INFORMATICA Strutture condizionali Strutture condizionali • Sono le istruzioni che rappresentano il ben noto costrutto IF – THEN – ELSE della programmazione strutturata. • In C, come peraltro in tutti gli altri linguaggi, è disponibile in tre forme: - if (then) - if (then) else - switch © Piero Demichelis 2 L’istruzione if • Permette di eseguire una istruzione, semplice o composta, in modo condizionato. Sintassi: if (espressione) istruzione ; • espressione è di tipo logico (variabile o espressione logica o espressione relazionale con risultato logico) e deve essere sempre racchiusa tra parentesi tonde; istruzione può essere semplice o composta (nel qual caso va racchiusa tra parentesi graffe). • Il significato è: valuta espressione e, se il risultato è vero, esegui istruzione, altrimenti ignorala e prosegui con l'istruzione immediatamente successiva all’if . © Piero Demichelis 3 L’istruzione if • Il fatto che espressione debba fornire un risultato di tipo logico significa solo che deve fornire un risultato intero! • Si ricordi che in C89 il tipo logico è simulato dal tipo intero short. • In definitiva dunque per espressione è accettabile qualsiasi cosa fornisca un risultato intero: sarà interpretata come falsa se il suo valore risulta 0, vera se il suo valore risulta diverso da 0. © Piero Demichelis 4 L’istruzione if • Il fatto che la valutazione della condizione si riduca in definitiva a un test per vedere se vale 0 oppure un valore intero diverso da 0 comporta che le seguenti istruzioni: - if ( a != 0 ) { ..... - if ( a ) { ..... siano assolutamente equivalenti. Infatti qualsiasi valore di a diverso da 0 rende la condizione vera in entrambi i casi. © Piero Demichelis 5 Istruzione if • Questo costrutto realizza la struttura IF – THEN della programmazione strutturata: l'unica differenza è l'assenza della parola chiave THEN qui sottintesa. • Diagramma di flusso: V I espressione F istruzione O © Piero Demichelis 6 Istruzione if: esempio • Realizzare un programma che richieda da tastiera due numeri interi e visualizzi sul monitor il massimo dei due. • Il problema si può risolvere con un semplice if: - Legge da tastiera i due numeri chiamandoli x e y; Ipotizzo che x sia il più grande; Se y è più grande di x allora scambio tra loro i valori di x e y; Stampa il valore di x (che contiene sicuramente il valor massimo). • Per scambiare tra loro i valori di x e y: - salvo il valore di x in una variabile di appoggio (provv - copio y in x (x y); - copio provv in y (y provv). © Piero Demichelis x); 7 Istruzione if: esempio #include <stdio.h> main() { int x, y, provv; printf (“\nIntroduci due numeri interi: "); scanf ("%d%d", &x, &y); if (y > x) { provv = x; x = y; /* scambia x e y tra loro */ y = provv; } printf ("\nIl maggiore è %d il minore è %d\n", x, y); } © Piero Demichelis 8 Osservazioni su if • Attenzione a scrivere un’istruzione di questo tipo: if ( a = 0 ) {..... dove quasi certamente si intendeva porre la condizione di a uguale a zero. • Purtroppo la sintassi per realizzare quell’espressione relazionale è sbagliata (si doveva scrivere a == 0) ma l’istruzione in se è formalmente corretta per cui il compilatore non genera errore (al più qualche compilatore segnala un warning). © Piero Demichelis 9 Istruzione if ... else • Consente di eseguire una istruzione (semplice o composta) oppure un'altra istruzione (anch’essa semplice o composta) a seconda del verificarsi o meno di una certa condizione. • Sintassi: if (espressione) istruzione 1; else istruzione 2; • espressione è una variabile logica o una espressione con risultato logico racchiusa tra parentesi tonde; • istruzione 1 e istruzione 2 possono essere semplici o composte (ovvero un gruppo di istruzioni racchiuse tra parentesi graffe). © Piero Demichelis 10 Istruzione if ... else • Significato: valuta espressione e, se il risultato è vero, esegui istruzione 1 e ignora istruzione 2 , altrimenti ignora istruzione 1 ed esegui istruzione 2. • Questo costrutto realizza la struttura IF - THEN – ELSE della programmazione strutturata: anche in questo caso se ne differenzia per l’assenza della parola chiave THEN qui sottintesa. © Piero Demichelis 11 Istruzione if ... else Diagramma di flusso: I V espressione istruzione 1 F istruzione 2 O • Poiché non esistono limitazioni a istruzione, queste possono contenere qualsiasi costrutto, compresi altri if (si parla allora di if annidati ). © Piero Demichelis 12 Istruzione if ... else: esempio 1 • Realizzare un programma che richieda da tastiera due numeri frazionari e visualizzi sul monitor il massimo dei due. • Il problema si risolve con un if ... else (trascurando il caso x = y): - Legge da tastiera i due numeri chiamandoli x e y; - Se x è più grande di y allora visualizza x ; altrimenti visualizza y. © Piero Demichelis 13 Istruzione if ... else: esempio 1 #include <stdio.h> main() { double x, y; printf (“\nIntroduci due numeri reali: "); scanf ("%lf%lf", &x, &y); if (x > y) printf (“\nIl maggiore è: %lf”, x); else printf (“\nIl maggiore è: %lf”, y); } © Piero Demichelis 14 Istruzione if ... else: esempio 2 • Realizzare un programma che calcoli quoziente e resto di due numeri interi positivi letti da tastiera e segnali errore se uno dei due è negativo. • Pseudocodice: - Legge i due numeri da tastiera e li chiama n1 e n2; - Se n1 e n2 sono entrambi positivi: • calcola il quoziente ( n1 / n2); • calcola il resto (n1 % n2); • visualizza quoziente e resto; altrimenti • visualizza messaggio d’errore. © Piero Demichelis 15 Istruzione if ... else: esempio 2 #include <stdio.h> main() { int n1, n2, quoz, resto; printf (“\nIntrodurre due numeri interi: "); scanf ("%d%d", &n1, &n2); if ((n1 >= 0) && (n2 > 0)) { quoz = n1 / n2; resto = n1 % n2; /* oppure resto = n1 - (quoz * n2); */ printf (“\nQuoziente= %d, resto= %d", quoz, resto); } else printf (“\nErrore nei dati"); } © Piero Demichelis 16 Istruzione if ... else: esempio 3 • Leggere due valori A e B, e calcolarne la differenza in valore assoluto D = |A-B| • Soluzione #include <stdio.h> main() { int a, b, d; printf (“\nIntroduci i 2 valori (A e B): “); scanf (“%d %d”, &a, &b); if (a >= b) d = a - b; else d = b - a; printf (“\nValore assoluto: %d”, d); } © Piero Demichelis 17 Istruzione if ... else: osservazioni • L'istruzione che precede l'else deve essere chiusa normalmente con il punto e virgola. L'else infatti fa parte della struttura if ... else e non entra in gioco nell'analisi sintattica dell'istruzione che la precede, la quale deve avere quindi una chiusura regolare. • Negli if annidati possono sorgere delle ambiguità. Ad esempio nel costrutto: if (espressione 1) if (espressione 2) istruzione 1; else istruzione 2; non è chiaro se l'else appartiene all'if più interno o più esterno. • L'uso delle parentesi { e } può dirimere qualsiasi dubbio. © Piero Demichelis 18 Istruzione if ... else: osservazioni • La precedente istruzione può essere riscritta come: if (espressione 1) { if (espressione 2) istruzione 1; else istruzione 2; } • oppure: if (espressione 1) { if (espressione 2) istruzione 1; } else istruzione 2; else appartenente all’if interno else appartenente all’if esterno © Piero Demichelis 19 Istruzione if ... else: osservazioni • Non conviene usare if annidati su troppi livelli: si introducono difficoltà in fase di test (debugging) e rallentamenti nell'esecuzione del programma. • Inoltre sono da evitare istruzioni del tipo: if (dato1 == dato2) flag = VERO; else flag = FALSO; che possono essere sostituite più elegantemente dalle assegnazioni: flag = (dato 1 == dato2); © Piero Demichelis 20 Esempio: equazione di II grado • L’applicazione classica della struttura if ... else è la soluzione completa dell’equazione di II grado. • La soluzione è fornita da un costrutto if ... else nel quale sono annidati altre strutture di tipo if ... else e if che risolvono i vari rami secondari. • La soluzione deve tener conto di tutti i possibili casi che possono determinarsi nella soluzione (equazione impossibile, indeterminata, di I grado, ecc.). © Piero Demichelis 21 Esempio: equazione di II grado Legge i coefficienti a, b e c a = 0? b = 0? c = 0? Equazione indeterminata delta = b*b – 4*a*c Equazione di I grado: x= -(c / b) Equazione impossibile delta = 0? w = 2*a w1= -(b / w) w2= | delta | / w delta < 0? Radice reali: x1= w1+ w2 x2= w1- w2 © Piero Demichelis Radice doppia x = -(b / (2 * a)) Radice complesse coniugate: x = w1± j w2 22 Istruzione switch • Quando la condizione da imporre non è intrinsecamente binaria ma si deve distinguere tra più casi ed eseguire le istruzioni approppriate per ogni singolo caso, l‘if annidato può non essere più conveniente per complessità, leggibilità e, qualche volta, anche per tempo di esecuzione (valutazione di n condizioni). • Per questi casi c‘è l'istruzione switch. © Piero Demichelis 23 Istruzione switch Diagramma di flusso: caso 1 caso 2 I caso n espressione caso 3 istr. 1 istr. 2 ................. istr. 3 istr. n O © Piero Demichelis 24 Istruzione switch • Sintassi: switch (espressione) { case <costante 1>: <istruzione 1> break; case <costante 2>: <istruzione 2> break; ... ... default: < istruzione default> } © Piero Demichelis 25 Istruzione switch - espressione : espressione a valore numerico di tipo int o char, ma non float o double. - <costante1>, <costante2>, ... sono costanti dello stesso tipo dell'espressione - <istruzione 1>, <istruzione 2>, .... sono sequenze di istruzioni (senza graffe!) • Significato: - In base al valore di espressione, esegui le istruzioni del case corrispondente. - Nel caso nessun case venga intercettato, esegui le istruzioni corrispondenti al caso default. © Piero Demichelis 26 Istruzione switch: osservazioni • I vari case devono rappresentare condizioni MUTUAMENTE ESCLUSIVE! • I vari case vengono eseguiti in sequenza, uno dopo l’altro: per evitarlo è necessario interrompere il flusso usando l’istruzione break alla fine di ogni blocco di istruzioni (il flusso prosegue con la prima istruzione successiva alla switch. • Se il blocco di default non è presente e nessun case viene soddisfatto, l’esecuzione procede con la prima istruzione che segue la switch. © Piero Demichelis 27 Istruzione switch: esempio main() { int x; printf (“\nIntroduci un numero intero: “); scanf (“%d”, &x); switch (x) { case 1: printf (“\nHai introdotto 1“); break; case 2: printf (“\nHai introdotto 2“); break; default: printf (“\nHai introdotto un numero diverso da 1 e 2“); } } © Piero Demichelis 28 Osservazioni su switch • I case possono essere indicati nell’ordine che si desidera e non in ordine strettamente crescente o decrescente. main() { int x; printf (“\nIntroduci un numero intero: “); scanf (“%d”, &x); switch (x) { case 92: printf (“\nHai introdotto 92“); break; case -14: printf (“\nHai introdotto -14“); break; case 36: printf (“\nHai introdotto 36“); } } © Piero Demichelis 29 INFORMATICA Strutture iterative Strutture iterative • Si dice ciclo (loop) una sequenza di istruzioni che deve essere ripetuta più volte consecutivamente. • Si consideri ad esempio il calcolo del fattoriale di un numero n > 0: n! = n . (n - 1) . (n - 2) ........ 2 con il caso particolare 0! = 1. • Sembrerebbe che basti una semplice assegnazione, ma se non si conosce a priori il valore di n, è impossibile scrivere l’istruzione che esegue il calcolo del fattoriale, poiché la formula contiene tanti fattori quanti ne indica n. © Piero Demichelis 31 Strutture iterative • Proviamo a riscrivere la formula del fattoriale come: n! =(( ..... (((1 . 2) . 3) . 4) .....(n - 1) . n) • Osservando la formula possiamo: - attribuire ad una variabile fatt il valore 1, - quindi moltiplicare fatt per 2 ed attribuire il risultato ancora a fatt, - poi fatt per 3 e così via fino a n. © Piero Demichelis 32 Strutture iterative • L'algoritmo di soluzione può quindi essere formalizzato mediante un algoritmo iterativo: - assegna il valore 1 a fatt; - se n vale 0, hai finito; - con k che varia da 1 a n con passo unitario esegui: • moltiplica fatt per k ed attribuisci il risultato a fatt. • Il prodotto fatt . k viene eseguito n volte com’è necessario. • La scelta di algoritmi ciclici influenza spesso altri componenti del programma, come la base dati. © Piero Demichelis 33 Strutture iterative • Nel linguaggio C i cicli iterativi sono realizzati da tre costrutti: while : realizza il costrutto WHILE - DO; do – while : realizza il costrutto REPEAT - UNTIL; for : realizza il ciclo a contatore. © Piero Demichelis 34 Istruzione while • Sintassi: while (<condizione>) <istruzione> I <condizione> • Finché <condizione> è vera esegue <istruzione> che può essere semplice o composta. © Piero Demichelis F O V <istruzione> 35 Istruzione while : osservazioni • Il costrutto while realizza il costrutto while – do della programmazione strutturata. • <condizione> deve essere di tipo logico ed è ricalcolata ad ogni iterazione; • se <condizione> risulta falsa già alla prima iterazione <istruzione> non viene eseguita neppure una volta; • se <condizione> non diventa mai falsa non si esce mai dal loop! • essendo <istruzione> una normale istruzione composta può contenere qualsiasi tipo di istruzione, in particolare altri while, dando origine (come per l’if) a while annidati. © Piero Demichelis 36 Istruzione while: esempio • Leggere un numero intero N da tastiera, e calcolare la somma S dei primi N numeri interi. • Pseudocodice: -Legge N da tastiera; -inizializza l’accumulatore di risultato S a 0; -inizializza un contatore indice a 1; -finché indice <= N; •aggiungi all’accumulatore S il valore di indice; •aggiorna indice (ovvero incrementalo di 1); -visualizza il risultato finale (valore di S). © Piero Demichelis 37 Istruzione while: esempio #include <stdio.h> main() { long int N, indice, S; printf (“\nIntroduci N: ”); scanf (“%ld”, &N); indice = 1; S = 0; /* inizializzazioni */ while (indice <= N) { S += indice; /* operazione iterativa */ indice++; /* aggiornamento condizione */ } printf (“\nSomma = %ld”, S); /* output */ } © Piero Demichelis 38 Esempio: calcolo del seno • Calcolare la funzione seno x mediante lo sviluppo in serie x3 x5 x 7 sin x x 3! 5! 7! sino quando i fattori sono > 0.00005. • Osservando i singoli fattori dello sviluppo si può osservare che: x x fatt fatt. prec. N 1 N 2 • con N che varia a passi di 2. © Piero Demichelis 39 Esempio: calcolo del seno • Il primo termine lo conosciamo all’atto della lettura da tastiera del valore in radianti dell’angolo. • Tutti gli altri termini possono essere ricavati in successione a partire dal primo applicando la relazione che abbiamo trovato che lega un termine al successivo. • Diagramma di flusso Start Legge il valore dell’angolo x 1 © Piero Demichelis 40 Esempio: calcolo del seno 1 Inizializzazioni: n termine senx termass 1 x x |x| termass > soglia ? Falso Visualizza senx Vero Calcola nuovo termine e lo somma a senx. n n+2 termass |termine| © Piero Demichelis Visualizza sin(x) Stop 41 Esempio: calcolo del seno #include <stdio.h> #include <math.h> const double soglia = 0.00005; main() { double x, senx, termine, termass, n; printf (“\nAngolo in radianti: "); scanf ("%lf ", &x); n = 1; senx = x; if (x < 0) termass = - x; Inizializzazioni else termass = x; termine = x; © Piero Demichelis 42 Esempio: calcolo del seno /* Ad ogni ciclo calcola un nuovo contributo */ while (termass > soglia) { termine = - termine * x * x / ((n+1) * (n+2)); /* nuovo termine */ senx += termine; /* accumula in senx */ n += 2; /* aggiorna n */ if (termine < 0) /* aggiorna il valore assoluto di termine */ termass = -termine; else termass = termine; } printf ("\nIl seno di %lf e' %lf\n", x, senx); printf ("\nValore fornito dalla funzione di libreria: %lf\n", sin(x)); } © Piero Demichelis 43 Istruzione for • In altri linguaggi il costrutto for permette di eseguire una istruzione, semplice o composta, per un numero prefissato di volte (ciclo a contatore). • Nel linguaggio C è più generale, al punto da poter essere assimilata ad una particolare riscrittura del costrutto while. • Sintassi: for (<inizializzazione>; <condizione>; <aggiornamento>) <istruzione>; © Piero Demichelis 44 Istruzione for • <condizione> è un'espressione logica; • <inizializzazione> e <aggiornamento> sono invece espressioni di tipo qualsiasi. • L'istruzione for opera secondo il seguente algoritmo: - viene calcolata <inizializzazione>; - finché <condizione> è vera (valore non nullo) • viene eseguita <istruzione>; • viene calcolato <aggiornamento>. © Piero Demichelis ; 45 Istruzione for Diagramma di flusso: I Calcola l’espressione <inizializzazione> <condizione> F O V <istruzione> Calcola l’espressione <aggiornamento> © Piero Demichelis 46 Istruzione for • Di fatto il costrutto for è del tutto equivalente al seguente frammento di programma: <inizializzazione> while (<condizione>) { <istruzione> <aggiornamento> } • Poiché non vi sono restrizioni sulla <istruzione> da eseguire nel corpo del ciclo, questa può contenere a sua volta istruzioni for (for annidati ), o altri costrutti di controllo (if, while, switch, ecc.). © Piero Demichelis 47 Istruzione for • Problema: leggere da tastiera un valore intero N e un carattere carat, e visualizzare una riga di N caratteri carat - esempio: N = 10, carat = ‘*’ output ********** - soluzione iterativa: ripeti N volte l’operazione “stampa carat ” - Programma: #include <stdio.h> main() { int N, indice; char carat; printf ("\nIntroduci un carattere e un intero: "); scanf ("%c%d", &carat, &N); for (indice=0; indice<N; indice++) printf ("%c", carat); /*senza ‘\n’ !!!!*/ printf ("\n"); } © Piero Demichelis 48 Istruzione for: esercizio • Leggere da tastiera un numero intero N; successivamente leggere da tastiera N numeri interi, e calcolarne la media. Si controlli che ogni numero inserito sia compreso tra 0 e 30; in caso contrario, il numero deve essere ignorato. Al termine visualizzare la media dei soli valori validi. • Analisi: - Problema iterativo - Media - Controllo del valore inserito © Piero Demichelis 49 Istruzione for: soluzione • Pseudocodice: Legge N da tastiera; Inizializza a 0 il totale (totale) ; Inizializza a 0 un contatore per i validi (cont_validi); Con un indice ind che va da 1 a N: • legge un valore num da tastiera; • Se num è < 0 oppure > 30 segnala che non è un valore valido, - altrimenti : accumula num nel totale; incrementa di 1 cont_validi; - Calcola la media (totale / cont_validi). - © Piero Demichelis 50 Istruzione for: soluzione #include <stdio.h> #include <conio.h> main() { int num, ind, N, totale, cont_validi; clrscr(); totale = 0; cont_validi = 0; printf ("\nIntroduci N: "); scanf ("%d", &N); © Piero Demichelis 51 Istruzione for: soluzione for (ind = 1; ind <= N; ind++) { /* per ogni valore introdotto */ printf ("\nIntroduci il valore di num %d: "); scanf ("%d", &num); if (num < 0 || num > 30) /* controllo validità */ printf ("\nValore non valido"); else { totale += num; /* accumula num nel totale */ cont_validi++; } } printf ("\nLa media è: %lf\n", (float)totale/(float)cont_validi); } © Piero Demichelis 52 Esercizio: generazione di un triangolo Realizzare un programma in grado di generare un triangolo di "*" sul video, le cui dimensioni (numero di righe su cui si sviluppa il triangolo) siano fornite da tastiera. * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Poiché il video è composto da 80 colonne, sia 80 la dimensione massima. © Piero Demichelis 53 Generazione di un triangolo: soluzione • Una possibile organizzazione del programma potrebbe essere costituito dalla seguente struttura: - controlla se il numero di colonne (calcolato in base al numero di righe) è < di 80; - se nrighe è il numero di righe da stampare, per nrighe volte esegui: - scrivi un certo numero di spazi; - scrivi un certo numero di "*". © Piero Demichelis 54 Generazione di un triangolo: soluzione • Per la relazione tra il numero di spazi ed il numero di '*' si consideri la figura: a 1 a 2 a 3 a n riga riga riga riga * * * * * * * * * * * * * * * * o • N spazi - nell'ultima riga se ne devono stampare 0, nella penultima 1, nella terzultima 2, ecc.: in una generica riga rigacorr saranno: nrighe - rigacorr; o • N asterischi - nella prima riga se ne deve stampare 1, nella seconda 3, nella terza 5, ecc.: nella generica riga rigacorr saranno: (rigacorr*2) - 1. © Piero Demichelis 55 Generazione di un triangolo: soluzione #include <stdio.h> main() { int nrighe, ncolon, rigacorr, coloncorr; printf ("\nNumero righe triangolo= "); scanf ("%d", &nrighe); printf ("\n"); ncolon = nrighe * 2 - 1; /* calcola il numero di colonne */ if (ncolon >= 80) printf ("\nErrore: troppe colonne!"); else { © Piero Demichelis 56 Generazione di un triangolo: soluzione for (rigacorr = 1; rigacorr <= nrighe; rigacorr++) { for (coloncorr = 1; coloncorr <= (nrighe - rigacorr); coloncorr++) printf (" "); /* output degli spazi */ for (coloncorr = 1; coloncorr <= (rigacorr*2)-1; coloncorr++) printf ("*"); */ printf ("\n"); /* output degli asterischi /* output di new line: finita una riga! */ } } } © Piero Demichelis 57 Istruzione do ... while • Sintassi: do <istruzione> while (<condizione>) I <istruzione> • Ripeti <istruzione>, che può essere semplice o composta, finché <condizione> è vera. © Piero Demichelis V <condizione> F O 58 Istruzione do ... while: osservazioni • L’istruzione do ... while realizza il costrutto repeat - until della programmazione strutturata. • <condizione> deve essere di tipo logico ed è calcolata ad ogni iterazione; • <istruzione> pertanto è sempre eseguita almeno una volta (anche se <condizione> è subito falsa); • se <condizione> non diventa mai falsa non si esce mai dal loop! • come per gli altri costrutti<istruzione> è una normale istruzione composta e può contenere qualsiasi tipo di istruzione o costrutto (altri while, if, switch, ecc.), dando origine a strutture annidate. © Piero Demichelis 59 Istruzione do ... while: esempio • Calcolare il valore della serie armonica: 1 1 y n 1 2 3 1 n terminando il calcolo quando un fattore contribuisce per meno di 0.00005. • La serie armonica si trova in numerose applicazioni quale, ad esempio, il calcolo degli interessi composti. © Piero Demichelis 60 Istruzione do ... while: esempio #include <stdio.h> const double soglia = 0.00005; main() { double y; int n; y = 0.0; n = 1; do { y += 1.0 / n; n++; } while (1.0 / n > soglia); printf ("\nIl valore (trovato per n= %d) è: %lf ", (n-1), y); } © Piero Demichelis 61