DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Algoritmi e basi del C Marco D. Santambrogio – Ver. aggiornata al 9 Agosto 2013

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONEObiettivi Algoritmi Pseudocodice Diagramma di flusso Una prima introduzione al C Un primo programma Tipi di dato Strutture di controllo 2

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Algoritmi 3

Algortimo e Programma Algoritmo Descrizionesoluzione di problema esecutore Descrizione della soluzione di problema scritta in modo da poter essere eseguita da un esecutore (eventualmente diverso dallautore dellalgoritmo) istruzionidati Sequenza di istruzioni che operano su dati. Programma Algoritmo calcolatore Algoritmo scritto in modo da poter essere eseguito da un calcolatore (esecutore automatico) 4 4

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Acquisto DVD 5 Dove lo cerco? In quale settore? Novita Azione … Indicatori di settore Novita Trovato il settore, come trovo il mio DVD? Ordine alfabetico

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Alogoritmo per lacquisto DVD 1.Acquisisci il nome del settore (s) del DVD (d) 2.Vai al settore (s) 3.Cerca (t) 4.Prendi il DVD (d) Acquisisci e Cerca sono anche loro algoritmi 6

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE CERCA: contesto e problema Contesto Sei nel settore (s) corretto Nel settore sono presenti diversi DVD Il settore puo essere visto come un insieme di DVD: s={d 0, d 1, …, d n } Problema Devo trovare il DVD (d t ) tra tutti i DVD presenti nel settore (s) Aiuto: il settore e ordinato I DVD sono ordinati alfabeticamente 7

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Algoritmo CERCA Noti s={d 0, d 1, …, d n }, ord. alfabeticamente DVD cercato = d t 1.Ci sono DVD? Allora 1.Leggo il titolo del primo DVD in s 2.Se il titolo e il titolo cercato Allora concludo la ricerca con successo Altrimenti passo al DVD successivo Altrimenti concludo la ricerca con esito negativo 8

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE CERCA: osservazioni Cosa succede se il settore e vuoto? Come funziona la mia ricerca? Se in s vi sono DVD e io cerco Zorro? Scenario ancora peggiore Voglio cercare il numero del mio professore di IEIM (Santambrogio) nella rubrica telefonica di Milano.. Esistono diversi modi per risolvere un problema 9

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE CERCA… migliorata Noti s={d 0, d 1, …, d n }, ord. alfabeticamente DVD cercato = d t 1.Ci sono DVD? Allora 1.Leggo il titolo del DVD (d x ) nel mezzo di s 2.Se il titolo di d x e il titolo cercato –Allora concludo la ricerca con successo –Altrimenti se d x < d t »allora ricomincio da 1 considerando la meta superiore di s »Altrimenti ricomincio da 1 considerando la meta inferiore di s Altrimenti concludo la ricerca con esito negativo 10

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Graficamente: Noti 11 d0d0 d0d0 d1d1 d1d1 d2d2 d2d2 d3d3 d3d3 d4d4 d4d4 d5d5 d5d5 d6d6 d6d6 d7d7 d7d7 d8d8 d8d8 d9d9 d9d9 d 10 d 11 s={d 0, d 1, …, d 11 } dtdt dtdt

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Leggo d x e lo confronto con d t 12 d x =d 6 d6d6 d6d6 dtdt dtdt < d6d6 d6d6 dtdt dtdt = ? NO

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Ricomincio sulla meta superiore 13 dtdt dtdt d6d6 d6d6 d7d7 d7d7 d8d8 d8d8 d9d9 d9d9 d 10 d 11 d x =d 9

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Leggo d x e lo confronto con d t 14 d x =d 9 d9d9 d9d9 dtdt dtdt = ? SI Termino con successo la mia ricerca comprando d 9 d9d9 d9d9

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Come si specifica un algoritmo? Utilizzando dello pseudocodice Utilizzando dei diagrammi di flusso (aka schemi a blocchi) 15 Se A > B allora B = A altrimenti A = B Test Leggi Scrivi InizioFine Assegnamento

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Massimo Comune Divisore Definizione Dicesi Massimo Comune Divisore (M.C.D.) il piu grande tra i divisori comuni a due o piu numeri Esempi Dati A=12, B=15 Divisori comuni: 1, 3 - MCD=3 Dati A=10, B=30 e C=20 Divisori comuni: 1, 2, 5, 10 - MCD=10 16

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE MCD: pseudocodice 1.Leggi A e B 2.min= il minimo tra A e B 3.tmp = 1 4.MCD = 1 5.Finche tmp < min 1.tmp = tmp Se tmp divide A e B 1.Allora MCD = tmp 6.Stampa MCD 17

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE MCD: diagramma di flusso 18 Inizio Leggi A e B min=minimo{A,B} tmp=1 MCD=1 tmp<min? tmp = tmp + 1 tmp divide A e B MCD = tmp Stampa MCD Fine no si

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Pausa… 15 19

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Benvenuti nel fantastico mondo del C 20

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Il primo programma: ciao mondo 21

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Ciao Mondo: stdio.h Come prima cosa, dobbiamo includere le librerie necessarie al funzionamento del nostro programma. La libreria stdio.h Standard Input Output Permette di utilizzare I comandi necessari per richiedere dati o visualizzare dei messaggi. 22

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Ciao Mondo: main Tutti i programmi in C contengono un elemento principale: Il main main contiene le istruzioni che verranno eseguite allavvio del nostro programma 23

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Ciao Mondo: main La sequenza di istruzioni che caratterizzano il main sono racchiuse tra parentesi graffe Tale blocco di istruzioni e anche noto come corpo Ogni istruzione deve essere seguita da un punto e virgola 24

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Ciao Mondo: printf 25

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Ciao Mondo: printf Stampa a video il mesaggio Ciao Mondo! printf e contenuta in stdio.h Il messaggio da stampare e contenuto tra 26

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Ciao Mondo: printf return e' un comando che ci permette di comunicare con il sistema ospite In questo caso viene utilizzato per comunicare lo stato di terminazione del programma 0 indica una terminazione corretta del nostro programma 27

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE 28 Struttura di un programma C inclusione librerie / per poter invocare funzioni utili (i/o,...) / dichiarazione di variabili globali e funzioni int main ( ) { dichiarazione di variabili locali istruzione 1; / tutti i tipi di operazioni, e cioè: / istruzione 2; / istr. di assegnamento / istruzione 3; / istr. di input / output / istruzione 4; / istr. di controllo (condizionali, cicli) /... istruzione N; } parte esecutiva parte dichiarativa localeparte dichiarativa globale Ogni programma C deve contenere un modulo int main() {...}

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE 29 Parte dichiarativa: contiene le dichiarazioni degli elementi del programma Dati, ed eventualmente funzioni (ma solo nella parte globale) Parte esecutiva: contiene le istruzioni da eseguire, che ricadono nelle categorie: Istruzioni di assegnamento ( ) Strutture di controllo: Condizionali (if-then-else e switch) Iterative, o cicli (while, do e for) Istruzioni di Input/Output (printf, scanf,...) Struttura di un programma C

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE 30 Istruzioni semplici e composte Sequenze di istruzioni semplici Ogni istruzione semplice termina con ; ; è detto il terminatore dellistruzione Si possono raggruppare più istruzioni in sequenza tra { e } a costituire un blocco Il blocco costituisce una super-istruzione Non è necessario il ; dopo }, in quanto il blocco è già una istruzione e non necessita del terminatore per diventarla

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE 31 Esecuzione degli assegnamenti valutazione dellespressione che compare a destra del simbolo = il valore delle variabili che vi compaiono si trova memorizzato nelle celle corrispondenti, e da lì è letto memorizzazione del risultato dell'espressione nella variabile a sinistra del simbolo =

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE 32 x = 23; w = 'a'; y = z; alfa = x + y; r3 = ( alfa * 43 – xgg ) * ( delta – 32 * j ); x = x + 1; Abbreviazioni (operatori di assegnamento): a = a + 7; a = a * 5; a = a + 1; a = a - 1; a += 7; a *= 5; ++a; --a; Esempi di assegnamento Istruzioni della forma variabile = variabile operatore espressione; si possono scrivere come: variabile operatore = espressione;

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE 33 Operatori aritmetici in C: * per la moltiplicazione e / per la divisione La divisione tra interi elimina il resto (quoziente): 13 / 5 è uguale a 2 Loperatore modulo calcola il resto della divisione: 13 % 5 è uguale a 3 Precedenza degli operatori: Come in aritmetica, moltiplicazione e divisione hanno priorità su addizione e sottrazione si usano le parentesi quando cè ambiguità Per esempio: la media aritmetica di a, b, c: a + b + c / 3NO !!!! (a + b + c ) / 3SI Aritmetica (1/2)

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE 34 Aritmetica (2/2) OperazioneOperatore CEspressione aritmetica Espressione C Addizione + f+7 Sottrazione - p-c p – c Moltiplicazione * bm b * m Divisione / x/y Modulo % r mod s r % s Operatori COperazioniPrecedenza ( ) ParentesiValutate per prime. Se ci sono degli annidamenti, si valuta prima la coppia più interna. Se ci sono più coppie allo stesso livello, si valuta da sinistra a destra. *, /, % Moltiplicazione, Divisione, Modulo Valutate per seconde. Se ce ne sono diverse, si valutano da sinistra a destra. +, – Addizione, Sottrazione Valutate per ultime. Se ce ne sono diverse, si valutano da sinistra a destra.

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Fine, domande? 35 Pausa 10

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Come interagiamo con lesterno? Input - Output printf viene utiizzata per fornire un output del programma a video scanf viene utilizzato per fornire degli input, e.g. da tastiera, al nostro programma 36

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Inserimento dati Problema Richiedi allutente la sua altezza in centrimentri e mostrala a video in metri Pseudocodice 1.Scrivi quanto sei alto? 2.Leggi altezzacm 3.Altezzam = alteccacm/100 4.Scrivi sei alto: altezzam 37

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Pseudocodice vs Codice C Pseudocodice 1.Scrivi quanto sei alto? 2.Leggi altezzacm 3.Altezzam = alteccacm/100 4.Scrivi sei alto: altezzam 38

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Un primo errore 39

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Un secondo errore 40

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Un terzo errore 41

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Soluzione corretta 42 Limportanza dei tipi di dato

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Tipi di dato in C In C esistono diversi tipi di dato built-in, tra cui int: numeri interi oat: numeri con virgola (singola precisione) double: numeri con virgola (doppia precisione) char: caratteri (sono interi che possono variare tra 0-255) Inoltre il C fornisce anche la possibilità di denire dei nuovi tipi di dato 43

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Mostra caratteri Problema Si scriva un programma che richieda linserimento di un carattere e lo mostri a video 44

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Tipo carattere e codifica ASCII 45

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Ricordate il

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Un esempio di calcolo 47

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Problemi di fine giornata… Scrivere un programma che, letti due numeri, individua quello maggiore Rappresentare in pseudocodice lagoritmo che, letti 3 numeri, ne calcola il minimo comune multiplo 48

DIPARTIMENTO DI ELETTRONICA E INFORMAZIONE Fonti per lo studio + Credits Fonti per lo studio Informatica arte e mestiere, S. Ceri, D. Mandrioli, L. Sbattella, McGrawHill Capitolo 3 Introduzione ai sistemi informatici, D. Sciuto, G. Buonanno, L. Mari, 4a Ed, McGrawHill Capitolo 3, 4 The Art & Craft of Computing, S. Ceri, D. Mandrioli, L. Sbattella, Addison-Wesley Capitolo 3 Credits