Fondamenti di Informatica T: Introduzione all'Informatica e alla Programmazione, Dispense di Elementi di Informatica

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Introduzione all’Informatica e alla

Programmazione

Cos’è l’INFORMATICA ??

Il termine " informatica" ha un' accezione molto ampia.

Esistono varie definizioni:

• l' informatica è la scienza che si occupa della conservazione,

dell'elaborazione e della rappresentazione dell'informazione.

• “Scienza dei calcolatori elettronici” (Computer Science)
• “Scienza dell’informazione”
• …  Definizione proposta nell'ambito di questo corso: “ Scienza della rappresentazione e dell’elaborazione automatica dell’informazione .”

Informatica

Informazione: e` tutto ciò che può essere rappresentato all’interno di un computer è informazione:  Numeri  Caratteri, parole e testi  Immagini  Suoni  Filmati  comandi (istruzioni) e sequenze di comandi (programmi) che il calcolatore deve eseguire

• Le modalitadi **rappresentazione** dipendono anche dalle caratteristiche dell'elaboratore. **Elaboratore Elettronico (computer):** e lo strumento per la rappresentazione e l’elaborazione delle informazioni.

Programmazione

• El'attivita con cui si predispone l'elaboratore ad eseguire un particolare insieme di azioni su particolari informazioni

( dati), allo scopo di risolvere un certo problema.

Calcolatore Elettronico DATI (^) RISULTATI istruzioni

Risoluzione dei Problemi

• La descrizione del problema non fornisce (in genere) un metodo per calcolare il risultato.
• Non tutti i problemi sono risolvibili attraverso l'uso del calcolatore. In particolare esistono classi di problemi per le quali la soluzione automatica non e` proponibile.
• Ad esempio:  se il problema presenta infinite soluzioni  per alcuni dei problemi non e` stato trovato un metodo risolutivo.  per alcuni problemi e'stato dimostrato che non esiste un metodo risolutivo automatizzabile Noi ci concentreremo sui problemi che, ragionevolmente, ammettono un metodo risolutivo (esprimibile mediante una

funzione calcolabile ).

Risoluzione di un problema

Con questo termine si indica il processo che:  dato un problema, e  individuato un metodo risolutivo trasforma i dati iniziali nei corrispondenti risultati finali.

• Affinche` la risoluzione di un problema possa essere realizzata attraverso l’uso del calcolatore, tale processo deve poter essere definito come un insieme ordinato di azioni elementari , esprimibili mediante istruzioni.

Esecutore e istruzioni primitive

• Ad un generico esecutore e`

associato un insieme di istruzioni

primitive (set di istruzioni):

 sono le sole istruzioni che e` in grado di

interpretare ed eseguire.

Esempio: la preparazione del caffe`

Esecutore : essere umano corredato di caffettiera "moka", cucina a gas e macina-caffe`; Algoritmo :

1. svitare la caffettiera;

2. se si dispone di caffemacinato:  **riempire** il filtro con il caffe macinato,  altrimenti se si dispone di caffein chicchi: - **macinarlo** e ripetere il punto 2; - altrimenti **terminare** (il caffe non si puofare..). **3. riempire** la parte inferiore della caffettiera con acqua; **4. inserire** il filtro nella macchina; **5. avvitare** la caffettiera; **6. accendere** il fuoco a gas; **7. collocare** la moka sul fuoco; **8. attendere** l'uscita del caffe; 9. spegnere il fuoco; 10. fine (il caffee pronto).

Proprieta` fondamentali dell’Algoritmo

1. Eseguibilita:** ogni “istruzione” deve essere eseguibile da parte dell’esecutore dell’algoritmo; **2. Non Ambiguita: ogni istruzione deve essere univocamente interpretabile dall'esecutore 3. Finitezza: il numero totale di azioni da eseguire, per ogni insieme di dati di ingresso, e' finito.  se almeno una delle 3 proprietanon e soddisfatta, la sequenza non eun algoritmo. **Altre proprieta desiderabili:**

• generalita `: corretto funzionamento dell'algoritmo anche variando alcuni aspetti del problema (ad esempio, la dimensione dell'insieme dei dati, il tipo dei dati, ecc.)
• efficienza : tanto minore eil numero di azioni eseguite per la risoluzione del problema, tanto maggiore e l'efficienza.
• determinismo : possibilita` di prevedere esattamente prima dell'esecuzione la sequenza di azioni che verranno eseguite, per ogni insieme di dati.
• ...

Algoritmi e Programmi

• Se l'esecutore e` un elaboratore elettronico :
  1. enecessario conoscere l'insieme di istruzioni che e in grado di interpretare
  2. enecessario conoscere quali tipi di informazioni (dati) e in grado di rappresentare Gli aspetti 1. e 2. sono peculiari del formalismo scelto per esprimere l'algoritmo all'interno del sistema di elaborazione, cioe` del Linguaggio di Programmazione

Algoritmi equivalenti

Due algoritmi si dicono equivalenti quando:

• hanno lo stesso dominio dei dati (dominio di ingresso);
• hanno lo stesso dominio dei risultati (dominio di uscita);
• in corrispondenza degli stessi valori nel dominio di ingresso producono gli stessi valori nel dominio di uscita Due algoritmi equivalenti:
• forniscono lo stesso risultato
• possono essere profondamente diversi
• possono avere differente efficienza

Algoritmi Equivalenti:

Calcolo del massimo comun divisore

Dati due interi m ed n, calcolare il massimo comune divisore di essi. Algoritmo a:

1. Calcola l'insieme I dei divisori di m
2. Calcola l'insieme J dei divisori di n
3. Calcola l'insieme K dei divisori comuni: K = I ∩ J
4. Calcola il massimo in K: questo e' il risultato

Rappresentazione di Algoritmi:

Diagrammi di flusso

E' un formalismo che consente di rappresentare graficamente gli algoritmi.

• un diagramma di flusso descrive le azioni da eseguire ed il loro ordine di esecuzione.
• ad ogni tipo di azione corrisponde ad un simbolo grafico ( blocco ) diverso.
• ogni blocco ha un ramo in ingresso ed uno o piu` rami in uscita; collegando tra loro i vari blocchi attraverso i rami, si ottiene un diagramma di flusso
• un diagramma di flusso appare, quindi, come un insieme di blocchi, collegati fra loro da linee orientate che specificano la sequenza in cui i blocchi devono essere eseguiti (flusso del controllo di esecuzione).

Esempio: ∑i=1,.. 10 i

A<- 0

i<- 1 i> A<- A+i i<-i+ No Si^ A stop start