma Base */ #include #define PIGRECO /* */ int main( ) { /* dichiarazione e assegnazione variabili*/ int a, b, c=180, d; /* ingresso dati */ ……………; /* istruzioni per effettuare l algoritmo */ d=(a+b)/c; /* stampa risultato algoritmo */ ……………; return 0; } Direttive al preprocessore

21 Laboratorio di Calcolo20 Direttive al preprocessore : iniziano con # ; in genere poste all inizio del programma. #define nome valore tutte le volte che nel codice appare nome viene sostituito con valore #define SUMQ(a,b) ((a*a)+(b*b)) tutte le volte che appare nel codice SUMQ(...) viene sostituito con ((a*a)+(b*b)) Macro es. c = SUMQ(7,4) c = #include #include miofile.h (il file deve essere contenuto nella stessa directory dove risiede il codice) nome.h : header file. Contiene lista (i prototipi) di funzioni delle librerie del C ed eventuali macro. stdio.h : funzioni I/O math.h : funzioni e macro matematiche string.h : funzioni per manipolare stringe di caratteri stdlib.h : funzioni di utilita time.h : manipolazione ora/data #if, #ifdef, #ifndef, #endif, #undef servono ad inserire o meno parti di codice nel programma (vedi dopo)

22 Laboratorio di Calcolo21 Istruzioni di dichiarazione. int nome1, nome2 ; float nome3 = ; int x = y = z = 0 ; Istruzioni di assegnazione. nome_variabile = espressione ; espressione : costante num., altra variabile, risultato operazione fra variabili (con operatori aritmetici) a = pigreco ; a = ; a = b + c/d*e ; k = k+1; Nota : se tipo variabile a destra diverso da sinistra viene effettuata conversione Operatori aritmetici (binari). +, -, *, /, % Note : % solo ad interi (resto divisione). Operatori *, /, % precedenza su +, - Se operandi tipo diverso si converte a precisione superiore.

23 Laboratorio di Calcolo22 Operatori aritmetici (unari). -, &, * & : restituisce indirizzo operando ( &a : indirizzo in memoria di a) * : valore contenuto nell indirizzo ( *p : valore contenuto in indirizzo p) - : cambiamento di segno Operatori incremento e decremento: ++, -- Possono essere prefissi o suffissi w = x++ - y w = ++x – y w = x – y x = x + 1 x = x + 1 w = x - y Operatori di assegnazione abbreviata : +=, -=, *=, /= Quando operando e anche la variabile risultato: x += 3 y /= 3 x = x + 3 y = y / 3 Operatore aritmetico (ternario) ? ( a > b ) ? ( max = a ) : ( max = b ) max = ( a > b ) ? a : b

24 Laboratorio di Calcolo23 Altri operatori Operatore di cast (o conversione). Serve a modificare temporaneamente il tipo di una variabile. Istruzione: (new type) nome-variabile int i=3; double a; a = (double) i / 2; Operatore di sizeof (dimensione di ). Serve a sapere le dimensioni (in n di bytes) di una espressione o di un generico oggetto : n = sizeof(…….); n = sizeof(int); n = sizeof(a); int x[99]; n = sizeof(x); (n sara uguale a 99 x 4 = 396 bytes)

25 Laboratorio di Calcolo24 VARIABILI E OPERATORI LOGICI (Algebra di Boole) Variabile logica : vero falso (1) (0) Operazioni logiche: a AND b (2 operandi) = vero se ambedue operandi veri a OR b (2 operandi) = vero se almeno 1 operando vero NOT a (1 operando) = cambia valore operando AND ORNOT (b) 0 1 (a) && AND || OR ! NOT

26 Laboratorio di Calcolo25 Operatori di relazione a < b : se vera ritorna valore 1 (vero) altrimenti 0 (falso) a <= b : se vera ritorna valore 1 (vero) altrimenti 0 (falso) > maggiore >= maggiore o uguale = = uguale != diverso Confronto di due espressioni; ritorna valore 1 se vera altrimenti 0. Creano delle condizioni logiche. Operatori di relazione hanno precedenza su operatori logici.

27 Laboratorio di Calcolo26 Istruzioni di ciclo while Servono a far ripetere un gruppo di istruzioni fino a quando non si verificano certe condizioni. for while (condizione) { istruzioni ; } Analogo al while ma usato per cicli basati su una variabile che aumenta/diminuisce ad agni iterazione. Stop quando raggiunge un certo valore. for ( espress1; espress2; espress3) { istruzioni ; } espress1 : variabile di ciclo espress2 : se vera continua ciclo espress3 : modo di modifica della variabile di ciclo Es. : for( k=0; k<=10; k++ ) { istruzioni; } Fino a che condizione e vera il blocco di istruzioni fra graffe viene ripetuto.

28 Laboratorio di Calcolo27 do/whileAnalogo al while solo che il controllo viene effettuato alla fine del ciclo. do { istruzioni; } while (condizione) break Per saltare la corrente iterazione del ciclo continue Per uscire da un ciclo

29 Laboratorio di Calcolo28 #include float gauss(float,float); // int main() { int i,j,nevent=20; float x,mu,sigma; /* Inserimento parametri da parte dell'utente */ printf ("mu sigma= "); scanf ("%f %f", &mu, &sigma); for(i=0;i<=nevent;i++){ x=gauss(mu,sigma); printf("mu = %f, sigma = %f x = %f \n",mu,sigma,x); } return (0); } // float gauss(float mu, float sigma){ int i; float sum; sum=0.; for (i=1;i<=12;i++) sum+=rand()/(RAND_MAX+1.); sum=(sum-6.)*sigma+mu; return(sum); } // Esempio : GaussGen.c Generare un numero con funzione di distribuzione gaussiana (, ). Algoritmo: sommare 12 numeri casuali con f(x) uniforme fra 0 e 1, sottrarre 6,moltiplicare per e aggiungere

30 Laboratorio di Calcolo29 /* while */ float radiant; int degree = 0; while (degree <= 360) { radiant = degree*PIG/180; printf(" %6d %9.6f \n", degree,radiant) ; degree += 10 ; } /* for */ for (degree = 0 ; degree <= 360 ; degree += 10 ) { radiant = degree*PIG/180; printf(" %6d %9.6f \n", degree,radiant) ; } /* do/while */ int degree = 0 do { radiant = degree*PIG/180; printf(" %6i %9.6f \n", degree,radiant) ; degree += 10 ; } while (degree < 370 )

31 Laboratorio di Calcolo30 Algoritmo di Erone per calcolo radice quadrata Supponiamo che a 0 sia una approssimazione per eccesso di SQRT(x);

32 Laboratorio di Calcolo31 Array e puntatori Int s[10], double x[100] ; Definiscono in memoria vettori ( array ). Vanno utilizzati come: x[ i ] ; ATT: il primo elemento del vettore sara: x[0]. Inizzializzazione: double x[100] = {1.,2.,3.,4.,……} ; int s[10] = {0} ; int s[ ] = {1,0,3,42}; ( dimensioni di s = 4) for(k=0;k<=9;k++) s[k] = 99; E possibile dichiarare la lunghezza del vettore: #define LEN 10 int n = 3; float x[LEN * 2]; float x[n]; NON e possibile leggere il valore di n a run time (ATT. non da errore di compilazione). ATT. nessun controllo se indice eccede valore max delle dimensioni, risultato non prevedibile. Array bidimensionali: float a [ 2 ] [10] ; sinistra indice riga; destra indice di colonna. In memoria come vettore unidimensionale memorizzato per righe. a(1,1) a(1,2) ……a(1,10) a(2,1)………a(2,10)

33 Laboratorio di Calcolo32 Per gestire array molto usati (in particolare per passare vettori a funzioni) i puntatori. int a[10]; int *pa; (pa e un intero usato come puntatore ) pa = &a[ 0] ; (indirizzo in memoria di a [0] ) pa = a ; equivalente alla precedente. Il nome di variabile tipo vettore e interpretato come lindirizzo del suo primo elemento. Quindi &a[ i ] e (a+i) sono equivalenti. x = *pa; (mette in x il valore di a [0] ) x = *(pa+3); (mette in x il valore di a [3] ) x = *(a+3); (equivalente alla precedente) ATT. pa e una variabile a non lo e; quindi pa = a pa++ corretto a = pa a++ non corretto

34 Laboratorio di Calcolo33 Le funzioni Algoritmo complesso puo essere suddiviso in sottoalgoritmi (funzioni) che vengono chiamati in una certa sequenza logica da uno steering, cioe da una funzione principale ( main). Le funzioni possono a loro volta chiamare altre funzioni. Una funzione ritornera un valore al programma chiamante e avra in ingresso uno o piu valori forniti dal chiamante. Una funzione deve essere dichiarata prima del main (prototipo della funzione) e successivamente deve essere definita. Dichiarazione: tipo_ritorno nome_funz ( tipo_par1, tipo_par2,………) es. float funz (int, double,double, ….); NB. #include inserisce una lista di prototipi delle funz. di libreria (anche macro e costanti) Definizione: tipo_ritorno nome_funz ( tipo_par1 par1, tipo_par2 par2,………) { definizioni; istruzioni; return (valore); } Utilizzo (chiamata della funzione): a = nome_funz( par1, par2, ); se tipo ritorno e void nome_funz( par1, par2, );

35 Laboratorio di Calcolo34 Es. double area (float, float); int main(){ float aa,h,b,s; s = 2 * (b+h); aa = area (b, h); printf( perimetro = %f area = %f\n, s,aa); return (0); } double area ( float base, float altezza){ double s; s = 0.5*(base*altezza); return ( s ) ; } Le variabili di una funzione hanno visibilita locale. Si possono (!! ma e pericoloso!!) definire variabili globali, cioe visibili da tutte le funzioni del programma. Vanno dichiarate prima del main. Il passaggio dei parametri avviene per valore. Se si vuole che la eventuale modifica degli argomenti sia visibile anche dalla funzione chiamante passare gli indirizzi delle variabili. Se si vuole passare alla funzione un vettore in genere si trasmette l indirizzo dell elemento 0 del vettore.

36 Laboratorio di Calcolo35 Es. Funzione scambia (NO) void scambia (float,float); int main(){ float x,y; x=16.; y=8.; scambia(x,y); return (0); } void scambia(float a, float b){ float temp; temp = a; a = b; b = temp; return; } Es. Funzione scambia (OK) void scambia ( float *, float *) int main(){ float x,y; x=16.; y=8.; scambia(&x,&y); return (0); } void scambia(float *pa,float *pb){ float temp; temp = *pa; *pa = *pb; *pb = temp; return; }

37 Laboratorio di Calcolo36 /* Vector handling I */ #include #define NMAX 100 int leggiv(float *); void stampav(float *,int); // int main(){ int n,i; float v[NMAX]; n=leggiv(v); printf(" Il vettore di N= %d elementi:\n",n); stampav(v,n); return( 0); } // int leggiv(float x[]){ int i,nn; printf("Inserire il n di componenti del vett:"); scanf("%d",&nn); printf("Inserire le %d componenti del vett:\n",nn); for (i=0;i

38 Laboratorio di Calcolo37 /* Vector handling II*/ #include #define NMAX 100 int leggiv(float *); void stampav(float *,int); // int main(){ int n,i; float v[NMAX]; n=leggiv(&v[0]); printf(" Il vettore di N= %d elementi:\n",n); stampav(&v[0],n); return (0); } int leggiv(float *px){ int i,nn; printf("Inserire il n di componenti del vett:"); scanf("%d",&nn); printf("Inserire le %d componenti del vett:\n",nn); for (i=0;i

39 Laboratorio di Calcolo38 Funzioni matematiche di libreria ( x tipo float); abs(x) se x int

40 Laboratorio di Calcolo39 Input/Output dei dati printf Visualizza su schermo valori numerici di variabili e stringhe. printf ( strnga di controllo,valore1,valore2,…..); Stringa di controllo contiene testo e marcatori di controllo che definiscono il formato di uscita delle variabili. printf(var1= %f, var2=%i,…, var1, var2, ….); I marcatori di conversione possono essere preceduti da specifiche di formato: %5i %7.4f %.3e La stringa di controllo termina con \ seguito da carattere (sequenza di escape) che controlla il comportamento della stampante ( \n : a capo). Il La stringa di controllo termina sempre con \ seguito da carattere (sequenza di escape) che controlla il comportamento della stampante.

41 Laboratorio di Calcolo40 scanf Serve per l immissione dei dati tramite la tastiera. scanf (%f %lf %i.., &a, &b, &n, …….); I valori letti ritornano alla funzione chiamante per indirizzo. La stringa di controllo contiene le specifiche di formato per la variabili da immettere. La scanf termina quando ha esaurito le specifiche di formato della stringa di controllo o quando c e inconsistenza fra specifica e valore digitato.

42 Laboratorio di Calcolo41 Un array di tipo char permette di gestire un insieme di caratteri (stringa): char stringa[80]; printf(Inserisci una frase); scanf(%s,stringa); printf(La frase inserita e: %s \n,stringa); La stringa viene memorizzata come sequenza di caratteri terminata dal carattere nul ( \0 ); se si vogliono contare i caratteri contenuti nella stringa: int i = 0; while (stringa[i] != \0) i++ ; printf( Lunghezza frase %d caratteri \n, i); Se voglio aggiungere una seconda frase dentro stringa scanf( %s,stringa2 ); for( i=0 ; stringa[i] != \0; i++) ; for( j=0 ; stringa2[j] != \0 ; j++) stringa[i] = stringa2[j]; i++ ; stringa[i] = \0 ; Un altro modo per leggere/scrivere una stringa e uso di getchar()/putchar() : for ( i=0 ; (stringa[i]=getchar() ) != \n; i++); stringa[i] = \0 ; for ( i=0 ; stringa[i]!= \0; i++) n = putchar(stringa[i]) ; Stringhe

43 Laboratorio di Calcolo42 Per assegnare un valore a variabile di tipo char: caracter = a ; Per assegnare il contenuto ad una stringa: char line[] = Nel mezzo del cammin di nostra vita; Non e possibile invece una assegnazione del tipo: char line[100]; ERRATO line = Nel mezzo del cammin di nostra vita; (line e un puntatore!!!) Specificatori di formato per scanf e printf : %c (carattere) %s (stringa) RICORDARE: scanf(%s,line); (line e un puntatore!!) Per scrivere su una stringa : sprintf( line, scrivereintero %d sustringa,nn); Per leggere da una stringa : sscanf(line,%s %d %s, str1,ii,str2); Per convertire da stringa a numero: nn = atoi(stringa); aa = atof(stringa); intero double

44 Laboratorio di Calcolo43 Funzioni di libreria( string.h ) per manipolazione stringhe : strcpy ( stringa1, stringa2) ; strncpy (stringa1, stringa2, n); copia n caratteri di stringa2 su stringa1 strcat (stringa1, stringa2) ; concatena stringa2 a stringa1 n = strcmp (stringa1, stringa2) ; n=0 se uguali, +-1 se stringa1 >< stringa2 n = strlen (stringa); lunghezza della stringa (senza \0 ) Es. int strlen (char s[] ) { int i=0 ; while ( i < MAX && s[i] != \0 ) i++ ; return i ; } void converti (char s[] ){ int i = 0 ; while ( i < MAX && s[i] != \0 ){ if ( s[i] >= 97 && s[i] <= 122) s[i] = s[i] - 32 ; i++ ; } return; }

45 Laboratorio di Calcolo44 I / O da file Per scrivere/leggere dati da file (non da standard input/ output): definire un puntatore speciale di tipo FILE (che punta ad una struttura contenente informazioni sul file). associare al puntatore uno specifico file e definirne le modalita di apertura. chiudere il file alla fine del suo utilizzo. FILE *fp1 ; FILE *fp2 ; fp1 = fopen( file1.dat, mode) ; fp2 = fopen( file2.dat, mode) ; ……………….. fclose (fp1); fclose (fp2); Se ci sono problemi nell apertura del file fopen ritorna : NULL mode : r solo lettura; w solo scrittura; se non esiste viene creato; il contenuto precedente viene perso r+ lettura/scrittura; w+ lettura/scrittura; se non esiste viene creato a solo scrittura; in append mode; se non esiste viene creato a+ lettura/append; se non esiste viene creato

46 Laboratorio di Calcolo45 I / O formattato da file Leggere/scrivere su file con formato definito da utente: n = fprintf (fp, specifica formato,val1, val2, ……); m = fscanf (fp, specifica formato, &val1, &val2, …..); n : rappresenta il n di caratteri scritti o n negativo in caso di errore m : numero di elementi letti o EOF in caso di fine del file di input Es. int main() { FILE *fin; FILE * fout; float x1, y1 ; int n; fin = fopen( filein.dat, r ); if(fin == NULL) { printf(" error in input file\n"); return (0); } fout = fopen( /data/fileout.dat, w); while ( ( fscanf(fin, %f %f,&x1, &y1 ) != EOF) { n = fprintf (fout, %f, %f \n, x1, y1) ; } fclose(fin); fclose(fout); return( 0); }

47 Laboratorio di Calcolo46 Histog.h hh[nh*lmaxh] np nunder np nover nin

48 Laboratorio di Calcolo47

49 Laboratorio di Calcolo48 La ricorsione Una funzione e ricorsiva se e in grado di richiamre se stessa. Non tutti i linguaggi permettono la ricorsione. Puo essere usata con formule ricorsive (es. fattoriale …..).

50 Laboratorio di Calcolo49 inserire il n di elementi della serie; <0 stop)20 i 0 fibonacci 0 i 1 fibonacci 1 i 2 fibonacci 1 i 3 fibonacci 2 i 4 fibonacci 3 i 5 fibonacci 5 i 6 fibonacci 8 i 7 fibonacci 13 i 8 fibonacci 21 i 9 fibonacci 34 i 10 fibonacci 55 i 11 fibonacci 89 i 12 fibonacci 144 i 13 fibonacci 233 i 14 fibonacci 377 i 15 fibonacci 610 i 16 fibonacci 987 i 17 fibonacci 1597 i 18 fibonacci 2584 i 19 fibonacci 4181 i 20 fibonacci 6765

51 Laboratorio di Calcolo50 Puntatori a funzioni Se funzione deve poter operare su unaltra funzione (es. df(x)/dx ) e necessario poter indirzzare la generica funzione su cui operare puntatore a funzione = variabile di tipo puntatore che contiene lindirizzo in memoria in cui iniziano le istruzioni della funzione stessa. void funfun(float (*)(int),double); float funz (int); float (*pfun)( ); pfun = funz; (non serve & ; analogo ai vettori) la coppia di parentesi ( ) caretterizza il puntatore come puntante ad una funzione ATT : int *pfun ( ); e il prototipo di una funzione pfun che ritorna un puntatore

52 Laboratorio di Calcolo51

53 Laboratorio di Calcolo52 Integrazione numerica Se non esiste alcun metodo analitico per integrare la funzione f(x) o se la funzione e nota per punti metodo numerico di integrazione (approssimato). Integrazione numerica: approssimazione, in piccoli intervalli, della funzione integranda mediante opportuni polinomi. Detto p n (x) il polinomio di Lagrange di grado n interpolante f(x) tra i punti x 0,x 1,….x n (x 0 -x n :limiti di integrazione): Formula del rettangolo

54 Laboratorio di Calcolo53 Formula del trapezio

55 Laboratorio di Calcolo54 Formula di Simpson

56 Laboratorio di Calcolo55 1-Formula dei rettangoli con x i = punto centrale di ogni intervallo AB

57 Laboratorio di Calcolo56 2-Formula dei trapezi AB

58 Laboratorio di Calcolo57 3-Formula di Simpson con x i = punto centrale di ogni intervallo AB x0x0 X k-1

59 Laboratorio di Calcolo58 4-Metodo di MonteCarlo

60 Laboratorio di Calcolo59 Esempio di integrazione MC multidimensionale: area di sovrapposizione fra cerchio e rettangolo si generano coppie di numeri a caso in (A,B) e (C,D), cioe punti, con distrib. uniforme. Si conta il n di punti contenuti nella zona di sovrapposizione e, dalla densita di punti per unita di area generati si ottiene l area. D C BA

61 Laboratorio di Calcolo60

62 Laboratorio di Calcolo61

63 Laboratorio di Calcolo62 Strutture In C si possono definire delle strutture ; struttura = collezione di variabili elementari o di altre strutture definite precedentemente. struct tipo_struttura { tipo1 nome_elemento1; tipo2 nome_elemento2; ………………………..; }; Come si usa: struct tipo_struttura nomeA,nomeB[n]; …………………. nomeA. nome_elemento1 = ……. (cioe si utilizza il puntoper accedere ad un elemento della struttura) Una struttura puo essere trasmessa ad una funzione. Una struttura puo essere l argomento di ritorno di una funzione ed e possibile definire il puntatore ad una struttura.

64 Laboratorio di Calcolo63 Es. -Nella grafica oggetto elementare e il punto caratterizzato da x,y e da un nome struct point { float x ; float y ; char s[20]; }; -Nella dichiarazione delle variabili: struct point pt1, pt2,ptv[20]; pt1.x = 10.4; pt2.y = 1.3; ptv[2].x = 27. ; -Le strutture possono essere nidificate: struct rect { struct point p1; struct point p2; }; struct rect rettangolo; rettangolo.p1.x = 8.7 ; (coordinata x del primo punto della struttura rettangolo)

65 Laboratorio di Calcolo64 Es. -Le strutture possono essere l argomento di ritorno di una funzione: struct point makepoint(float x, float y) { struct point punto; punto.x = x ; punto.y = y ; return (punto); } -I puntatori alle strutture sono analoghi ai puntatori alle variabili ordinarie: struct point *pp; (pp e il puntatore ad una struttura di tipo point) -Se pp e un puntatore ad una struttura di tipo point, allora: pp x definisce il suo elemento x; printf(le coordinate sono: %f %f \n, pp x, pp y ); Con il typdef e pssibile dare nome convenzionale a struttura (analogo al tipo per le variabili) typedef struct volum{ float zmin; float zmax; float r; int icolor; } Vol; Vol cilindro[4];

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67 Laboratorio di Calcolo66 Algoritmo di ordinamento: scorrere piu volte l array spostando verso la fine gli elementi piu pesanti e verso l inizio quelli piu leggeri flag = 1 ; k = n-1 fino a che : flag = 1 e k > 0 ripeti: flag = 0 per i = 0,…,k-1 ripeti: se a i > a i+1 scambia e poni flag = 1 k = k - 1 SORT Bubble sort

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69 Laboratorio di Calcolo68 SORT Insertion sort Algoritmo di ordinamento: per i da 1 a n-1 poni x = a i inserisci x nella posizione corretta nel sotto-array ordinato (a 0,…,a i-1 ) spostando in avanti gli elementi a k > x (0<= k < i) Complessita dell algoritmo: ….+ (n-1) = n*(n-1)/2 ~ n i

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71 Laboratorio di Calcolo70 SORT Quick sort Algoritmo di ordinamento: si sceglie un elemento p detto pivot e si mettono tutti gli elementi p in un secondo sotto array. Poi si ripete lo stesso algoritmo sui due sotto array fino ad ottenere n sotto array costituiti da un solo elemento. Riaggregando i sotto array si ottiene un array ordinato. Complessita dell algoritmo (se l albero e bilanciato): n* log 2 n

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