Introduzione alla programmazione

Scrivere programmi• Per risolvere un problema, occorre

specificare un algoritmo• Un algoritmo può essere scritto in diversi

linguaggi, compreso il linguaggio naturale usato per la comunicazione tra persone

• Un algoritmo deve essere scritto in un linguaggio comprensibile all’esecutore

• Se vogliamo che sia il computer ad eseguire un algoritmo, esso deve essere scritto in un linguaggio di programmazione

• Un algoritmo scritto in un linguaggio di programmazione si chiama programma

Scelta di un opportuno linguaggio di programmazione

• Nello scrivere un programma, incontriamo esigenze contrastanti:– usare un linguaggio facilmente

comprensibile dal calcolatore, quindi dettagliato e preciso

– usare un linguaggio facilmente comprensibile dal programmatore, quindi sintetico, simile al linguaggio naturale

0100 00000000 0010 001000000001 000000000010 001000010000 001000001100 000011010100 000000000110 001000010010 001000010000 001000000011 000000010010 001000001000 00000100 0000 001000010101 00000000 1111 00000000

La scelta del calcolatore:

La scelta del programmatore:

1. Se il numero più piccolo dei due divide esattamente (cioè con resto 0) il più grande allora stop, quello è il MCD.

2. altrimenti, calcola il resto della divisione dei due numeri, e ripeti dal passo 2 usando come numeri il resto ed il minore dei numeri di partenza

I linguaggi di programmazione ad alto livello

• Sono linguaggi che cercano un compromesso tra i due estremi

• Ogni calcolatore è caratterizzato da un linguaggio di programmazione di basso livello o linguaggio macchina, il cui testo è una sequenza di bit (0 e 1) che il calcolatore interpreta, eseguendo una sequenza di azioni

• I linguaggi di programmazione ad alto livello sono più vicini al linguaggio umano scritto e quindi facilitano la descrizione di algoritmi da parte dei programmatori

• Tali linguaggi hanno la proprietà di poter essere ricondotti, in maniera non ambigua, al linguaggio macchina. Questa riconducibilità è la base per la interpretazione o compilazione del linguaggio stesso

La macchina astratta C

Componenti della macchina C

• Un’ unità di memoria• Un’unità di ingresso, Standard Input

– dalla quale leggo dati• Un’unità di uscita, Standard Output

– sulla quale scrivo dati• La memoria (e anche Standard Input e Standard

Output) è divisa in celle elementari, contenenti ciascuna un dato

• Le celle di memoria sono i “contenitori” (le variabili) che avevamo introdotto parlando di algoritmi– le chiamiamo “variabili” perchè il loro contenuto

può cambiare durante l'esecuzione del programma

Variabili e identificatori• I dati che posso mettere in una variabile (o che posso

leggere/scrivere da/a Standard Input ed Output) possono essere di vari tipi:– numeri– caratteri– stringhe (successioni finite di caratteri, immagazzinati in

celle consecutive)

• Facciamo le seguenti semplificazioni / idealizzazioni per la macchina C:– non c'è nessun limite al numero delle celle– non c'è nessun limite al valore numerico contenuto

• Indichiamo le variabili (e facciamo loro riferimento) mediante dei “nomi”, o, meglio detto, mediante identificatori simbolici (x, a, alfa, pippo…come in figura)

Identificatori simbolici

• Un identificatore simbolico è una successione di lettere e cifre e segno con al primo posto una lettera– per esempio: a, x, alfa, pippo, a1, xy23, Giuseppe,

DopoDomani...– non sono identificatori invece:2abc, 4x, 7

• Le lettere maiuscole sono distinte dalle corrispondenti lettere minuscole– Var1, var1 e VAR1 sono tre diversi identificatori

• Per evitare ambiguità non è possibile usare lo stesso identificatore per indicare diversi elementi né usare diversi identificatori per lo stesso elemento

Parole chiave• Alcuni identificatori sono predefiniti e riservati,

– sono predefiniti perché sono associati a priori a qualche elemento del linguaggio

– sono riservati perché non possono essere usati dal programmatore con significati differenti da quello predefinito

• Esempi di identificatori riservati:– scanf e printf: indicano operazioni elementari di

ingresso/uscita e non possono essere impiegate in un programma C per indicare, per esempio, una variabile

• Parola chiave: parola predefinita del linguaggio di programmazione; anch’essa riservata– non può fungere da normale identificatore

• Per facilitarne l’identificazione, le parole chiave saranno scritte in neretto

Struttura di un programma C

• Un programma C è fatto di– una intestazione– una sequenza di istruzioni (racchiusa tra

parentesi graffe { })

• Intestazione:– identificatore predefinito main, seguito da

parentesi rotonde ()

• Istruzioni:– i “comandi” che noi diamo al computer, scritti

nel linguaggio C

Scheletro di programma C

main() { ... ... ... ... ...

}

Tipi di istruzioni in C• Vogliamo poter mettere dei valori nelle variabili (nei

“contenitori”)– istruzione di assegnamento

• Vogliamo poter “comunicare” con il mondo esterno (chiedere all'utente di immettere dei valori, fargli vedere dei risultati)– istruzioni di ingresso/uscita

• Vogliamo poter fare delle scelte su che cosa fare (quali passi eseguire) in base a certe condizioni(se ... allora ... altrimenti ...)– istruzione condizionale

• Vogliamo poter ripetere delle operazioni (fino a che non si verfica una qualche condizione)– istruzione iterativa

Istruzioni di assegnamento

• Assegna a una variabile il valore di un’espressione • Consiste nel simbolo = preceduto

dall’identificatore di una cella di memoria e seguito da un’espressione che definisce un valore, e terminato da un ';':– identificatore = espressione;– NB: Il simbolo di '=' indica l'assegnamento, non

l'uguaglianza

• L’espressione può essere costituita da:– valori costanti– identificatori di variabili– una loro combinazione ottenuta mediante i normali

operatori aritmetici (+,-, *, /) e parentesi, come nelle consuete espressioni aritmetiche

Esempi di assegnamento

• Esempi :– x = 23;– w = 'a';– y = z;– r3 = (alfa*43–xgg)*(delta–32*ijj);– x = x+1;

• Esecuzione di istruzione di assegnamento:– valutazione dell’espressione – memorizzazione del risultato nella variabile a

sinistra di '='

Istruzioni di ingresso/uscita• L’istruzione scanf permette all’utente di

immettere un dato attraverso lo standard inputscanf(x);Il valore immesso dall’utente viene inserito nella variabile x

• L’istruzione printf permette al calcolatore di inviare allo standard output (tipicamente: il monitor) il valore di una variabile o di un’espressioneprintf(x);Il valore della variabile x viene inviato allo standard outputprintf((x+y)/10);Il valore dell’espressione (x+y)/10 viene inviato allo standard output

a,b(a>b)

q x/yr x-q*y

r = 0?sì no

y è l’MCD

x yy r

x ay b

printf(y);

scanf(a);

scanf(b);

Casi particolari di espressioni

• carattere: per evitare ambiguità con gli identificatori, i caratteri vengono racchiusi tra apici:printf('a');

• le stringhe, similmente vengono racchiuse tra doppi apici:printf("alfa");– questa è un'abbreviazione per la sequenzaprintf('a');printf('l');printf('f');printf('a');

Esempi di programma• Un programma che stampa a video “Buongiorno a

tutti”:

main(){ printf(“Buongiorno a tutti”);}

• Un programma che legge da tastiera due numeri (che vengono memorizzati nelle variabili a e b), e ne stampa la somma a video:

main(){ scanf(a); scanf(b); printf(a+b);}

Istruzioni semplici e complesse• Le istruzioni di assegnamento e di

ingresso/uscita eseguono un’operazione elementare

• Esistono istruzioni complesse la cui esecuzione consta del compimento di più operazioni in sequenza: le istruzioni condizionate e quelle iterative

• Istruzioni condizionali: controllo di condizione + eventuale esecuzione di istruzioni

• Istruzioni iterative: controllo di condizione + eventuale esecuzione ripetuta di istruzioni

Istruzioni condizionali

• Le istruzioni condizionali consentono di eseguire due diverse sequenze di istruzioni in alternativa, in base al verificarsi o meno di una condizione

condizione?sì nosequenza

di istruzioni1

sequenzadi istruzioni

2

Istruzioni condizionali in C

• La parola chiave è if:if (condizione)

{ sequenza di istruzioni }• Se la condizione è vera, la sequenza di

istruzioni viene eseguita, altrimenti no.• Altra parola chiave: else (altrimenti)• else introduce le istruzioni che devono

essere eseguite se la condizione è falsa

Esempioif(y > 100)

{ x = 2; y = y+1; }else { y = 150; }

• Il ramo else può essere assente; se il ramo else non c'è, se la condizione è falsa non viene eseguita la sequenza di istruzioni 1, e si va avanti con il resto del programma.

• Per brevità, se le sequenze sono fatte di una sola istruzione, le graffe si possono omettere

y>100?

x=2;y = y+1; y = 150;

sì no (else)

Specifica delle condizioni in C

• Solitamente le condizioni riguardano il valore di certe variabili

• == uguaglianza (simbolo diverso da quello dell’assegnamento)

• < (minore), > (maggiore), <= (minore o uguale) , >= (maggiore o uguale), != (diverso)

• if (x==0) x = x+1;• if (y > 100) { x = x*y; z = 4; }

Condizioni composte

• Una condizione può essere semplice, come gli esempi precedenti, oppure composta da diverse sottocondizioni, unite tra loro tramite operatori logici

• ! negazione (non), && congiunzione (e), || disgiunzione (oppure)

• !(x==4) x NON è uguale a 4

• (x<10)&&(y>=100) x minore di 10 e y maggiore o uguale a 100

• (y==1)||(z!=2)y è uguale a 1 o z è diverso da 2

Operatori logici

• Data una condizione C, !C ha il valore di verità opposto

• Date due condizioni C1 e C2, C1&&C2 è vera solo quando sia C1 sia C2 sono vere, ed è falsa in tutti gli altri casi

• Date due condizioni C1 e C2, C1||C2 è falsa solo quando sia C1 sia C2 sono false, ed è vera in tutti gli altri casi

Tabelle di veritàC !C

V F

F V

operatore NOT

C1 C2 C1&&C2

V V V

V F F

F V F

F F Foperatore AND

C1 C2 C1||C2

V V V

V F V

F V V

F F F

operatore OR

Precedenza tra gli operatori

• Data la condizione C1 && !C2 || C3, conoscendo i valori di verità di C1, C2, e C3, come si procede per il controllo?

• ! precede &&• && precede ||• Quindi le condizione composta equivale a

(C1 && (!C2))||C3• Usare le parentesi aiuta a eliminare i dubbi

e anche a modificare le precedenze• !( (C4||C5) && C6 )

Esempi

• if sempliceif (x==0)&&(y<10)x=y;x=x+1;

• if...elseif (x==0)&&(y<10)

x=y;else

x=x+1;• I risultati che otteniamo sono diversi

If semplice

(x==0)&&(y<10)?

x=y

x=x+1

sì no

if (x==0)&&(y<10)x=y;x=x+1;

If … else

(x==0)&&(y<10)?

x=y x=x+1

sì no (else)

if (x==0)&&(y<10)x=y;elsex=x+1;

Uso delle parentesi graffe

• Le parentesi graffe { } delimitano un blocco di istruzioni: un insieme di istruzioni che vengono considerate come un’unica istruzione

• Il loro uso può modificare la sequenza di istruzioni eseguita in un’istruzione condizionale

Esempio

• if semplice con istruzioni sempliciif (x==0)&&(y<10) x=y;x=x+1;

• if semplice con blocco di istruzioniif (x==0)&&(y<10) {x=y;x=x+1; }

If semplice

(x==0)&&(y<10)?

x=y

x=x+1

sì no

if (x==0)&&(y<10)x=y;x=x+1;

If semplice con blocco di istruzioni

(x==0)&&(y<10)?

x=y;x=x+1;

sì no

if (x==0)&&(y<10) {x=y;x=x+1; }

Esempio errato

• Il seguente esempio invece è scorretto, perché all’interno del blocco avremmo un else non associato ad alcun if

if (x==0)&&(y<10) {x=y;

elsex=x+1; }

If innestati

• Le istruzioni che vengono eseguite all’interno di un costrutto if possono a loro volta essere istruzioni condizionali

if (x==0)&&(y<10)if (x != y)

x=x+1;

Nota sull’istruzione if…else• if (C1) if (C2) S1; else S2;

significa:

if (C1)if (C2) S1;

else S2;

oppure

if (C1)if (C2) S1;else S2; ???

• Convenzione: l’else viene attribuito all’ultimo if.Altrimenti, scriviamo esplicitamente:if (C1) {if (C2) S1;} else S2;

Istruzioni iterative in C

• La parola chiave è while:while (condizione)

{ sequenza di istruzioni }

Esecuzione dell’istruzione iterativa

1.viene valutata la condizione2.se la condizione è falsa, non viene eseguito il

corpo del ciclo (la sequenza di istruzioni), e si passa all’istruzione successiva al while

3.altrimenti viene eseguito una volta il corpo del ciclo, quindi si ricomincia (viene valutata la condizione etc.)

condizione?sequenza

diistruzioni

nosi

While

(x<0)?

x=x+1

x=y

sì no

while (x<0)x=x+1;x=y;