Nozioni base di programmazione in linguaggio Chome.deib.polimi.it/cugola/pub/infoA04-4-2x.pdf · Nozioni base di programmazione in linguaggio C Politecnico di Milano Sede di Cremona

Nozioni base di programmazione Nozioni base di programmazione in linguaggio Cin linguaggio C

Politecnico di MilanoSede di Cremona

Gianpaolo CugolaDipartimento di Elettronica e Informazione

[email protected]://www.elet.polimi.it/~cugola

Informatica A - Cugola 2

Codifica degli algoritmiCodifica degli algoritmi

• Algoritmo formulato per essere eseguito automaticamente– Preciso ed eseguibile

• Linguaggio macchina � �

linguaggio di programmazione di alto livello

• Formulato per essere comunicato tra esseri umani – Sintetico e intuitivo

• Linguaggio naturale


C: differenze rispetto al linguaggio C: differenze rispetto al linguaggio macchinamacchina

• Elementi del programma (celle di memoria, istruzioni, valori costanti) denotati in modo simbolico– Usando un identificatore... più facile da ricordare

• Sequenza di esecuzione istruzioni espressa in modo più simile al linguaggio naturale e alla matematica


La macchina astratta CLa macchina astratta C


Standard I/OStandard I/O

• Un programma C ha due periferiche “ standard” di ingresso e uscita– Standard input (tastiera)– Standard output (video)

• Possiamo pensarle come “ sequenze” di celle elementari ognuna delle quali contiene un dato (da leggere o scritto)


MemoriaMemoria

• Divisa in celle elementari: VARIABILI

• Ogni cella può contenere un dato

• I dati possono essere– Numeri– Caratteri– Stringhe (successioni finite di caratteri,

immagazzinati in celle consecutive)

• Semplificazioni/ idealizzazioni (astrazioni)– Nessun limite al numero delle celle e al valore

numerico contenuto


VariabiliVariabili

• Denotate tramite identificatori simbolici• Regole per gli identificatori in C:

– Un identificatore è composto da una successione di lettere, cifre e simbolo _ , con al primo posto una lettera o il simbolo _

• Esempi di identificatori C• a, x, alfa, pippo, a1, xy23, Giuseppe, DopoDomani,

velocita_massima, _velocita• NB maiuscole distinte dalle minuscole: Var1, var1 e VAR1 sono tre

diversi identificatori

• Si noti che il concetto di variabile in un linguaggio di programmazione differisce dal concetto di variabile in matematica– I n un linguaggio di programmazione una variabile è

semplicemente il nome per una cella di memoria– x=x+1 è una tipica istruzione C, non ha molto senso in

matematica


AttenzioneAttenzione

• Per evitare ambiguità è vietato usare:– Stesso identificatore per indicare diversi elementi

– Diversi identificatori per lo stesso elemento

• Esistono identificatori riservati– Associati a priori a qualche elemento del li nguaggio

– Non usabili dal programmatore con significati differenti da quello predefinito• Esempio: parole chiave

– scanf operazione di ingresso – printf operazione di uscita


Struttura di un programma CStruttura di un programma C

• Intestazione costituita dall ’identificatore predefinito main sequito da una coppia di parentesi tonde ()

• Seguita da una sequenza di istruzioni, racchiuse tra { e }– Ogni istruzione termina con ;

• Esempio:main() {

x = 3;

myVar = 5;

}


IstruzioniIstruzioni

• Assegnamenti

• Ingresso/ Uscita

• I struzioni composte


AssegnamentoAssegnamento

• Sintassi:variabile = espressione;

• Esempio:lunghezza = 10;

altezza = 20;

alt = altezza;

peso = 10*altezza*(lunghezza +1);

• L’espressione può essere – Un valore costante – Una variabile – combinazione di espressioni mediante operatori (e.g. aritmetici

+, −−, * , / , %) e parentesi


Esecuzione assegnamentoEsecuzione assegnamento

• L’esecuzione di una istruzione di assegnamento avviene secondo i seguenti due passi in sequenza– valutazione dell’espressione– memorizzazione del risultato nella variabile a sinistra del

simbolo =

• Esempio:x = y * (x + 3) * 2;

passo 1

passo 2

passo 3

passo 4


AutoassegnamentiAutoassegnamenti e incrementie incrementi--decrementidecrementi

• E’ comunque avere istruzioni del tipo:x = x + 1;

dette “auto -assegnamenti”• Per questo esiste una sintassi abbreviata per

auto-assegnamenti e incrementi-decrementix = x + a →→ x += a

x = x – a →→ x - = a

x = x * a →→ x *= a

x = x / a →→ x /= a

x = x + 1 →→ x++

x = x – 1 →→ x--


Istruzioni di I/OIstruzioni di I/Otrascurando qualche dettaglio!!!trascurando qualche dettaglio!!!

• scanf (variabi l e) � �

ingresso

• printf (espres sione )� �

uscita

• Esempioprintf (larghezza);

printf ((a –z)/10);


Casi particolariCasi particolari

• Stampa di un carattere– Per evitare ambiguità con gli identificatori, i

caratteri vengono racchiusi tra apiciprintf ('a');

• In maniera analoga le stringhe vengono racchiuse tra doppi apici printf (" alfa ");

sta perprintf ('a');

printf ('l');

printf ('f');printf ('a');


Istruzione compostaIstruzione composta((compoundcompound statement)statement)

• Si possono raggruppare più istruzioni in sequenza tra { e } a costituire un blocco del tutto equivalente a una singola istruzione

• Non è necessario il “;” dopo “}”, in quanto il blocco è già una istruzione (non necessita del terminatore per diventarla)


CondizioniCondizioni

• Le condizioni sono espressioni che hanno valore vero o falso

• In C non esiste un tipo boolean vero e proprio ma si ricorre a una convenzione– vero � � qualunque valore intero ≠ 0– falso � � il valore 0


CondizioniCondizioni

• Le condizioni si costruiscono usando operatori relazionali== != < > <= >=

• Oppure logici! (NOT)

|| (OR)

&& (AND)


Esempi di condizioniEsempi di condizioni

X == 0

X>0 && A != 3

!((x+5)*10 >= (ALFA3/BETA_DUE))

NB esistono regole di precedenza ! a || b && c prima !, poi &&, poi | |

in caso di dubbio, usare le parentesi tonde


DettagliDettagli

• Gli operatori && e | | si valutano da sinistra a destra

• La valutazione continua solo fino a quando si è raggiunta la certezza del valore di verità dell ’espressione, quindi si ferma (valutazione in corto circuito) – Esempio:(i==0) || ((a/i)>5)non genera un errore se i=0; genera 0 (falso)


Istruzione composta condizionaleIstruzione composta condizionale

• E’ possibile modificare il flusso di controllo del programma in funzione del risultato della valutazione di una espressione condizionale usando l’istruzioneif...elseif ( xx < 0) xx = - xx ; else xx = xx + 10;

• Per maggior leggibilità, è bene usare regole di incolonnamento (indentazione)if ( xx < 0)

xx = - xx ;

else

xx = xx + 10;


EsempioEsempio

if (a > b) {

max = a;

printf (“mass i mo: %d”, a);

}

else {

max = b;

printf (“mass i mo: %d”, b);

}

Notare

Notare


if if “ semplice”“ semplice”

• E’ possibile omettere la parte elseif(x < 0) x = - x; /* calcola val. assoluto*/

• Nel caso di if nidificati possono esserci delle ambiguità:if(n > 0) if(a>b) z = a; else z = b;

• L’ambiguità è risolta dal C associando l’else all’if più vicino– L'i ndentazione lo rende evidente (ma l’indentazione non ha

significato per il compilatore)if(n > 0)

if(a > b) z = a;

else z = b;

– Se incerti, usare le parentesi (che invece hanno un significato ben preciso anche per il compilatore)if(n > 0) {

if(a > b) z = a;

else z = b;

}


CommentiCommenti

• Racchiusi tra / * e */• L’intera stringa è ignorata dal compilatore

• Servono per migliorare la leggibili tà di un programma e la facilità di modifica

• Esempio:printf(“a = %d”,a); /*stampa il valore di a*/


Il ciclo (Il ciclo (looploop) ) whilewhile

• Ripete una istruzione, o un blocco di istruzioni, fin tanto che una condizione è vera

• Sintassi:while (condizione) istruzio ne;

• Esempio:scanf (a);/* a è un natural e*/

scanf (b); /* b è un natural e*/

while (b > 0) {

a = a + a;

b-- ;

}


Esempio: calcolo del MCD (1)Esempio: calcolo del MCD (1)

/*si scandiscono tutti i naturali da 1 al min tra x e y. L’ultimo div. comune trovato è il MCD*/

scanf (x); scanf (y); /*x, y naturali positivi*/

contatore = 1;

if (x<y)

min = x;

else

min = y;

while (contatore <= min ) {

if ((x % contatore)==0 && (y % contatore)==0) )

mcd = contatore;

contatore++;

}


Esempio: MCD (2)Esempio: MCD (2)

/*si scandiscono i naturali dimin uendo a partire dal minimo tra x e y. Il primo divisore comune trovato è i l MCD*/

scanf (x); scanf (y); /*x, y natura l i positivi*/

if (x<y)

cand = x; else

cand = y;

while ((x % cand ) != 0 || (y % can d) != 0)

-- cand ;

mcd = cand ;


Esempio: MCD (3)Esempio: MCD (3)

/*si codifica l’algoritmo d i Eucl i de*/

scanf (x); scanf (y); /*x, y natura l i positivi*/

while (x != y)

if (x > y)

x = x – y;

else

y = y – x;

mcd = x;


AnalisiAnalisi criticacritica

• Siamo sicuri che il ciclo termini sempre?– Cruciale l'i potesi che x e y siano naturali positivi– I l programmatore serio immetterebbe un opportuno

controllo– Sotto questa ipotesi, ad ogni passo o x o y decresce,

ma resta positivo– Non esiste una sequenza di coppie <x, y> che

rispett i queste proprietà e che non sia finita


EserciziEsercizi

• Si implementi un programma che chiede all ' utente di inserire un numero intero e verifica se sia primo

• Si scriva un programma che calcola il più piccolo numero primo successivo ad un intero dato


I “dettagli” del CI “dettagli” del C

• I l programma deve essere definito come “ main”main ( ) {

...

}

• Per poter effettuare I / O deve “includere” le librerie opportune#include < stdio .h>


Le dichiarazioniLe dichiarazioni

• Tutte le variabili devono essere dichiarate, specificandone il tipo

• TIPO: definisce l' insieme di valori assumibili e le operazioni applicabili

• Perché dichiarare?– Per poter controllare il programma in compilazione

int pippo ; int beppe ;

pippo = pipo+1; beppe =‘a’;


Tipi predefiniti in CTipi predefiniti in C

• char , int , fl oat e doubleint i = 0; /* inizializzazio ne*/

char a;

const float pi = 3.14; /*pi non p uò più essere modificato*/

float zeta = 1.33;

• Consigli: – Inizializzare sempre esplicitamente. – Evitare le inizializzazioni implicite che C potrebbe

eseguire, al fine di migliorare la leggibilità


printfprintf: maggiori dettagli: maggiori dettagli

• Richiede oltre agli elementi da stampare una stringa di controllo che specifica il tipo del dato da stampare

• Sintassi esatta:printf (stringa_controllo, elemen t i);

• Stringa di controllo:– %d intero decimale– %f floating point– %c carattere– %s stringa– \ n (new line) manda a capo


EsempioEsempio

float t1, t2;/*temperatura in gradi celsius e fahrenheit*/

...

printf (“%s\n%s%f\n%s%f\n”, “temperatura”, “in gradi celsius=”, t1, “in fahrenheit=”, t2);

printf (“temperatura\nin gradicelsius=%f\nin fahrenheit=%f\n”, t1, t2);


scanfscanf

• Anch’essa prevede una stringa di controllo che specifica come devono essere interpretati i caratteri letti in ingresso

• I nomi delle variabili di cui leggere il valore (per motivi che vedremo) debbono essere preceduti da &

• Esempio:int a, b; char c; float d;

scanf(“%d%d%c%f”, &a, &b, &c, &d);


I tipi di datiI tipi di dati

• I l tipo rappresenta l’insieme dei possibili valori che una variabile può assumere...

• ... nonché le operazioni che possiamo effettuare su tale variabile

• Attraverso l’attribuzione di un tipo l’uso di una variabile diventa molto diverso dalla visione di un dato da parte del linguaggio macchina– Sequenza di bit, che posso interpretare come voglio

(sommarla come se fosse un numero intero, farla “scorrere” a destra o sinistra, ecc.)


Vantaggi del concetto di tipoVantaggi del concetto di tipo

• Si conosce quanta memoria riservare a una variabile in funzione del suo tipo– int: di solito una parola– float: di solito due parole

• Si possono rilevare errori di uso della variabile in fase di compilazione (ma qui i l C è alquanto debole...)


Conversioni di tipoConversioni di tipo

• Quando in C un operando non è del tipo atteso, anziché segnalare errore viene fatta di soli to una conversione automatica di tipo

• Esempioint i; float f, f1;

f1 = i + f;

/* la valutazione dell’espr ession e i+f effettua prima la conversio ne di i infloat e poi la somma */


Altre conversioni di tipoAltre conversioni di tipo

int a, b; flo at c;

a=c; /*tronca mento*/

c=a; /*trasfo r mazione di int ero infloat */

a=a/b; /*ness una conve r sione , a/b è un valore int ero tronc ato*/

a=a/c; /*a tr asformato in fl oat , divisione ese guita, tr oncamento nell’assegnam ento*/

Si noti l’uso dello stesso simboloper operazioni diverse


Il tipoIl tipo intint

• E` un’approssimazione sul concetto matematico di numero intero

• Normalmente utilizza 1 parola• Esistono anche short int e long int

– Tipicamente:long 32 bit, short 16 bit eint 16 o 32

– E’ richiesto che • spazio per short <= spazio per int <= spazio per long

– Si può usare il tipo char per interi tra –127 e 127– Si può anche specificaresigned/unsigned

• signed è ridondante per i tipi numerici• Posso avereunsigned int, signed char, ...


I tipiI tipi floatfloat ee doubledouble

• Sono un’approssimazione sul concetto matematico di numero razionale

• Le costanti si possono scrivere in vario modo:– 315.779

– 3.73E-5

• double di solito occupa più memoria difloat– Tipicamente 4 byte per float e 8 byte per double

(...esistono anche i long double, che devono occupare almeno tanto spazio quanto i double)


long double

double

float

unsigned longunsigned long int

unsignedunsigned int

unsigned shortunsigned short int

long int, signed long, long

signed long int

signed, intsigned int

signed short, shortsigned short int

unsigned char

signed char

char

Denominazioni alternative

Tipo predefinito


Ancora sulle conversioni automatiche Ancora sulle conversioni automatiche di tipodi tipo

• Si consideri un operatore aritmetico binario– Se uno dei due operandi è long double, converti

l’altro a long double, altrimenti– Se uno dei due è double, converti l’altro a double,

altrimenti– Se uno dei due è float, converti l’altro a float,

altrimenti– Converti char e short a int– Quindi, se un operando è long, converti l’altro a long


Ancora sulle conversioni automatiche Ancora sulle conversioni automatiche di tipodi tipo

• Si consideri un assegnamento– I l valore dell ’espressione della parte destra viene

convertito al tipo che sta a sinistra di “=“• Un char è convertito a int• I nteri lunghi (p.es. int) sono convertiti in interi più corti

(p. es. char) troncando bit• float x; int i;

– sia x=i che i=x causano conversioni

• Quando double viene convertito in float dipende dall ’implementazione se troncamento o arrotondamento


CauteleCautele

• Attenzione ai confronti tra floatif (a == b) ...

• potrebbe non avere senso a causa delle approssimazioni nella memorizzazione!!!


Il tipoIl tipo charchar

• Di soli to rappresentato mediante un byte di 8 bit– pertanto consente di rappresentare i caratteri ASCII

• I caratteri sono rappresentati da numeri interi e quindi tra essi è definito un ordinamento– Per esempio il carattere ASCI I ‘0’ è rappresentato

dall ’intero 48 “più grande” del carattere ASCI I ‘1’ rappresentato dall ’intero 49


Un esempioUn esempio

• I l prossimo esempio illustra:– La somiglianza trachar eint

– Come progettare il dialogo di I / O • Facendo precedere sempre un input da un output di

richiesta (" prompt" )


#i ncl ude <st dio . h>mai n( ) {/ * l egge un c ara t t ere e ne st ampa i l va l or e ASCI I se è l et te r a mi nusco l a; s e no t er mi na* /

char c; in t i ;pr i nt f ( “ sc r i v i un ca r at t er e mi nuscol o ( maiu scol o

per t er min ar e) \ n” ) ;scanf ( ” %c” , &c );whi le ( c>=’ a’ && c <=’ z’ ) {

i =c;pr i nt f ( “ va l or e ASCII pe r % c r i sul t a %d” , c, i );pr i nt f ( “ sc r i v i un ca r at t er e mi nuscol o ( maiu scol oper t er min ar e) \ n” ) ;scanf ( ” %c” , &c );

}}


EserciziEsercizi

• Si scriva un programma che legge da standard input un numero e una sequenza di caratteri (terminata dal carattere ‘x’) e via via che legge crittografa i caratteri usando la tecnica di shiftdi tante cifre quanto vale il numero letto– Nota: i caratteri leggibili vanno da 32 a 127 (ascii)

• Moltiplicare 2 numeri razionali (definiti da numeratore e denominatore) semplificando il risultato


Tipi Tipi integralintegral

unsigned longunsignedunsigned short

longintshort

unsigned charsigned charchar


Studio Studio deidei ciclicicli

• Caso con numero di iterazioni predeterminato(p. es., n)

• vedremo l' esistenzadi un ulteriore forma diciclo per questo caso

i nt cont at or e = 1 ;whi le ( cont at or e <= n) {

…;conta t or e++;

}

i nt cont at or e = 0 ;whi le ( cont at or e < n) {

…;conta t or e++;

}

oppure


Studio dei cicliStudio dei cicli

• I terazione controllata da " sentinella"

• Esempio: calcolare la media di una serie di numeri naturali da leggere. I l valore –1 indica la fine del flusso

• NB: scegliere la sentinella in modo che non faccia parte dell'i nsieme dei valori da elaborare!!!


printf("fornisci valore da elaborare;se hai finito, fornisci %…", sentinella);

scanf("%…", valore);while (valore != sentinella) {

elabora valore;printf("fornisci valore da elaborare;

se hai finito, fornisci %…", sentinella);scanf("%…", valore);

}


La costruzione incrementale (top La costruzione incrementale (top down) dei programmidown) dei programmi

• Si leggono sequenze di gruppi di naturali; ciascun gruppo è separato dal successivo dal numero 0

• L’ultimo gruppo è terminato da “ -1”

• Si stampano in uscita sequenze di naturali che rappresentano le somme dei valori dei singoli gruppi


cerca gruppo;while (esiste un gruppo) {

calcola sommatoria;stampa sommatoria;passa a prossimo gruppo;

}

passo 1

int i;scanf(“%d”, &i);while (i != -1) {

calcola sommatoria;stampa sommatoria;passa a prox. gruppo;

}

passo 2

int i; int sum;scanf(“%d”, &i);while (i != -1) {

sum=0;accumula sommatoria;printf (“%d \n”, sum);passa al prossimo gruppo;

}

passo 3


int i; int sum;scanf(“%d”, &i);while (i != -1) {

sum=0;while (gruppo non finito) {

sum += i;scanf (“%d”, &i);

}printf (“%d \n”, sum);if (i!= -1) scanf (“%d”, &i);

}

passo 4

gruppo non finito � i!=0 && i != -1


Che cosa abbiamo fattoChe cosa abbiamo fatto

• I l programma viene derivato per passi successivi di raff inamenti

• Viene scritto ad ogni passo in un misto di C e linguaggio naturale (pseudo-codice)

• Alla fine del processo di raff inamenti risulta scritto in C ed è eseguibile

• I passi scritt i in linguaggio naturale e raff inati al passo successivo possono diventare commenti

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