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Software e Algoritmi
Lezione n. 3
Obiettivi
3.1 Definizione di Software
3.2 Definizione di algoritmo, sue proprietà e
formalismi
3.3 Metodo top-down, e programmazione
strutturata
3.4 Complessità degli algoritmi
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informatica giuridica hardware e software, Slide di Informatica Giuridica
nozioni principali su software,hardware e open source
Tipologia: Slide
2011/2012
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Software e Algoritmi
Lezione n. 3
Obiettivi
3.1 Definizione di Software
3.2 Definizione di algoritmo, sue proprietà e
formalismi
3.3 Metodo top-down, e programmazione
strutturata
3.4 Complessità degli algoritmi
Software
parte n. 3.
Software – definizione informatica
“Istruzioni che eseguite da un computer svolgono una funzione prestabilita con prestazioni prestabilite - (programma di alto livello ed eseguibile)
strutture dati mediante le quali i programmi trattano adeguatamente le informazioni - (schemi logici e fisici dei dati)
documenti che descrivono le operazioni e l’uso dei programmi - (documentazione tecnica e manuale utente)” (R.S. Pressman,Principi di Ingegneria del software, McGraw-Hill 2000)
Creazione di un software: dal problema ai risultati (1/2)
problema
ANALISI
algoritmo
FORMALIZZAZIONE
specificazioni
PROGRAMMAZIONE
programma
- Comprendere il problema
- Comprendere le soluzioni – idea risolutrice
- Algoritmo tradotto in un linguaggio di alto livello
- Formalizzazione dell’algoritmo
- Comprendere le soluzioni – idea risolutrice
Creazione di un software: dal problema ai risultati (2/2)
programma
TRADUZIONE
eseguibile
ESECUZIONE
risultati
- Traduzione in linguaggio macchina
- Valutazione dei risultati
- Algoritmo tradotto in un linguaggio di alto livello
MANUTENZIONE 7. Manutenere il software
Un esecutore particolare: il calcolatore
Se per un esecutore umano le fasi di formalizzazione, programmazione, traduzione in azioni (fasi n.3,4,5) avvengono con una elaborazione cognitiva Per il calcolatore occorrono tre fasi intermedie poiché non è dotato di cognizione autonoma: Formalizzazione dell’algoritmo secondo un metodo non ambiguo Programmazione ad alto livello comprensibile al calcolatore Traduzione in linguaggio comprensibile al calcolatore ossia in linguaggio macchina
I precursori dei calcolatore
Calcolatore di Rodi o di Andikithira 65 a.C. Blaise Pascale – pascalina XVII secolo Gottfried Leibniz Joseph Jacquard XVIII secolo Charles Babbage XIX secolo Alan Turing XX secolo - Colossus John Von Neumann – macchina programmabile universale - ENIAC
Software: definizione per livelli
Il Software usando il Framework di
Zachman
Linguaggio alto
livello,
linguaggio
macchina,
esecuzione
Livello fisico
Formalizzazione/
documentazione
Livello logico
Livello Algoritmo
concettuale
A=hxb/
var A int var h, b int A= hxb/ print A
1000101 0010011 111100 100011
Software: la definizione
Software: insieme di programmi scritti in qualche
linguaggio di programmazione eseguibili dal
computer (tutelato con il diritto d’autore anche
se..)
software ≠ algoritmo
software ≠ programma
algoritmo ≠ programma
software = algoritmo + programmi &
documentazione + file fisici eseguibili + l’azione
di esecuzione
Hardware e firmware: definizioni
Hardware: parte fisica del computer costituita da parti
elettroniche e meccaniche (tutelato con il brevetto)
Firmware: insieme di microprogrammi registrati sulle
memorie permanenti dei dispositivi elettronici,
solitamente introdotti dal costruttore e cablati
nell’hardware (tutelato con il brevetto)
Tipologie di software
software real-time - software dedicato alla sorveglianza, all’analisi e all’elaborazione di eventi esterni (rilevamento di temperature di una piastra di acciaio durante la lavorazione, pilota automatico, sala operatoria) software gestionale - elaborazione dei dati e dei processi aziendali - 70%-80% software scientifico - astronomia, calcolo parallelo, etc. software di Intelligenza Artificiale - sistemi esperti, reti neurali, dimostratori di teoremi, alcuni sono dotati di autonomia, reattività e pro-attività (es. agenti intelligenti) software embedded - programmi residenti in prodotti industriali (lavatrici, forno, termostati ambientali, etc.) software per PC - applicativi di office-automation (fogli elettronici, elaboratori di testi, etc.) software basato su Internet - B2B, B2C, portali, etc. spesso erogato mediante servizi e non prodotti
Categorie di software
Software Generici prodotti software standardizzati venduti sul mercato le specifiche vengono dettate dal mercato e dal produttore stesso Software Dedicati o ad hoc progetti ad hoc creati per un determinato cliente le specifiche vengono dettate dal cliente Modello di business diverso Prodotto (generici) vs. Progetto (ad hoc) Licenza (generici) vs. Contratto ad oggetto informatico (ad hoc) Metafora del prodotto industriale vs. quello artigianale
Materiali di riferimento e Domande
possibili
Capitolo 3 del Sartor
Definizione di software, hardware e firmware
Tipi di software e tipi di modelli di business
Relazione fra software, algoritmo e
programma
Il problem solving e il software
Le fasi di produzione di un software
Nuovi modelli di business: open source a
ASP
Algoritmo
parte n. 3.
Origini dell’algoritmo
Il concetto di algoritmo è antico e non è strettamente legato al calcolatore: l’esecutore può essere diverso
Sono stati ritrovati algoritmi in tavolette antiche in Mesopotamia risalenti al 1800-1600 a.c.
Il termine algoritmo è la latinizzazione dal nome di un matematico persiano – Al-Khuwarizmi – vissuto nel nono secolo d.c. ( Algoritmi de numero Indorum – versione latina, trattato sull’algebra dei numeri arabo-indiani)
Esempio – prelevo contanti dal bancomat, macro operazioni
- Inserimento della tessera nell’apposito macchinario
- Inserimento del codice segreto
- Scegli importo 4 Scelta operazione 4.1 Se l’operazione è possibile allora esegui l’operazione Altrimenti 4.2 Visualizza messaggio di errore
- Conclusione
- Prelievo tessera
- Prelievo contanti
Algoritmo - definizione rigorosa
Sequenza ordinata finita di passi, ripetibili e non
ambigui, che se eseguita con determinati dati in
ingresso (input) produce in uscita(output) dei
risultati ovvero la soluzione di una classe di
problemi
dati algoritmo risultati
Soluzione ad una classe di problemi
Proprietà di un algoritmo
Finitezza - deve portare alla soluzione in un
numero finito di passi
Generalità - per classi di problemi
Ripetitività - con gli stessi dati deve fornire gli
stessi risultati
Determinismo o Non ambiguità – non dipende
dall’esecutore, ossia le azioni sono non ambigue
e se eseguite con gli stessi dati da persone
diverse si ottengono sempre gli stessi risultati
Istruzioni = azioni+dati oggettivi
Le istruzioni sono composte da due parti: azione - descrizione delle operazioni dati - descrizione degli oggetti manipolati dalle operazioni (dati oggettivi) esempio Inserisci [azione] la tessera [dato] digitare [azione] codice segreto [dato] selezionare [azione] importo [dato] vi sono istruzioni zerarie, unarie, binarie, ternarie start inizializza A metti A in B somma A e B in C
Rappresentazione logica degli algoritmi:
due tecniche
pseudocodifica (o pseudocodice)
professionale
verbi di ”esecuzione” (effetto osservabile) condizioni iterazioni
diagramma a blocchi
utile a scopi dimostrativi
indica un flusso di istruzioni ovvero la sequenza dei passi da eseguire basato su simboli grafici ogni simbolo corrisponde a un costrutto
le due modalità sono semanticamente equivalenti
Pseudocodifica
Descrive l’algoritmo con il linguaggio
naturale semplificato al fine di togliere le
ambiguità
La descrizione mediante la pseudocodifica
si suddivide in due parti:
dichiarazione delle variabili
dichiarazione delle azioni
Pseudocodifica - esempio
Inizio
Inizializza MAX a 0
Inizializza N1 a 0
Leggi N
Finché N1 != 999
Se N1 > MAX allora
Assegna N1 a MAX
Leggi N
Stampa MAX
Fine
I diagrammi a blocchi – (3/6)
Istruzioni di inizio e di fine
inizio fine
Rappresenta il flusso (l'ordine) del diagramma
I diagrammi a blocchi – (4/6)
istruzione operativa ( effettiva)
Rappresenta una elaborazione
Esempi:
calcola (^) archivia
I diagrammi a blocchi – (5/6)
istruzioni di controllo
condizione
vero falso
I diagrammi a blocchi – (6/6)
istruzione di input/output
Rappresenta un'operazione di input/output. Esempi:
scrivi leggi