I DATI I PRINCIPALI TIPI DI DATO UTILIZZATI IN PROGRAMMAZIONE Con particolare riferimenti al linguaggio C++ FINE Indice • Cosa sono i dati • I tipi di dato • Dati semplici – – – – Interi Reali Caratteri Booleani • Dati strutturati – Array – Matrice – Record • Tabella • Soluzioni degli esercizi • Le stringhe Dati principali 2 COSA SONO I DATI? PROGRAMMA = DATI + ISTRUZIONI I dati sono gli oggetti su cui vengono eseguite le istruzioni. INPUT (dati) OUTPUT PROCESSO (istruzioni) (dati) Nel processo possono essere utilizzati altre variabili di lavoro come totalizzatori,contatori,... Tutti i linguaggi di programmazione prevedono un insieme di dati predefiniti che l’utente può utilizzare nella realizzazione dei propri programmi. Dati principali 3 I TIPI DI DATO DATI Semplici o predefiniti Dati principali Strutturati o composti 4 Dati semplici Numerici intero short int int Alfanumerici reale long float carattere booleani char bool In C++ Dati principali 5 Particolarità degli interi • Gli interi in C++ si definiscono int il loro intervallo di definizione (ossia il valore minimo e il valore massimo che può assumere una variabile di tipo int) dipende dal numero di byte che occupano in memoria e questo dipende dal particolare linguaggio di programmazione • E’ possibile definire dati di tipo intero più grandi (long in C++) con ampiezza di 4 byte • Sia ai dati int che ai long può essere applicato il modificatore unsigned che permette di definire valori solo positivi, raddoppiando l’ampiezza del dato. Dati principali 6 Riepilogo dei dati di tipo intero Tipo short int Numero Valore minimo Valore massimo di byte 2 byte -32.768 +32.767 long int 4 byte int 2 byte unsigned int 2 byte 0 ...+65.535 unsigned long 4 byte 0 + 4.294.967.295 Dati principali -2.147.483.648 +2.147.483.647 Coincide con short nella rappresentazione in 2 byte e con long in quella a 4 byte 7 Particolarità dei reali I tipi decimali del C++ sono: • float occupa 32 bits (4 byte) e rappresenta valori positivi e negativi con 7 cifre significative. • double occupa 64 bits (8 byte) e rappresenta valori positivi e negativi con 15 cifre significative. Dati principali 8 Riepilogo dei dati di tipo reale TIPO DIM. VALORI float double 4 bytes da ±1.2E-38 a ±3.4E38 8 bytes da ±2.2E-308 a ±1.8E308 ESERCIZIO : LETTURA E SCRITTURA DI NUMERI Codifica un programma in cui definisci diversi tipi di variabili numeriche; acquisisci le variabili in input e le riscrivi in output Dati principali soluzione 9 Particolarità dei caratteri • I dati definiti char possono contenere un solo carattere • Un char occupa 1 byte. • Una costante carattere va racchiusa tra apice singolo; es: char c; c=‘A’; // alla variabile c viene assegnata la lettera A. • In C++ i dati di tipo carattere sono assimilati a interi (ne viene considerata la codifica interna in codice ASCII). Es: char c; c=‘a’; // assegna alla variabile c il valore numerico 97 c=‘A’; Dati principali // assegna alla variabile c il valore numerico 65 10 Particolarità dei booleani • I dati definiti bool possono assumere valore true (vero) oppure false (falso) • Un bool occupa 1 byte. Esempio : bool piove; piove = true; piove = false; //definizione variabile booleana //assegnazione valore VERO //assegnazione valore FALSO Si osservi che • il valore true corrisponde a 1 • il valore false corrisponde a 0 Dati principali 11 ATTENZIONE • Nel linguaggio C++ esistono altri tipi di dato predefiniti; in questi appunti sono stati presi in considerazione solo i dati più frequentemente usati nelle esercitazioni; • il C++ consente al programmatore la definizione di tipi utente attraverso il comando typedef; • le dimensioni dei dati possono differire a seconda del compilatore e dell’elaboratore utilizzato; E’ possibile conoscere il numero di byte di memoria occupati da qualsiasi tipo di variabile mediante la funzione del linguaggio sizeof( ). Esempio: cout<<“\nDimensione di una variabile double “<<sizeof(double); ESERCIZIO : OCCUPAZIONE DI MEMORIA Codifica un programma in cui verifichi l’occupazione in byte dei diversi tipi di variabili utilizzando l’istruzione sizeof Dati principali soluzione 12 Un particolare tipo di dato: le stringhe Una stringa è una sequenza finita di caratteri Esempio : il nome di una persona, il codice fiscale, la targa di un’automobile Es: char nome [11] è una stringa che consente di memorizzare parole formate al massimo da 10 caratteri (l’undicesimo carattere è riservato a ‘\0’ inserito dal sistema come terminatore di stringa) IMPORTANTE : In C++ la stringa è chiusa da un carattere di controllo (‘\0’) che determina la fine della stringa. Posizione 0 1 2 3 4 carattere A L D O \0 Dati principali 5 6 7 8 9 10 13 Le stringhe definite con il tipo string Potremmo utilizzare la typedef (per la definizione di un nuovo tipo di dato): typedef char stringa[11]; stringa nome; // nuovo tipo vettore di caratteri chiamato stringa // variabile nome di tipo stringa Nelle versioni più recenti di C++ , includendo la libreria <string> si può definire una variabile di tipo string #include <string> …. string nome; cin>>nome cout<<“ciao signor “<<nome<<endl; .. //input di una stringa //output di una stringa ESERCIZIO : SALUTO Codifica un programma che mette a video un messaggio di saluto indirizzato ad una persona il cui nome è chiesto in input; il nome deve essere definito di tipo string Dati principali soluzione 14 Anomalie nell’input di stringhe Però c’è da notare che l’input con le stringhe presenta due inconvenienti: 1) non è possibile fare alcun controllo sulle dimensioni della stringa; 2) se nella stringa è presente uno spazio l’acquisizione si interrompe. Esempio: char nome[11]; cin>>nome se l’utente digita “maria pia” il programma acquisisce solo “maria” l’utente può digitare “mariangelamaria” (più di 11 caratteri) e il programma li acquisisce cout<<“\nil nome è : “<<nome<<endl; Esempio: string cognome; cin>>cognome se l’utente digita “de carolis” il programma acquisisce solo “de” cout<<“\nil cognome è : “<<cognome<<endl; PROVA A CODIFICARE QUESTI DUE ESEMPI PER VERFIFICARE TALI ANOMALIE Dati principali 15 Soluzione delle anomalie nell’input di stringhe Adottando l’uso della libreria <string> e definendo una variabile di tipo string si può utilizzare la seguente istruzione per l’input #include <string> .. string nome; getline(cin,nome,'\n'); Questa istruzione consente di acquisire anche le stringhe che presentano spazi al loro interno ESERCIZIO : PROVA GETLINE Codifica un programma in cui definisci una stringa di tipo string , la acquisisci con getline e la mostri in output; nel test scrivi “carlo alberto” Dati principali soluzione 16 Altre anomalie nell’input di stringhe C’è da notare che quando si termina l’input e si preme il pulsante “invio”, tale pulsante invia un carattere di terminazione dell’input che rimane in memoria e che potrebbe essere male interpretato nei casi in cui si debbano acquisire ulteriori caratteri int main( ) { string nome; int altezza; cout<<"\nindica l'altezza"<<endl; cin>>altezza; cout<<"\nl'altezza è -->"<<altezza<<endl; cout<<"\nindica un nome"<<endl; getline(cin,nome,'\n'); cout<<"\nil nome è -->"<<nome<<endl; system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; Se provi ad eseguire questo programma, cosa accade? Non ti è permesso digitare il nome!!! PERCHE’? } Dati principali 17 Il buffer dell’input Si tratta di un’area di memoria RAM in cui vengono memorizzati i dati in input. Esempio: - da tastiera vengono digitati i seguenti caratteri : abcdefg - poi viene dato un “invio” , - il programma in esecuzione acquisisce la stringa , - mette il terminatore \0 e poi il carattere \n per la fine dell’input Perciò nel buffer troviamo: a b c d e\0 \n Alcune istruzione per l’input non “puliscono” il buffer, cioè non eliminano il carattere ‘\n’, e l’istruzione cin è una di queste E allora come si deve fare se in un programma si devono acquisire numeri (utilizzando l’istruzione cin) e poi stringhe (utilizzando l’istruzione getline) senza incorrere in questi inconvenienti? Dati principali 18 Pulizia del buffer dell’input Per eliminare ulteriori caratteri immessi si utilizza la funzione cin.ignore (1); che consente di eliminare un carattere in eccedenza int main( ) { string nome; int altezza; cout<<"\nindica l'altezza"<<endl; cin>>altezza; cin.ignore(1); cout<<"\nl'altezza è -->"<<altezza<<endl; cout<<"\nindica un nome"<<endl; getline(cin,nome,'\n'); cout<<"\nil nome è -->"<<nome<<endl; system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } Dati principali 19 Dati strutturati In molti problemi si ha la necessità di aggregare molti dati di tipo semplice (int, float, char, ecc.) perché sono logicamente correlati Esempio: •il prezzo di 100 articoli di magazzino, •I tempi di una classifica di una competizione •Un elenco di persone Ma non è conveniente definire singolarmente ciascuna variabile, sia perché potrebbero essere in numero molto elevato, sia perché tutte le variabile fanno capo logicamente ad un’unica struttura Dati principali 20 Struttura di dati Si parla di struttura di dati quando si raggruppano più oggetti dello stesso tipo o di tipo diverso , assegnando un nome unico alla struttura. Tipi di dati strutturati Array Record monodimensionale bidimensionale (vettore) (matrice) Dati principali 21 Esempio 1: il mese Si consideri una struttura composta da 12 elementi di tipo intero chiamata “giorni” nella quale vengono memorizzati il numero di giorni di cui è composto ciascun mese; è possibile conoscere i giorni di aprile facendo riferimento al 4° elemento della struttura. giorni 1° 2° 3° 4° 5° 6° 7° 8° 9° 10° 11° 12° 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 Dati principali 22 array monodimensionale - vettore La struttura giorni è un array monodimensionale o vettore e in C++ viene definito: int giorni [12] ; Tipo base dimensione del vettore Nome del vettore valore di ciascuna componente indice di posizione i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 Dati principali 23 Caratteristiche di un vettore int giorni[12]; • l’elaborazione del vettore avviene elemento per elemento; • l’individuazione del singolo elemento è possibile attraverso l’uso di una variabile intera denominata“indice”; • la posizione occupata dal primo elemento in C++ è zero; • l’indice i varia quindi da 0 a 11 (da zero ad ampiezza del vettore diminuita di uno). i 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 Dati principali 24 Elaborazione di array monodimensionale L’acquisizione e la visualizzazione del vettore giorni prevede l’elaborazione di tutti i suoi elementi uno alla volta. Il ciclo for (iterazione enumerativa) è, in questi casi, la più adatta: int giorni[12]; int i; for (i = 0; i<12; i++) cin>>giorni[i]; for (i = 0; i<12; i++) cout<<giorni[i]; // dichiarazione del vettore // dichiarazione dell’indice // ciclo di acquisizione // ciclo di visualizzazione ESERCIZIO : ELEBORAZIONE VETTORE DI NUMERI Codifica un programma in cui definisci un vettore di 10 numeri , lo acquisisci e lo mostri in output, utilizzando un ciclo enumerativo Dati principali soluzione 25 Esempio 2 : temperature Si memorizzano le temperature rilevate per una settimana, ad un’ora stabilita, in tre città italiane (Milano, Roma, Palermo). Si ottiene una tabella formata da 3 righe (le città) e 7 colonne (i giorni). A tale tabella si assegna il nome “temperature” e per riferirsi alla temperatura rilevata a Roma di venerdì, bisognerà considerare il valore contenuto nella 2a riga, 5a colonna. temperature giorni -> Milano 1° Roma 2° Palermo 3° Dati principali 1° 2° 12 15 17 11 15 18 3° 13 13 15 4° 16 18 20 5° 15 16 16 6° 10 12 12 7° 14 17 20 26 Array bidimensionale - matrice La tabella “temperature” è un array bidimensionale o matrice e in C++ viene definito: int temperature[3][7]; // 3 righe 7 colonne • l’elaborazione della matrice avviene elemento per elemento; • l’individuazione del singolo elemento è possibile attraverso di due variabili indice (uno di riga e uno di colonna); l’uso • la posizione occupata dal primo elemento in C++ è [0][0]; • l’indice i (di riga) varia quindi da 0 a 2 , l’indice j (di colonna) varia da 0 a 6. • Se il numero di righe è uguale al numero di colonne si ha una matrice quadrata. Dati principali 27 Le stringhe come vettori di caratteri Una stringa così definita è un vettore di caratteri char nome [11] ma ricordiamo che consente di memorizzare parole formate al massimo da 10 caratteri (l’undicesimo carattere è riservato a ‘\0’ inserito dal sistema come terminatore di stringa) Posizione 0 carattere M A R I Dati principali 1 2 3 4 5 6 O L I 7 8 9 10 N A \0 28 Input e output di stringhe Pur essendo vettori monodimensionali, l’input e l’output delle stringhe non ha bisogno di elaborare ogni singolo carattere output: cout<<nome; // visualizzazione di una stringa input: cin>> nome; // lettura di una stringa ? Comunque la stringa può essere trattata come vettore di caratteri nei casi in cui è necessario controllare il singolo carattere Esempio: indicare la lettera iniziale di un nome Risultato dell’esecuzione char nome[11]; digita un nome: paola …………… cout<<"\ndigita un nome : "; Il nome inizia con la lettera p cin>>nome; char iniziale=' ' ; cout<<"\nil nome inizia con la lettera --> "<<nome[0]<<endl; Dati principali 29 I record Si definisce record quel dato che, pur rappresentando un unico oggetto di elaborazione, è formato da più elementi (campi) , anche di diverso tipo. Esempio: uno studente può essere caratterizzato dall’insieme dei dati: cognome, nome, classe, anno di nascita... Studente1{Marcoldi, Antonio, 3A, 1995} Studente2{Angelini, Paolo, 5A, 1993} Dati principali 30 Definizione dei record Un record è costruito in base ad un tracciato record ben definito. Il tracciato record è l’elenco del campi che formano il record struct stud definizone di un nuovo tipo di variabile { record stud string cognome; string nome; definizione dei campi del record int annoNascita; }; presenza obbligatoria del ‘;’ La definzione della struct definisce solo il tracciato record, ma non contiene dati. Occorre definire una variabile di tipo stud stud studente; definizione di una variabile del tipo record “stud” Il programma elabora i singoli campi della variabile studente Dati principali 31 Trattamento dei campi di un record Dato un record stud e una variabile studente di tipo stud L’input e l’output dei record avviene un campo alla volta struct stud { string cognome; string nome; int annoNascita; }; stud studente; Esempio: La visualizzazione del cout<<“\ncognome = “<<studente.cognome; record prevede l’output dei cout<<“\nnome = “<<studente.nome; singoli campi cout<<“\nanno di nascita = “<<studente.annoNascita; ESERCIZIO:RECORD LIBRO Codifica un programma in cui definisci un tipo record con tracciato : titolo del libro, costo, numero di pagine; acquisisci poi due libri e comunica tutti i dati di quello che costa di più Dati principali soluzione 32 Tabelle - vettori di record In particolare parliamo di vettori di record di solito detti tabella perché formati da tante colonne quanti sono i campi del record e da tante righe quanti sono gli elementi dell’array Facendo sempre riferimento al record stud, vogliamo definire 20 studenti di una stessa classe. Perciò scriveremo Tipo base Dati principali struct stud { string cognome; string nome; int annoNascita; }; stud classe [20]; Nome della tabella dimensione della tabella 33 Esempio di una tabella Come nei vettori le righe sono individuate da un indice di posizione (che parte da 0) mentre ogni riga essendo un record, avrà tutti i campi della struttura indice cognome nome annoNascita 0 1 2 3 4 6° record 5 6 Campo nome del 7° record 7 8 9 Dati principali 34 Elaborazione di una tabella Nell’elaborazione di una tabella si usano le tecniche già viste per i vettori e per i record. • In quanto vettore, l’elaborazione di ciascuna riga della tabella avviene una alla volta. • Poiché ogni riga è un record, ogni campo deve essere elaborato singolarmente • Il ciclo for (iterazione enumerativa) è, in questi casi, il più adatto Dati principali 35 Elaborazione di una tabella Acquisizione e visualizzazione della tabella classe int i; // dichiarazione dell’indice for (i = 0; i<20; i++) // ciclo di acquisizione {getline(cin,classe[i].cognome,’\n’); getline(cin,classe[i].nome,’\n’); cin>>classe[i].annoNascita; cin.ignore(1); } for (i = 0; i<20; i++) // ciclo di visualizzazione {cout<<classe[i].cognome<<endl; cout<<classe[i].nome<<endl; cout<<classe[i]. annoNascita <<endl; } struct stud { string cognome; string nome; int annoNascita; }; stud classe [20]; ESERCIZIO: TABELLA BIBLIOTECA Definisci un tipo record con tracciato : titolo del libro, costo, numero di pagine; definisci poi una tabella di 10 libri; acquisisci i libri della tabella e comunica poi tutti i dati ; calcola il prezzo medio dei libri Dati principali soluzione 36 Soluzione esercizi • • • • • • • Lettura e scrittura di numeri Occupazione di memoria Saluto Prova Getline Elaborazione vettore di numeri Record libro Tabella biblioteca Dati principali 37 Esercizio : lettura e scrittura di numeri #include <cstdlib> #include <iostream> using namespace std; Codifica un programma in cui definisci diversi tipi di variabili numeriche; acquisisci le variabili in input e le riscrivi in output int main() { int intero; long interoGrande; float decimale; double decimaleGrande; cout<<"\nindica un intero"<<endl; cout<<"\nl'intero indicato vale : "<<intero<<endl; cin>>intero; cout<<"\nindica un intero grande"<<endl; cin>>interoGrande; cout<<"\nl'intero grande indicato vale : "<<interoGrande<<endl; cout<<"\nindica un decimale"<<endl; cout<<"\nil decimale indicato vale : "<<decimale<<endl; cin>>decimale; cout<<"\nindica un decimale grande"<<endl; cin>>decimaleGrande; cout<<"\nil decimale grande indicato vale : "<<decimaleGrande<<endl; system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } Dati principali Teoria Elenco esercizi 38 Esercizio : occupazione di memoria #include <cstdlib> #include <iostream> #include <string> using namespace std; int main() { Codifica un programma in cui verifichi l’occupazione in byte dei diversi tipi di variabili utilizzando l’istruzione sizeof cout<<"\nDimensione di una variabile int :"<<sizeof(int)<<endl; cout<<"\nDimensione di una variabile short int :"<<sizeof(short int)<<endl; cout<<"\nDimensione di una variabile long int :"<<sizeof(long int)<<endl; cout<<"\nDimensione di una variabile float :"<<sizeof(float)<<endl; cout<<"\nDimensione di una variabile double :"<<sizeof(double)<<endl; cout<<"\nDimensione di una variabile char :"<<sizeof(char)<<endl; cout<<"\nDimensione di una variabile bool :"<<sizeof(bool)<<endl; system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } Teoria Dati principali Elenco esercizi 39 Esercizio : saluto #include <cstdlib> #include <iostream> #include <string> using namespace std; Codifica un programma che mette a video un messaggio di saluto indirizzato ad una persona il cui nome è chiesto in input; il nome deve essere definito di tipo string int main() { string nome; cout<<"\ncome ti chiami?"<<endl; cin>>nome; cout<<"\nCaio "<<nome<<", io sono il computer !"<<endl; system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } Teoria Dati principali Elenco esercizi 40 Esercizio : prova getline #include <cstdlib> #include <iostream> #include <string> using namespace std; Codifica un programma in cui definisci una stringa di tipo string , la acquisisci con getline e la mostri in output; nel test scrivi “carlo alberto” int main() { string nome; cout<<"\nindica un nome"<<endl; getline(cin,nome,'\n'); cout<<"\nil nome è -->"<<nome<<endl; system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } Teoria Dati principali Elenco esercizi 41 Esercizio : elaborazione vettore di numeri Codifica un programma in cui definisci un vettore di 10 numeri , #include <cstdlib> lo acquisisci e lo mostri in output, utilizzando un ciclo #include <iostream> enumerativo #include <string> using namespace std; int main() { int v[10]; int i=0; cout<<"\nACQUISIZIONE DI DATI DEL VETTORE "<<endl; for(i=0;i<10;i++) {cout<<"\nindica il numero in posizione "<<i+1<<" : "; cin>>v[i]; } cout<<"\nVISUALIZZAZIONE DEI DATI DEL VETTORE "<<endl; for(i=0;i<10;i++) {cout<<"\nil numero in posizione "<<i+1<<" e' "<<v[i]<<endl; } system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; Teoria Elenco esercizi } Dati principali 42 Esercizio : record libro #include <cstdlib> #include <iostream> #include <string> using namespace std; struct libro { string titolo; float prezzo; int numeroPagine; }; Codifica un programma in cui definisci un tipo record con tracciato : titolo del libro, costo, numero di pagine; acquisisci poi due libri e comunica tutti i dati di quello che costa di più int main() { libro L1, L2; cout<<"\nindica i dati del primo libro:"<<endl; cout<<"\ntitolo : "; cin>>L1.titolo; cout<<"\nprezzo : "; cin>>L1.prezzo; cout<<"\npagine : "; cin>>L1.numeroPagine; cout<<"\nindica i dati del secondo libro:"<<endl; cout<<"\ntitolo : "; cin>>L2.titolo; cout<<"\nprezzo : "; cin>>L2.prezzo; cout<<"\npagine : "; cin>>L2.numeroPagine; if(L1.prezzo>L2.prezzo) { cout<<"\nIl libro piu' costo e' "<<L1.titolo; cout<<" con prezzo "<<L1.prezzo; cout<<" e pagine "<<L1.numeroPagine<<endl; } else { cout<<"\nIl libro piu' costo e' "<<L2.titolo; cout<<" con prezzo "<<L2.prezzo; cout<<" e pagine "<<L2.numeroPagine<<endl; } system("PAUSE"); return EXIT_SUCCESS; } Teoria Dati principali Elenco esercizi 43 #include <cstdlib> #include <iostream> #include <string> #define dim 10 using namespace std; struct libro { string titolo; float prezzo; int numeroPagine; }; Esercizio : tabella biblioteca Definisci un tipo record con tracciato : titolo del libro, costo, numero di pagine; definisci poi una tabella di 10 libri; acquisisci i libri della tabella e comunica poi tutti i dati ; calcola il prezzo medio dei libri cout<<"\nVISUALIZZAZIONE DEI LIBRI"; for(i=0;i<dim;i++) { cout<<"\ntitolo : "<<biblioteca[i].titolo; cout<<" prezzo : "<<biblioteca[i].prezzo; cout<<" pagine : "<<biblioteca[i].numeroPagine<<endl; } for(i=0;i<dim;i++) { s=s+biblioteca[i].prezzo; } m=s/dim; cout<<"\nla media dei prezzi e' : "<<m<<endl; int main() { libro biblioteca[dim]; int i=0; float s=0, m=0; system("cls"); cout<<"\nACQUISIZIONE DEI LIBRI"; for(i=0;i<dim;i++) { cout<<"\ntitolo : "; cin>>biblioteca[i].titolo; system("PAUSE"); cout<<"\nprezzo : "; return EXIT_SUCCESS; cin>>biblioteca[i].prezzo; }//fine cout<<"\npagine : "; cin>>biblioteca[i].numeroPagine; Teoria } Dati principali Elenco esercizi 44 FINE Dati principali 45 FINE