Fondamenti di informatica
Oggetti e Java
Luca Cabibbo
Istruzioni ripetitive
Capitolo 14
febbraio 2004
1
Istruzioni ripetitive
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Copyright © 2004 – The McGraw-Hill Companies srl
Istruzioni ripetitive
Istruzioni ripetitive (o istruzioni di ciclo)
 istruzioni di controllo che permettono di eseguire
ripetutamente una istruzione fintanto che una condizione è
verificata
 ciascuna istruzione ripetitiva è composta almeno da
 un corpo
 una condizione
 in Java, tre istruzioni ripetitive
2
Istruzioni ripetitive
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Istruzione ripetitiva while
Calcolare il quoziente q della divisione intera tra due numeri interi
positivi a e b dati
 senza usare l’operatore /
 per sottrazioni ripetute – quante volte posso sottrarre b da a?
 devo continuare fintanto che a è maggiore di zero ma non
è minore di b
... calcola il quoziente di a diviso b ...
int q;
// il quoziente di a diviso b
/* conta quante volte è possibile sottrarre b da a */
q = 0;
while (a>=b) {
a = a-b;
q = q+1;
}
... il quoziente è q ...
3
Istruzioni ripetitive
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Istruzione while
while ( espressione )
istruzione


l’espressione è chiamata la condizione del while
 deve essere di tipo boolean
l’istruzione è il corpo del while
Semantica:
Esegui ripetutamente e in sequenza i seguenti passi
 valuta la condizione del while
 se la condizione è vera, esegui il corpo del while
 se invece la condizione è falsa, smetti di eseguire questi passi
 l’esecuzione dell’istruzione while è cioè considerata
terminata
4
Istruzioni ripetitive
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Diagramma di flusso per l’istruzione while
condizione
false
true
corpo
istruzione while
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Istruzioni ripetitive
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Esercizio e osservazioni
Calcolare il quoziente di
 23 diviso 7
 23 diviso 47
 3 diviso 0
Osservazioni
 in una esecuzione di una istruzione while
 il corpo del while può venire eseguito diverse volte
 è possibile che il corpo del while non venga mai eseguito
 l’esecuzione dell’istruzione while potrebbe non terminare
 se il corpo del while viene eseguito N volte
 la condizione del while viene valutata N+1 volte
 le prime N volte risulta verificata
 l’N+1-esima volta risulta falsa
6
Istruzioni ripetitive
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Esecuzione di una operazione ripetitiva
Per esecuzione di una istruzione ripetitiva si intende
 l’esecuzione dell’intera istruzione ripetitiva
 che comprende zero o più esecuzioni del suo corpo
 è possibile che il corpo non venga mai eseguito
 è possibile che il corpo venga eseguito una sola volta
 è possibile che il corpo venga eseguito più volte
7
Istruzioni ripetitive
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Istruzione ripetitiva for
Calcola il fattoriale f di un numero naturale n dato
 assegna a f il valore 1
 per ogni valore i compreso tra 1 e n, moltiplica f per i
... calcola il fattoriale f di n ...
int f;
// il fattoriale di n
int i;
// per iterare tra 1 e n
/* calcola il fattoriale di n */
f = 1;
/* moltiplica f per ogni numero intero i
* compreso tra 1 e n */
for (i=1; i<=n; i++)
f = f*i;
... il fattoriale di n è f ...
8
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Istruzione for
for ( inizializzazione ; espressione ; aggiornamento )
istruzione




9
l’inizializzazione del for è una espressione-istruzione
 di solito è una assegnazione o l’invocazione di un metodo
l’espressione è la condizione del for
 è un predicato
l’aggiornamento del for è una espressione-istruzione
 di solito è una espressione di incremento o decremento
 può anche essere una assegnazione o l’invocazione di un
metodo
l’istruzione che segue le parentesi è il corpo del for
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Istruzione for
Semantica:
Esegui l’inizializzazione del for
Esegui ripetutamente e in sequenza i seguenti passi
 valuta la condizione del for
 se la condizione è vera
 esegui il corpo del for
 esegui l’aggiornamento del for
 se invece la condizione è falsa, smetti di eseguire questi passi
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Diagramma di flusso per l’istruzione for
inizializzazione
false
condizione
true
corpo
aggiornamento
istruzione for
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Esercizio e osservazioni
Calcolare il fattoriale di
 0
 1
 7
Osservazioni
 in una esecuzione di una istruzione for
 l’inizializzazione viene eseguita esattamente una volta
 ciascuna esecuzione del corpo è preceduta da una
valutazione positiva della condizione e seguita da una
esecuzione dell’aggiornamento
 è possibile che il corpo del for non venga mai eseguito,
venga eseguito uno o più volte, venga eseguito all’infinito
 se il corpo del for viene eseguito N volte
 l’inizializzazione viene eseguita esattamente una volta
 la condizione del for viene valutata N+1 volte
 l’aggiornamento viene eseguito N volte
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Esercizi
Risolvere il problema della lettura e somma di dieci numeri
usando l’istruzione for
Risolvere il problema della somma dei primi N numeri interi
positivi usando l’istruzione for
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Istruzione for con variabile contatore
Istruzione for con variabile contatore
 viene utilizzata una variabile contatore con le seguenti
modalità
 l’inizializzazione del for è una assegnazione alla variabile
contatore
 la condizione del for è un confronto tra la variabile
contatore e una espressione (il cui valore non viene
modificato dalle istruzioni del corpo del for)
 il corpo del for accede al valore della variabile contatore
 il corpo del for non modifica il valore della variabile
contatore
 l’aggiornamento del for è un incremento oppure un
decremento della variabile contatore
for (i=1; i<=n; i++)
f = f*i;
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Istruzione for con variabile contatore
Il significato di una istruzione for con variabile contatore è
facilmente comprensibile dalla lettura dell’intestazione del for
for (i=0; i<n; i++)
... corpo del for ...
for (i=1; i<=n; i++)
... corpo del for ...
for (i=n; i>0; i--)
... corpo del for ...
for (i=n-1; i>=0; i--)
... corpo del for ...
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Accesso posizionale ai caratteri di una stringa
Calcola le occorrenze del carattere car nella stringa s
... calcola le occorrenze di car in s ...
int i;
// indice per scandire i caratteri di s
int occ;
// occorrenze di car in s
/* scandisce e conta i caratteri di s uguali a car */
occ = 0;
for (i=0; i<s.length(); i++)
if (s.charAt(i)==car)
occ++;
... il numero di occorrenze di car in s è occ ...
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Istruzione ripetitiva do-while
Nella scansione di una sequenza di caratteri letti dalla tastiera
 bisogna leggere e ignorare gli spazi bianchi iniziali
 leggere anche il primo carattere non spazio
 ad esempio – indicando gli spazi come #
 se la sequenza è ##abc
 il primo carattere non spazio è la a
... legge una sequenza di caratteri
fino al primo carattere non spazio ...
char car;
// un carattere letto dalla tastiera
/* leggi e ignora gli spazi bianchi iniziali */
do {
car = Lettore.in.leggiChar();
} while (car==' ');
... il primo carattere non spazio è car ...
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Istruzione do-while
do
istruzione
while ( espressione ) ;


l’espressione è chiamata la condizione del do-while
 è un predicato
l’istruzione è il corpo del do-while
Semantica:
Esegui ripetutamente e in sequenza i seguenti passi
 esegui il corpo del do-while
 valuta la condizione del do-while
 se la condizione è vera, continua a eseguire questa sequenza
di passi
 se invece la condizione è falsa, smetti di eseguire questi passi
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Diagramma di flusso per l’istruzione do-while
corpo
condizione
true
false
istruzione do-while
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Esercizio e osservazioni
Che succede se la sequenza in ingresso è
 ##abc
 abc
Osservazioni
 in una esecuzione di una istruzione do-while
 il corpo del do-while viene eseguito almeno una volta
 se il corpo del do-while viene eseguito N volte
 la condizione del do-while viene valutata N volte
 è possibile che la condizione del do-while non possa venire
valutata se il corpo non è mai stato eseguito
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Confronto tra istruzioni ripetitive
L’istruzione for può essere sempre espressa in termini
dell’istruzione while
f = 1;
for (i=1; i<=n; i++)
f = f*i;

diventa
f = 1;
i = 1;
while ( i<=n ) {
f = f*i;
i++;
}
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Confronto tra istruzioni ripetitive
L’istruzione while può essere sempre espressa in termini
dell’istruzione for
q = 0;
while (a>=b) {
a = a-b;
q = q+1;
}

diventa
q = 0;
for (dummy=0; a>=b; dummy=0) {
a = a-b;
q = q+1;
}


22
il do-while può essere espresso in termini del while e del for
usando le istruzioni condizionali, il while e il for possono
essere espressi in termini dell’istruzione do-while
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Linee guida
Per scrivere codice iterativo
 descrivi il procedimento iterativo in linguaggio naturale
 descrivi in modo informale il passo da eseguire
ripetutamente e la condizione che controlla la ripetizione
 scrivi il corpo dell’istruzione ripetitiva
 scegli il tipo di istruzione ripetitiva
 scrivi la condizione dell’istruzione ripetitiva – e completa la
scrittura del codice
Verifica l’utilità di una variabile di controllo
 indispensabile nel for
 utile con il while e il do-while
23
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Scelta tra istruzioni ripetitive
Se una istruzione deve essere eseguita zero o più volte, e in
generale un numero imprecisato di volte
 usa l’istruzione while
Se una istruzione deve essere eseguita una o più volte, e in
generale un numero imprecisato di volte
 usa l’istruzione do-while
Se una istruzione deve essere eseguita zero o più volte, un
numero prefissato di volte
 usa l’istruzione for con variabile contatore
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Esercizio
Calcola il numero di cifre nella rappresentazione decimale di un
numero naturale n dato
 bisogna contare quante volte è possibile dividere n per dieci
(divisione intera) fino ad ottenere zero
 ad esempio, 13023/10 → 1302/10 → 130/10 → 13/10 →
1/10 → 0 – 13023 è formato da cinque cifre
 come caso particolare, 0/10 → 0 – 0 è formato da una cifra
Descrizione informale
 inizialmente il numero di cifre c vale zero
 dividi n per dieci e incrementa c fino a quando n non vale
zero
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Esercizio
Schema della soluzione
... calcola il numero di cifre di n ...
int c;
// numero di cifre di n
/* conta il numero di volte c
* che puoi dividere n per dieci */
c = 0;
/* dividi ripetutamente n per dieci
* finché non diventa zero */
finché n è diverso da zero {
n = n/10;
c++;
}
... il numero di cifre è c ...
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Esercizio
Scelta dell’istruzione ripetitiva
 do-while
Scrivi la condizione e completa il codice
... calcola il numero di cifre di n ...
int c;
// numero di cifre di n
/* conta il numero di volte c
* che puoi dividere n per dieci */
c = 0;
/* dividi ripetutamente n per dieci
* finché non diventa zero */
do {
n = n/10;
c++;
} while (n!=0);
... il numero di cifre è c ...
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Istruzioni ripetitive e cicli
Nel contesto delle istruzioni ripetitive
 la parola ciclo è usata in modo sovraccarico
Per evitare ambiguità, nel resto del testo la parola “ciclo” non sarà
usata
 alla parola ciclo vengono preferiti i seguenti termini
 esecuzione di una istruzione ripetitiva
 esecuzione del corpo di una istruzione ripetitiva
 istruzione ripetitiva
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Errori comuni
Errori comuni nell’uso delle istruzioni ripetitive
 ciclo infinito
 errore di uno
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Ciclo infinito
Per ciclo infinito si intende l’esecuzione di una istruzione
ripetitiva che non termina
 le variabili controllate nella condizione dell’istruzione ripetitiva
vengono modificate male
 è sbagliata la condizione
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Mancata modifica della variabile di controllo
Visualizza sullo schermo i numeri naturali minori di n
i = 0;
while (i<n) {
System.out.print(i + " ");
// manca l'incremento di i
}

ad esempio
while (i<n)
System.out.print(i + " ");
i++;
// non appartiene al corpo del while

altro esempio
while (i<n);
// c’è l’istruzione vuota
{
System.out.print(i + " ");
i++;
}
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Errore nella condizione dell’istruzione ripetitiva
Visualizza sullo schermo i numeri naturali dispari minori di n
i = 1;
while (i!=n) {
System.out.print(i + " ");
i = i+2;
}

soluzione corretta
i = 1;
while (i<n) {
System.out.print(i + " ");
i = i+2;
}
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Errore di uno
Un errore di uno si verifica se il corpo dell’istruzione ripetitiva
viene eseguito una volta di più o una volta di meno del necessario
 nei seguenti frammenti di codice il corpo dell’istruzione
ripetitiva dovrebbe essere eseguito dieci volte
for (i=1; i<10; i++) {
... // sbagliato, i varia tra 1 e 9
}
for (i=0; i<=10; i++) {
... // sbagliato, i varia tra 0 e 10
}
for (i=0; i<10; i++) {
... // ok, i varia tra 0 e 9
}
for (i=1; i<=10; i++) {
... // ok, i varia tra 1 e 10
}
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Errore di uno
Errori di questo tipo possono causare errori logici
... calcola le occorrenze di car in s ...
occ = 0;
for (i=1; i<s.length(); i++)
if (s.charAt(i)==car)
occ++;
... il numero di occorrenze di car in s è occ ...

oppure errori di semantica dinamica
... calcola le occorrenze di car in s ...
occ = 0;
for (i=0; i<=s.length(); i++)
if (s.charAt(i)==car)
occ++;
... il numero di occorrenze di car in s è occ ...
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Istruzioni ripetitive annidate
Scrivere un frammento di codice che, dati due numeri naturali b e
h, visualizza un rettangolo di asterischi di base b e altezza h
 ad esempio, base 8 e altezza 2
********
********

devo visualizzare h linee di asterischi
... visualizza un rettangolo di base b e altezza h ...
int i;
// per scandire le linee del rettangolo
for (i=0; i<h; i++) {
... visualizza una linea di b asterischi ...
}

come si visualizza una linea di b asterischi?
... visualizza una linea di b asterischi ...
int j;
// per scandire gli asterischi di una linea
for (j=0; j<b; j++)
System.out.print('*');
System.out.println();
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Istruzioni ripetitive annidate
Complessivamente
...
int
int
for
visualizza un rettangolo di base b e altezza h ...
i;
// per scandire le linee del rettangolo
j;
// per scandire gli asterischi di una linea
(i=0; i<h; i++) {
/* visualizza una linea di b asterischi */
for (j=0; j<b; j++)
System.out.print('*');
System.out.println();
}
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Istruzioni ripetitive annidate
Come vengono fatte variare le variabili i e j?
int i;
int j;
for (i=0; i<2; i++)
for (j=0; j<4; j++)
System.out.println("i=" + i + ", j=" + j);

visualizza
i=0,
i=0,
i=0,
i=0,
i=1,
i=1,
i=1,
i=1,
37
j=0
j=1
j=2
j=3
j=0
j=1
j=2
j=3
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Istruzioni ripetitive annidate
La variabile associata all’istruzione ripetitiva più interna può
variare in modo dipendente dal valore corrente della variabile
associata all’istruzione ripetitiva più esterna
for (i=0; i<4; i++)
for (j=0; j<i; j++)
System.out.println("i=" + i + ", j=" + j);

visualizza
i=1,
i=2,
i=2,
i=3,
i=3,
i=3,
38
j=0
j=0
j=1
j=0
j=1
j=2
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Esempio
Visualizza un triangolo di altezza h
 ad esempio, h vale 4
*
**
***
****
...
int
int
for
visualizza un triangolo di altezza h ...
i;
// per scandire le linee del triangolo
j;
// per scandire gli asterischi di una linea
(i=0; i<h; i++) {
/* visualizza una linea di i+1 asterischi */
for (j=0; j<i+1; j++)
System.out.print('*');
System.out.println();
}
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Terminazione precoce
Terminazione normale di una istruzione ripetitiva
 l’istruzione ripetitiva termina quando la condizione (nel
momento in cui viene valutata) non risulta più verificata
 quando una istruzione ripetitiva termina in modo normale,
allora la condizione dell’istruzione ripetitiva risulta falsa
Java fornisce alcune istruzioni che permettono di interrompere in
modo precoce (ovvero, non normale) l’esecuzione di una
istruzione ripetitiva oppure una esecuzione del suo corpo
 istruzioni break, continue e return
 in caso di terminazione precoce di una istruzione ripetitiva, la
proprietà riportata qui sopra non risulta in genere verificata
40
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