Informatica per la comunicazione"
- lezione 2 Abbiamo visto qualche limite (importante) del
computer: si esamina un problema p, e si mostra
che un computer non è in grado di risolvere p. !
Tipico esempio: capire il significato di una parola. Eppure i computer sono in grado di eseguire molte
operazioni, e di risolvere un gran numero di
problemi (mostrarci le pagine di un libro,
connetterci con amici sui social network, scaricare
e ascoltare brani musicali, organizzare la nostra
agenda, guardare film, etc.)!
E’ arrivato il momento di delineare esplicitamente il
campo di lavoro dei computer.!
Esaminiamo che cosa hanno in comune tutte le
soluzioni che un computer è in grado di offrire. !
Software
Si definisce software il complesso di comandi che fanno
eseguire al computer delle operazioni.!
Il termine si contrappone ad hardware, che invece designa
tutto ciò che è materiale e tangibile in un computer.!
Un computer è un insieme di dispositivi elettronici: un computer
è hardware.!
Un computer diventa però utile solo quando fornisce un
servizio, e ciò è possibile solo quando l’hardware è controllato
mediante il software.!
Senza il software, l’hardware è un inutile agglomerato di
plastica, silicio e metalli.!
Senza l’hardware, il software è solo un’idea che potrebbe
essere messa in pratica.!
Tale idea dovrebbe essere la soluzione a un problema.!
E’ facile vedere che non tutti i problemi possono essere risolti mediante il software di
un computer.!
La natura stessa dei computer stabilisce il tipo di problemi che essi sono in grado di
risolvere.!
VS."
Se c’è una differenza nell’hardware, ci sarà probabilmente una differenza anche nello
spettro dei problemi che si possono risolvere.!
Anche il software è coinvolto, perché comunque l’hardware deve essere controllato in
maniera adeguata.!
Ricordatevi che la “matica” in “informatica” viene da “automatica”: il funzionamento
dell’accoppiata hardware-software deve avvenire col minor intervento umano
possibile.!
Tutte queste considerazioni ci aiutano a definire ciò che un computer è in grado di
eseguire.!
I concetti base
?"
Problema"
Un ostacolo, un impedimento, una
"
difficoltà che desideriamo eliminare."
"
"
"
"
!"
Soluzione"
Eliminazione
del problema."
"
"
"
"
"
Computer"
Elaboratore automatico di simboli."
"
"
"
"
"
?"
!"
Il problema si dice risolvibile quando esiste un modo
per raggiungere la soluzione."
Se vogliamo che sia il computer a raggiungere la
soluzione, il problema deve essere espresso sotto
forma di simboli che il computer può elaborare. "
?"
!"
Algoritmo"
Un modo per raggiungere
la soluzione
"
che ha le seguenti
caratteristiche:
1) è una sequenza finita di operazioni
"
ben definite;
2 ) d o p o l ’ e s
e c u z i o n e d i o g n i
operazione, " è chiaro qual è la
successiva (determinismo)."
Muḥammad ibn Mūsā al-Khwārizmī
(780 – 850) Il termine “algoritmo” deriva dal
nome del matematico persiano
al-Kwarizhmi."
"
"
Tra i suoi numerosi meriti, il più
grande è forse quello di aver
importato in occidente il sistema
numerico decimale dall’India.
(Come saprete, gli antichi
Romani non avevano un simbolo
per lo zero.)"
"
Un altro termine che ha le sue radici nel nome di questo matematico è “algebra”."
"
"
"
"La figura nella slide precedente
si trova su un francobollo
s o v i e t i c o , c h e n e l 1 9 8 0
"festeggiava il 1200° anniversario
della nascita di al-Kwarizhmi."
?"
!"
Programma"
Un algoritmo scritto
in maniera tale da
"
poter essere eseguito
da un computer:
3) tutte le operazioni consistono in
"
elaborazioni di simboli;
4) tutte le operazioni
sono eseguibili
dal computer." "
"
?"
!"
Processo"
Un programma in esecuzione su un
"
computer.
"
"
Solitamente
i programmi
risiedono nell’hard
disk
di un computer,
" ed i processi nella RAM. "
"
?"
!"
Attenzione: il computer non è in grado di trovare una soluzione
da solo. L’algoritmo deve essere concepito prima, e poi trasferito
nel computer sotto forma di programma, per essere eseguito e
fornire la soluzione. "
Diagrammi di flusso
Diagramma di flusso"
Notazione
grafica per esprimere
gli algoritmi."
"
Esiste" un elemento grafico
(chiamato
blocco) per ogni
"passaggio fondamentale negli
"
algoritmi."
"
I blocchi sono tra loro collegati
"d
a d e l l e f r e c c i e , c h e
"
simboleggiano il flusso di
esecuzione,
ossia la sequenza di
"
operazioni che vengono svolte
una dopo l’altra."
"
"
inizio dell’algoritmo
"
input"
"
operazione"
"
"
"
"controllo di
condizione"
"
"
no!
sì!
"
"
output"
"
fine dell’algortimo"
"
"
La freccia entrante in un blocco
rappresenta l’istante in cui
l’operazione descritta dal blocco All’interno di ogni blocco,
sta per essere eseguita."
l’operazione da eseguire è
descritta in un linguaggio a
scelta, purché compreso dal
destinatario del diagramma di
"
flusso."
"
La freccia uscente da un blocco rappresenta
l’istante in cui l’operazione
descritta dal blocco "
"
Tutti i blocchi hanno una o più
è stata eseguita e si passa a
frecce
in ingresso e una sola in
"
quella successiva.
uscita, tranne il blocco di inizio
"
(zero entranti, una sola uscente),
"il blocco di fine (una o più
"
entranti, zero uscenti) e il blocco
di controllo (una o più entranti,
"
due uscenti: una per ciascun
possibile esito del controllo). "
I cerchi gialli rappresentano
l’inizio dell’algoritmo e la fine
dell’algoritmo. Per mantenere il
determinismo di un algoritmo ci
può essere solo un inizio,
mentre ci possono essere più
blocchi di fine (a seconda del
percorso che è stato seguito)."
Input:
informazione oppure
entità
più concrete arrivano
"
dall’esterno del contesto
"
dell’esecuzione
dell’algoritmo
per
poter essere elaborate."
Un’operazione da eseguire è
descritta all’interno di un blocco
rettangolare, a meno che non si
tratti di un tipo speciale di
o p e r a z i o n e : i n p u t
(parallelogramma), output
(foglietto), o controllo di
condizione (rombo)."
"
Output: un risultato (parziale o
finale)
dell’algoritmo viene
"inviato verso l’esterno per
fruito dagli utenti del
"Controllo di condizione: una essere
"
"condizione viene verificata e a sistema."
seconda del risultato della "
"
verifica l’algoritmo segue un
percorso o l’altro."
"
"
Algoritmo per
cuocere la pasta"
acqua,
pentola,
sale, pasta "
acqua in pentola!
"
pentola sul fuoco!
"
attendi!
sì!
bolle?!
no!
sale!
no!
attendi!
pasta!
cotta?!
sì!
pasta!
scola!
Ta l e a l g o r i t m o n o n p u ò
diventare un programma."
"
"
"
Perché?"
"
Innanzitutto l’algoritmo è
descritto in italiano. Per
diventare un programma
dovrebbe essere riscritto in un
linguaggio comprensibile al
computer. "
Tale traduzione risulta molto
difficile da realizzare, a causa
delle descrizioni molto
approssimative delle varie
operazioni, che solo un essere
umano riesce a gestire. (Ad es.:
dove si prende l’acqua? Su
"
Inoltre, l’algoritmo non è quale fuoco va messa la
"
e s p r i m i b i l e i n t e r m i n i d i pentola? Come va messa la
elaborazione
di simboli: si tratta pentola sul fuoco?)"
di
" vera acqua e vere pentole, e
un computer non ha l’hardware
Forse un robot con telecamere,
per manipolare tali oggetti."
sensori, e braccia meccaniche
adeguate potrebbe risolvere il
problema della pasta, ma serve
"
comunque il software per
comandarlo."
"
Esercizio"
Disegnare il
diagramma di flusso
dell’algoritmo
del calcolo della
"
media degli esami di un libretto.
"
"
"
"
"
Soluzione"
Una possibile
soluzione è quella
di prendere" il libretto, andare alla
parte dedicata ai voti e, se ci
"
sono dei voti,
contarli, farne la
somma e infine dividere la
somma per"il numero dei voti per
ottenere la media, che è il
risultato cercato."
Il tipo di operazioni di cui è
composta questa soluzione"
input
"
"
controllo
"
condizione
"
"
"
Una possibile soluzione è quella
"
di prendere il libretto, andare alla
parte dedicata "ai voti e, se ci
sono dei voti, contarli, farne la
somma e infine dividere la
"
somma per il numero dei voti per
ottenere la media, che è il
risultato cercato."
output "
"
"
operazione "
"
"
Algoritmo per
calcolare la
media dei voti di
un libretto"
libretto vai alla sezione voti!
"
sì!
"
n ç conto i voti "
s ç sommo i voti
m ç s/n
m!
ci sono voti?
!
no!
s ç sommo i voti
Un’operazione del tipo
mostrato sopra è complessa perché in
" passaggio. Il primo passaggio è quello
realtà include più di un
descritto a destra della freccia e indica un’operazione che
"
tipicamente produce un risultato. La freccia rappresenta il
secondo passaggio: il
risultato ottenuto deve essere conservato
"
per poter essere utilizzato
in un momento successivo. La lettera
o il nome a sinistra delle freccia rappresenta il “luogo” dove il
risultato viene salvato e può essere utilizzato come riferimento
per richiamarlo."
In informatica, i “luoghi” dove vengono salvati i risultati delle
operazioni si chiamano variabili. Un termine mutuato dalla
matematica che vuole indicare che tale luogo può contenere, a
seconda delle situazioni, valori differenti, variabili e non
costanti."
Variabili
Nel caso dell’algoritmo
del calcolo della media dei voti abbiamo
"
usato tre variabili.
n per conservare il numero dei voti nel libretto;
"
s per conservare la somma dei voti;
m per conservare il valore
della media, ottenuta richiamando i
" una divisione tra loro."
valori di s e n e facendo
Come ultima operazione dell’algoritmo, visto che l’obiettivo era
quello di calcolare la media dei voti, richiamiamo il vlaore di m e
lo mandiamo in output."
Ricordarsi sempre che una soluzione algoritmica a un problema
non è l’unica soluzione possibile: si possono eseguire diverse
operazioni che portano allo stesso risultato (ad esempio 2 x 3
oppure 3 x 2 danno sempre e comunque 6 come risultato),
oppure lo stesso algoritmo può essere descritto a livelli diversi
di dettaglio."
Un’alternativa più dettagliata alla soluzione mostrata in questi
lucidi, ad esempio, può specificare di porsi all’inizio della lista
dei voti, controllare che vi sia ancora un voto da conteggiare,
incrementare la somma e il conteggio volta per volta e passare
alla posizione successiva ripetendo le operazioni precedenti
fino a che non ci sono più voti."