Dispensa di Informatica – II.1

Dispensa di Informatica – II.1
ALGORITMI
La dispensa di seguito proposta si pone come tutorial per poter porre le basi per la realizzazione di
algoritmi che poi potranno eventualmente essere sviluppati in moduli software con metodologia
di programmazione strutturata .
Il concetto di algoritmo
Il calcolatore elettronico per risolvere un problema utilizza un algoritmo, cioè un insieme di azioni
(o istruzioni) che, eseguite secondo un ordine prestabilito, permettono di trovare il risultato
cercato sulla base dei dati in ingresso.
Il concetto di algoritmo è uno dei concetti di base dell'intera matematica: i più semplici ed antichi
algoritmi sono le regole per eseguire le operazioni dell'aritmetica elementare, formulate dal
matematico arabo medioevale Al-Khuwarizmi, da cui deriva appunto il nome di algoritmo.
Nel secolo scorso il concetto di algoritmo venne formalizzato per risolvere il problema matematico
della "decisione" (Entscheidungsproblem) posto da David Hilbert nel 1928.
Successive modifiche avvennero a seguito della definizione delle funzioni ricorsive Gödel–
Herbrand–Kleene del 1930, 1934 e 1935 e della Macchina di Alan Turing del 1936–7 e 1939.
Nonostante questi tentativi, la definizione formale del concetto di algoritmo è tuttora una sfida
aperta. Tuttavia, si può definire intuitivamente un algoritmo come una sequenza ordinata e finita
di passi (operazioni o istruzioni) elementari che conduce ad un ben determinato risultato in un
tempo finito.
Dispensa II.1 versione 1.0
mail: [email protected]
Pagina 1 di 8
Dispensa di Informatica – II.1
Il diagramma di flusso (flow chart)
Il diagramma di flusso (in inglese detti anche flow chart) è un linguaggio di modellazione grafico
per rappresentare il flusso di controllo di algoritmi, procedure, istruzioni operative (in senso lato).
Esso consente di descrivere in modo schematico:
•
le operazioni da compiere, rappresentate mediante sagome convenzionali (come
rettangoli, rombi, esagoni, parallelogrammi, rettangoli smussati...) all'interno delle quali
un'indicazione testuale descrive l'attività da svolgere
•
la sequenza nella quale devono essere compiute, rappresentate con frecce di
collegamento.
I diagrammi di flusso trovano la loro applicazione in vari ambiti, ma quello in cui storicamente si
sono maggiormente affermati è stato quello informatico dove, solo in tempi più recenti, sono stati
affiancati da altri strumenti metodologici quali lo pseudocodice e l'UML.
Blocchi elementari
Esistono varie notazioni per la rappresentazione con diagrammi di flusso. Tutte le notazioni
sottendono a un meta-modello molto semplice, caratterizzato da una lettura sequenziale:
•
si parte dal blocco iniziale
•
si segue la freccia in uscita
•
si giunge al blocco successivo e si effettua l'operazione descritta nel blocco
•
si procede iterando i passi 2 e 3 fino a giungere al blocco finale.
Dispensa II.1 versione 1.0
mail: [email protected]
Pagina 2 di 8
Dispensa di Informatica – II.1
Tra le operazioni si distingue tra:
•
azione, che comportano una attività o un'elaborazione
•
test, che indicano due o più direzioni in base a un fattore di decisione
•
ingresso/uscita, che comportano l'immissione di informazioni dall'esterno oppure l'invio di
informazioni verso l'esterno.
La notazione più semplice e più frequentemente utilizzata prevede dunque 5 tipi di blocchi
elementari:
blocco iniziale
blocco finale
blocco di I/O
blocco di Elaborazione
blocco di controllo
Dispensa II.1 versione 1.0
mail: [email protected]
Pagina 3 di 8
Dispensa di Informatica – II.1
Struttura sequenza
Quando due o più azioni vengono eseguite l’una di seguito all’altra si parla di sequenza.
Struttura selezione
Quando avviene che dopo una azione può essere eseguita o una o un’altra azione si parla di
selezione.
Tramite la struttura Selezione è possibile arrivati a un certo punto del programma, di scegliere che
strada seguire in base alla verità o falsità di un’affermazione.
Successivamente il flusso di esecuzione dell’algoritmo prosegue per affrontare altri passi.
Dispensa II.1 versione 1.0
mail: [email protected]
Pagina 4 di 8
Dispensa di Informatica – II.1
Struttura Iterazione
Quando avviene che un’azione o insieme di azioni venga ripetuto un certo numero di volte
prestabilito oppure venga ripetuto finché non si verifichi una certa condizione si parla di
iterazione.
Individuamo in particolare
•
la iterazione in cui è possibile che una azione venga ripetuta un numero di volte ma anche
mai eseguita ( da 0 ad n volte) in cui la azione di controllo avviene prima del blocco di
azioni da ripetere
•
la iterazione in cui è possibile che una azione venga ripetuta un numero di volte ma almeno
una volta ( da 1 ad n volte) in cui la azione di controllo avviene dopo del blocco di azioni da
ripetere.
Dispensa II.1 versione 1.0
mail: [email protected]
Pagina 5 di 8
Dispensa di Informatica – II.1
Dispensa II.1 versione 1.0
mail: [email protected]
Pagina 6 di 8
Dispensa di Informatica – II.1
Teorema di Böhm-Jacopini
Il teorema di Böhm-Jacopini, enunciato nel 1966 dagli informatici Corrado Böhm e Giuseppe
Jacopini, afferma che qualunque algoritmo può essere implementato utilizzando tre sole strutture,
la sequenza, la selezione ed il ciclo (iterazione).
Dispensa II.1 versione 1.0
mail: [email protected]
Pagina 7 di 8
Dispensa di Informatica – II.1
Esecuzione di un algoritmo su un Computer
Algoritmo:
Procedura di trasformazione di un insieme di dati iniziali in un
insieme di risultati finali mediante una sequenza di istruzioni.
linguaggio di programmazione:
Linguaggio (insieme di simboli e regole) per rappresentare le
istruzioni di un algoritmo e la loro concatenazione.
Programma:
Algoritmo scritto in un linguaggio di programmazione al fine di
comunicare al calcolatore elettronico le azioni da eseguire.
Programma:
Algoritmo scritto in un linguaggio di programmazione al fine di
comunicare al calcolatore elettronico le azioni da eseguire.
Processo:
Programma in esecuzione sul computer.
Dispensa II.1 versione 1.0
mail: [email protected]
Pagina 8 di 8