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DecisioniDecisioni

F. Bombi

13 ottobre 2002

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Istruzioni di saltoIstruzioni di salto Le istruzioni che compongono un programma

vengono eseguite in sequenza Istruzioni di salto (JUMP o goto) consentono di

alterare l’ordine di esecuzione Le istruzioni di salto possono essere condizionate

dal valore di un dato o di un’espressione Le istruzioni di salto condizionato consentono di

scrivere programmi il cui comportamento dipende dai dati

Un uso sconsiderato delle istruzioni di salto produce programmi di cui è difficile verificare la correttezza (detti programmi spaghettata)

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Programmi e grafiProgrammi e grafi

Se associamo ad ogni istruzione un vertice di un grafo e colleghiamo ogni istruzione alla istruzione che la segue con un arco orientato otteniamo il grafo di flusso associato al programma

Le istruzioni di salto condizionato sono caratterizzate da due archi in uscita che verranno percorsi in alternativa in funzione del verificarsi o meno della condizione di salto

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Programmi e grafiProgrammi e grafi

istruzioniin sequenza

salto salto condizionato

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La programmazione strutturataLa programmazione strutturata Negli anni ’60 fu dimostrato che qualsiasi grafo

poteva essere trasformato in un grafo strutturato equivalente (dal punto di vista del risultato) composto solo da sequenze di istruzioni combinate con le due strutture fondamentali la scelta (if-then-else) e il ciclo (do-while)

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Linguaggi strutturatiLinguaggi strutturati

Negli anni ’70 sono stati sviluppati linguaggi che non dispongono di istruzioni di salto e quindi consentono di scrivere solo programmi strutturati

Il linguaggio di programmazione Java segue questa tendenza e dispone dei costrutti di scelta e ciclo (con qualche utile variante)

Java dispone anche di alcune istruzione di salto (return, continue, break) che possono essere usate solo in particolari contesti

Java non dispone dell’istruzione goto

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L’istruzione L’istruzione if-then-elseif-then-else

Esistono due formati possibili– if (espressione booleana)

istruzione1– if (espressione booleana)

istruzione1

else istruzione2 In ogni caso un’istruzione può essere sostituita da

un blocco cioè da una sequenza di istruzione racchiusa fra parentesi graffe {istruzioni}

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SemanticaSemantica

Nel primo caso l’esecuzione dell’istruzione avviene solo se l’espressione booleana è vera, viene saltata se l’espressione è falsa

Nel secondo caso viene eseguita l’istruzione1 se l’espressione booleana è vera, l’istruzione2 se l’espressione è falsa

In ogni caso il programma continua con l’istruzione che segue l’istruzione composta if-then o if-then-else

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Espressioni booleaneEspressioni booleane

Le espressioni booleane sono espressioni che hanno come risultato un valore di tipo boolean, sono in genere il risultato di operazione di confronto oppure il risultato di operazioni logiche fra espresioni e variabili booleane

Parlando dei tipi di dati primitivi abbiamo visto quali sono le operazioni di confronto possibili

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Operatori fra interiOperatori fra interi

Confronto (il risultato è un boolean)< <= > >= == !=

Operatori unari (il risultato è un int)+ - ++ -- (prefissi e postifissi) ~

Operatori binari (il risultato è un int)+ - * / % << >> >>> & | ^

Ternari? :

Conversione (cast)

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Operatori fra dati in virgola Operatori fra dati in virgola mobilemobile

Confronto (il risultato è un boolean)< <= > >= == !=

Operatori unari (il risultato è un double)+ - ++ -- (prefissi e postifissi)

Operatori binari (il risultato è un double)+ - * / %

Ternari? :

Conversione (cast)

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Operatori fra dati Operatori fra dati booleanboolean

Operatori di confronto== !=

Operatori logici! & ^ |

Operatori di and e or condizionali&& ||

Ternari? :

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Gli operatori booleani ! Gli operatori booleani ! &&&& ||||

Il risultato di un espressione boolean è data dalla seguente tabella

a b !a a && b a || b

vero vero falso vero vero

vero falso falso falso vero

falso vero vero falso vero

falso falso vero falso falso

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La legge di La legge di De MorganDe Morgan

La legge di De Morgan dice che: – la negazione di una espressione and è pari

all’or della negazione dei due operandi:

!(a && b) è uguale a: !a || !bOppure in modo duale che:

– la negazione di una espressione or è pari all’and della negazione dei due operandi:

!(a || b) è uguale a: !a && !b

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Il confronto fra riferimentiIl confronto fra riferimenti

I riferimenti a oggetti possono essere confrontati solo con gli operatori == e !=, notare che il confronto viene fatto fra il valore dei riferimenti, non si confrontano gli oggetti cui i riferimenti puntano

È un errore frequente dimenticarsi di questo fatto e confrontare ad esempio due riferimenti a stringhe di caratteri pensando di confrontare le stringhe

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Un esercizioUn esercizio

Scrivere un programma che chieda all’utente tre numeri interi che si assume siano la lunghezza dei lati di un triangolo e stabilisca se il triangolo è:– Scaleno– Isoscele– Rettangolo– Equilatero– Impossibile– Ecc.

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I cicli I cicli whilewhile, , dodo e e forfor

In Java esistono tre costrutti per realizzare cicli:– while (espressione booleana)

istruzione– do istruzione while (espressione booleana)– for (iniziale; condizione; passo) istruzione

Come per l’if l’istruzione può essere sostituito da un blocco (sequenza) di istruzione racchiuse fra parentesi graffe

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Semantica del ciclo Semantica del ciclo whilewhile

All’esecuzione viene valutata l’espressione booleana, se è vera viene eseguita l’istruzione e si valuta di nuovo l’espressione booleana; se l’espressione è falsa si procede con l’esecuzione dell’istruzione che segue il ciclo

Se l’istruzione non altera il valore dell’espressione booleana il ciclo non terminerà mai

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Semantica del ciclo Semantica del ciclo dodo Viene eseguita l’istruzione, si valuta quindi

l’espressione booleana; se l’espressione è falsa si procede con l’esecuzione dell’istruzione che segue il ciclo se è vara si ritorna ad eseguire l’istruzione

Se l’istruzione non altera il valore dell’espressione booleana il ciclo non terminerà mai

In un ciclo do a differenza di quanto avviene in un ciclo while l’istruzione viene eseguita sempre almeno una volta

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Semantica del ciclo Semantica del ciclo forfor

for (iniziale; condizione; passo) istruzione;

Ha lo stesso effetto del ciclo while seguente

iniziale; While (condizione){ istruzione; passo;}

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Un esempioUn esempioCalcolo della media di n datiCalcolo della media di n dati

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Il problemaIl problemaSono dati n numeri interi (a priori non

sappiamo quanti sono)Si vuole calcolare la media dei datiChiamando xi con i=1,…n i dati sappiamo

che la media m è data dalla formula

m = 1/ni=1,nxi

Ora si tratta di ideare un algoritmo che risolva il problema utilizzando solo operazioni elementari note ed eventualmente decisioni e iterazioni

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Trasformare la formula in un Trasformare la formula in un algoritmoalgoritmo

sn = i=1,nxi

sn = sn-1 + xn

Sn-1 = sn-2 + xn-1

…………

S2 = s1 + x2

S1 = x1

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Se guardiamo le espressioni ricorrenti vediamo che la sommatoria di un dato è pari al dato stesso, la sommatoria di due dati è la sommatoria di un dato aumentata dal secondo, la sommatoria di tre quella di due più il terzo fino all’n-esimo

Ad ogni passo dobbiamo sommare al risultato parziale il dato corrente

Dobbiamo concludere il calcolo quando abbiamo considerato tutti gli n dati

Possiamo utilizzare come valore iniziale della sommatoria 0 (zero) assumendo che al primo passo si sommi al valore iniziale il primo dato

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Le operazioni elementariLe operazioni elementari

Supponiamo di saper fare le seguenti operazioni elementari– Chiedere all’utente di inserire un dato– Convertire una stringa di caratteri in un numero

intero– Sommare, moltiplicare, dividere numeri interi– Ripetere operazioni se una condizione è vera– Convertire un numero in una stringa di caratteri– Scrivere sulla console una stringa

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La soluzioneLa soluzione

Dobbiamo chiedere all’utente i dati uno alla volta e contare quanti dati vengono inseriti

L’utente segnalerà la fine dei dati con il pulsante “annulla”

Dobbiamo contare quanti dati vengono inseriti Per calcolare la sommatoria usiamo la formula

ricorrente vista Nota la sommatoria sappiamo calcolare la media

dividendo per il numero di dati ricevuti

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Un’osservazioneUn’osservazione

Il programma non gestisce correttamente il caso in cui non ci sono dati (n pari a zero)

Se si inseriscono dati sbagliati il programma fallisce senza dare modo all’utente di correggere l’errore

Come esercizio modificare il programma in modo che gestisca correttamente il caso n pari a zero

Studieremo in una prossima lezione come gestire un eventuale errore catturando l’eccezione generata dal tentativo di conversione errato

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Soluzione alternativaSoluzione alternativa

Si potrebbe adottare una soluzione diversa leggendo e contando i dati in una prima fase e procedendo successivamente al calcolo della sommatoria

Per poter fare questo abbiamo bisogno di un contenitore per i dati: Java (come quasi tutti i linguaggi ad alto livello) consente di costruire vettori (array) partendo da dati di qualsiasi tipo (è possibile costruire array di dati primitivi e array di oggetti di qualsiasi tipo)

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Gli arrayGli array Un array è un contenitore di dati tutti dello stesso tipo, di

dimensioni fissate al momento della sua creazione, nel quale gli elementi sono individuati dal loro rango o posizione

Il rango è un numero intero compreso fra 0 e la dimensione dell’array meno uno

Un array è un oggetto e quindi il nome di un array dichiarato con un’istruzione del tipo

tipo[] nome;

è un riferimento, l’array deve essere creato con una clausola del tipo

nome = new tipo[max]; È possibile riferirsi ad un singolo elemento di un array conoscendo il

suo rango inome[i]

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Gli arrayGli array

int v[];

?v

v = new int[5];0

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MediaMedia utilizzando un array utilizzando un array

È possibile risolvere il problema del calcolo della media in due fasi, nella prima si procede alla lettura dei dati conservandoli in un array, nella seconda si calcola la media utilizzando i dati contenuti nell’array.

Un limite della soluzione deriva dal fatto che l’array deve essere allocato con dimensioni predeterminate maggiori di n

È normale che l’array sia solo parzialmente utilizzato