appunti3s:python_e_strutture_di_controllo
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Line 1: | Line 1: | ||
+ | |||
+ | ====== Strutture di controllo ====== | ||
+ | |||
+ | >> indice: [[appunti3s: | ||
+ | |||
+ | ===== Introduzione ===== | ||
+ | |||
+ | Quando si affronta la programmazione si devono indicare al computer delle istruzioni da eseguire. | ||
+ | Se il computer potesse comprendere il linguaggio naturale, sarebbe facile chiedere: | ||
+ | * di eseguire un' | ||
+ | * di eseguire un' | ||
+ | * di eseguire una // | ||
+ | |||
+ | Si tratta di istruzioni per noi molto semplici da comprendere, | ||
+ | Ognuna delle precedenti istruzioni è un esempio di: una condizione, un' | ||
+ | |||
+ | =====Teorema Böhm-Jacopini===== | ||
+ | |||
+ | Questo teorema afferma che qualsiasi // | ||
+ | |||
+ | Gli esempi appena visti erano proprio di queste strutture: | ||
+ | |||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | I programmi che seguiranno sono privi di altre funzioni oltre al main() per mettere in evidenza solo queste tre strutture. Al loro fianco sarà presente un diagramma di flusso che usa gli stessi colori per mettere in evidenza le tre strutture. | ||
+ | |||
+ | Le tre strutture possono anche essere combinate insieme tra di loro: si può inserire una struttura sequenziale all' | ||
+ | {{ : | ||
+ | In Python l' | ||
+ | < | ||
+ | struttura-esterna | ||
+ | struttura-esterna | ||
+ | struttura-interna | ||
+ | struttura-interna | ||
+ | struttura-piu' | ||
+ | struttura-esterna | ||
+ | struttura-esterna | ||
+ | </ | ||
+ | ===== Traduzione | ||
+ | |||
+ | Poiché queste tre strutture sono indispensabili per descrivere tutti gli algoritmi, ogni linguaggio di programmazione consente di tradurle come istruzioni. Nei prossimi esempi si vedrà che | ||
+ | * La struttura sequenziale si traduce in Python scrivendo una sequenza di istruzioni, in fila e ben allineate verticalmente, | ||
+ | * < | ||
+ | istruz.1 | ||
+ | … | ||
+ | istruz.5 | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | * La struttura condizionale si traduce in Python usando un' | ||
+ | * < | ||
+ | if … : | ||
+ | … | ||
+ | else : | ||
+ | … | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | * La struttura iterativa // | ||
+ | * < | ||
+ | … | ||
+ | </ | ||
+ | * < | ||
+ | … | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | =====Struttura sequenziale===== | ||
+ | |||
+ | Un programma può eseguire una lista sequenziale di istruzioni{{ : | ||
+ | * //Esempio che calcola l'area di un cerchio// | ||
+ | * chiedere in input un valore per il raggio | ||
+ | * calcola l'area di un cerchio (formula…) | ||
+ | * visualizzare in output l'area | ||
+ | |||
+ | ^ var. di input ^ tipo ^ var. di output ^ tipo ^ var. di lavoro ^ tipo ^ | ||
+ | | raggio | num. virgola | area | num. virgola | area | num. virgola | | ||
+ | |||
+ | >> La struttura sequenziale si traduce in Python con una lista ben allineata, perché in Python l' | ||
+ | < | ||
+ | istruz.1 | ||
+ | … | ||
+ | istruz.5 | ||
+ | </ | ||
+ | <file python 30.py> | ||
+ | raggio = float(raw_input(" | ||
+ | area = raggio*raggio*3.14 | ||
+ | print " | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | =====Struttura condizionale===== | ||
+ | |||
+ | Un programma può eseguire istruzioni diverse in base al verificarsi di una condizione | ||
+ | {{ : | ||
+ | * //Esempio che visualizza la maggiore età// | ||
+ | * chiedere in input il valore dell' | ||
+ | * calcolare l'età attuale | ||
+ | * se età < 18 | ||
+ | * allora visualizzare in output: sei minorenne | ||
+ | * altrimenti visualizzare in output: sei maggiorenne | ||
+ | |||
+ | ^ costanti ^ valore ^ var. di input ^ tipo ^ var. di output ^ tipo ^ var. di lavoro ^ tipo ^ | ||
+ | | annoAttuale | 2012 | annoNascita | intero | - | - | - | - | | ||
+ | |||
+ | >> La struttura condizionale si traduce in Python indicando la condizione dentro il rombo dentro un' | ||
+ | < | ||
+ | if …: | ||
+ | … | ||
+ | else: | ||
+ | … | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | <file python 31.py> | ||
+ | annoAttuale=2012; | ||
+ | annoNascita = int(raw_input(" | ||
+ | if annoAttuale-annoNascita < 18 : | ||
+ | print " | ||
+ | else: | ||
+ | print " | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | ====Operatori logici==== | ||
+ | L' | ||
+ | |||
+ | ATTENZIONE: non confondere in italiano il termine // | ||
+ | |||
+ | Esempio di proposizione (con valore tra parentesi): | ||
+ | * P = "il quadrato ha 4 lati" (vero) | ||
+ | * Q = "il tuo cane miagola" | ||
+ | |||
+ | In tale algebra esistono diversi operatori (detti operatori booleani oppure connettivi logici) che possono essere applicati ad una o più proposizioni. | ||
+ | * AND (detto congiunzione) | ||
+ | * OR (detto disgiunzione) | ||
+ | * NOT (detto negazione) | ||
+ | * altri meno famosi come: NAND, NOR, XOR,... | ||
+ | |||
+ | === Esempio di NOT === | ||
+ | |||
+ | Applicando l' | ||
+ | * NOT P = "il quadrato NON ha 4 lati" (falso) | ||
+ | * NOT Q = "il tuo cane NON miagola" | ||
+ | |||
+ | === Esempio di AND === | ||
+ | |||
+ | Applicando l' | ||
+ | * P AND Q = "il quadrato ha 4 lati" E "il tuo cane miagola" | ||
+ | |||
+ | === Esempio di OR === | ||
+ | |||
+ | Applicando l' | ||
+ | * P OR Q = "il quadrato ha 4 lati" OPPURE "il tuo cane miagola" | ||
+ | |||
+ | === La tabella di verità === | ||
+ | |||
+ | Per ogni operatore booleano (AND, OR, NOT, ecc.) si può costruire una tabella che aiuta a descriverlo. | ||
+ | Nella seguente tabella sono messe a confronto gli operatori AND e OR. Le prime due colonne sono due proposizioni su cui applicare tali operatori. | ||
+ | |||
+ | ^ P ^ Q ^P AND Q^P OR Q^ | ||
+ | | V | V | V | V | | ||
+ | | V | F | F | V | | ||
+ | | F | V | F | V | | ||
+ | | F | F | F | F | | ||
+ | |||
+ | La tabella di verità del NOT è più semplice: | ||
+ | |||
+ | ^ P ^ NOT P ^ | ||
+ | | V | F | | ||
+ | | F | V | | ||
+ | |||
+ | ===Il calcolo automatico=== | ||
+ | |||
+ | Di solito gli operatori logici possono essere usati anche dall' | ||
+ | Poiché l' | ||
+ | In aggiunta a questo tipo di convenzione, | ||
+ | In quasi tutti i linguaggi di programmazione il numero intero ZERO viene interpretato come False. Qualsiasi altro numero come True. | ||
+ | Inoltre ci sono espressioni di confronto come //a < b// o come //x != 0// che hanno un risultato True oppure False, e alle quali possono essere applicati i precedenti operatori logici. | ||
+ | Il calcolo automatico di queste espressioni (come //a < b//) permette al programma di eseguire un' | ||
+ | |||
+ | === Traduzione in Python=== | ||
+ | Nel linguaggio Python gli operatori logici AND, OR e NOT vengono tradotti con le seguenti parole chiave: | ||
+ | ^operatore^simbolo^ | ||
+ | | AND | and | | ||
+ | | OR | or | | ||
+ | | NOT | not | | ||
+ | |||
+ | Per l' | ||
+ | {{ : | ||
+ | * Esempio di algoritmo che prevede la presenza di nebbia quando si verificano le seguenti condizioni: umidità relativa compresa tra il 85% e il 90%. | ||
+ | * chiedere in input il valore di umidità relativa (massimo 100) | ||
+ | * se //umidita// > 85 && //umidita// < 90 | ||
+ | * allora visualizzare in output " | ||
+ | * altrimenti visualizzare in output "non si prevede nebbia" | ||
+ | <file python 32b.py> | ||
+ | #Domanda: cosa accade se inserisco un valore negativo? | ||
+ | umiditaMin=85 | ||
+ | umiditaMax=90 | ||
+ | umidita = int(raw_input(" | ||
+ | if umidita > umiditaMin and umidita < umiditaMax : # attenzione alla precedenza degli operatori... | ||
+ | print "si prevede nebbia" | ||
+ | else: | ||
+ | print " non si prevede nebbia " | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | ====Struttura condizionale annidata==== | ||
+ | Nella struttura condizionale annidata è consentito l'uso di //elif … :// (che unisce else con if). La soluzione di questo esercizio viene fornita sia con elif che senza elif. | ||
+ | {{ : | ||
+ | * //Esempio che visualizza il minimo di tre numeri// | ||
+ | * chiedere in input 3 valori numerici interi (primo, | ||
+ | * se primo < secondo | ||
+ | * allora: Se primo < terzo | ||
+ | * allora il minimo è primo | ||
+ | * altrimenti il minimo è terzo | ||
+ | * altrimenti: Se secondo < terzo | ||
+ | * allora il minimo è secondo | ||
+ | * altrimenti il minimo è terzo | ||
+ | * visualizzare minimo | ||
+ | |||
+ | ^ var. di input ^ tipo ^ var. di output ^ tipo ^ var. di lavoro ^ tipo ^ | ||
+ | | primo | num. intero | - | - | - | - | | ||
+ | | secondo | num. intero | - | - | - | - | | ||
+ | | terzo | num. intero | - | - | - | - | | ||
+ | | - | - | minimo | num. intero | | - | | ||
+ | |||
+ | >> **Suggerimento** per la traduzione del codice: quando si legge il diagramma di flusso, seguire e tradurre per primo il percorso sempre " | ||
+ | |||
+ | <file python 33a.py> | ||
+ | # versione senza elif | ||
+ | primo = int(raw_input(" | ||
+ | secondo = int(raw_input()) | ||
+ | terzo = int(raw_input()) | ||
+ | if primo < secondo : | ||
+ | if primo < terzo : | ||
+ | minimo = primo | ||
+ | else: | ||
+ | minimo = terzo | ||
+ | else: | ||
+ | if secondo < terzo : | ||
+ | minimo = secondo | ||
+ | else: | ||
+ | minimo = terzo | ||
+ | print minimo | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | Nella soluzione appena vista è facile capire, per ogni else, a quale if si riferisce, grazie all' | ||
+ | |||
+ | <file python 33b.py> | ||
+ | # versione con elif | ||
+ | primo = int(raw_input(" | ||
+ | secondo = int(raw_input()) | ||
+ | terzo = int(raw_input()) | ||
+ | if primo < secondo : | ||
+ | if primo < terzo : | ||
+ | minimo = primo | ||
+ | else: | ||
+ | minimo = terzo | ||
+ | elif secondo < terzo : | ||
+ | minimo = secondo | ||
+ | else: # a quale if fa riferimento questo else? | ||
+ | minimo = terzo | ||
+ | print minimo | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | In quest' | ||
+ | |||
+ | === Condizione con operatore logico AND === | ||
+ | |||
+ | <file python 34.py> | ||
+ | # Questo programma è stato scritto da Fabio | ||
+ | # visualizza il minimo di tre numeri | ||
+ | # utilizzando gli operatori logici in alternativa alle condizioni annidate | ||
+ | primo = int(raw_input(" | ||
+ | secondo = int(raw_input()) | ||
+ | terzo = int(raw_input()) | ||
+ | if primo < secondo and primo < terzo : | ||
+ | minimo = primo | ||
+ | elif secondo < terzo : | ||
+ | minimo = secondo | ||
+ | else: | ||
+ | minimo = terzo | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Esercizi: | ||
+ | |||
+ | - esercizio: chiedere due numeri e visualizzarli in ordine inverso | ||
+ | - esercizio: chiedere due numeri, senza un ordine, visualizzare uno dei tre messaggi: sono ordinati, sono disordinati, | ||
+ | - esercizio: un utente conosce sia la temperatura esterna che l' | ||
+ | - " | ||
+ | - "no ghiaccio" | ||
+ | - inoltre nel primo caso deve visualizzare: | ||
+ | - " | ||
+ | - "no nece" in caso contrario | ||
+ | - nel secondo caso deve visualizzare: | ||
+ | - " | ||
+ | - "no pioggia" | ||
+ | |||
+ | |||
+ | =====Struttura iterativa===== | ||
+ | |||
+ | La struttura iterativa può essere studiata come composta da diversi elementi (che possono anche coincidere tra loro): | ||
+ | - un' | ||
+ | - un' | ||
+ | - la valutazione di un' | ||
+ | - un' | ||
+ | A seconda della posizione occupata dalla condizione di uscita all' | ||
+ | * precondizionale | ||
+ | * postcondizionale | ||
+ | In pratica, nel tipo // | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Struttura iterativa postcondizionale ==== | ||
+ | |||
+ | Anche se in teoria esiste, si possono scrivere programmi senza usarla, quindi per ora viene omessa... | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Struttura iterativa precondizionale==== | ||
+ | |||
+ | // | ||
+ | |||
+ | >> La struttura iterativa // | ||
+ | |||
+ | * //while … :// | ||
+ | * La condizione di uscita del rombo deve essere indicata dentro while. L' | ||
+ | * < | ||
+ | while … : | ||
+ | … | ||
+ | </ | ||
+ | * //for … in … :// | ||
+ | * L' | ||
+ | * < | ||
+ | print i</ | ||
+ | * che produce il seguente output < | ||
+ | 5 | ||
+ | 4 | ||
+ | 3 | ||
+ | 2 | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | Il seguente esempio è stato tradotto in due diversi programmi, tra loro equivalenti, | ||
+ | * //Esempio che visualizza la tabellina del numero inserito// | ||
+ | * ripetere la seguente operazione per un indice (i) che va da 1 a 10 | ||
+ | * visualizzare in output il risultato dell' | ||
+ | |||
+ | ^ var. di input ^ tipo ^ var. di output ^ tipo ^ var. di lavoro ^ tipo ^ | ||
+ | | numero | num. intero | - | - | i | num. intero | | ||
+ | |||
+ | <file python 35a.py> | ||
+ | numero = int(raw_input(" | ||
+ | i=1; # inizializzazione del contatore | ||
+ | while i <= 10 : # condizione di uscita | ||
+ | print numero * i, # la virgola in fondo evita di andare a capo | ||
+ | i = i + 1 # incremento contatore | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | <file python 35b.py> | ||
+ | numero = int(raw_input(" | ||
+ | for i in range(1, 11, 1) # inizializzazione, | ||
+ | print numero * i, # la virgola in fondo evita di andare a capo | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | * Esempio: Scrivere un programma che chieda cinque numeri e ne visualizzi la somma {{ : | ||
+ | * inizializzare totale a zero | ||
+ | * ripetere la seguente operazione per i che va da 1 a 5 | ||
+ | * chiedere in input numero | ||
+ | * incrementare totale con numero | ||
+ | * visualizzare totale | ||
+ | |||
+ | Anche questo esempio viene risolto sia usando //while// che //for// | ||
+ | <file python 36a.py> | ||
+ | i = 1 # inizializzazione del contatore | ||
+ | totale = 0 # inizializzazione del totalizzatore | ||
+ | while i <= 5 : | ||
+ | numero = int(raw_input(" | ||
+ | totale = totale + numero | ||
+ | i = i + 1 | ||
+ | print totale | ||
+ | </ | ||
+ | <file python 36b.py> | ||
+ | totale = 0 # inizializzazione del totalizzatore | ||
+ | for i in range(0, 5, 1) : | ||
+ | numero = int(raw_input(" | ||
+ | totale = totale + numero | ||
+ | print totale | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | ==== Struttura iterativa annidata==== | ||
+ | |||
+ | Scrivere un programma che visualizzi tutte le tabelline pitagoriche dall' | ||
+ | {{ : | ||
+ | <file python 37.py> | ||
+ | for i in range(1, 11, 1) : # inizializzazione, | ||
+ | for j in range(1, 11, 1) : | ||
+ | print j * i, # la virgola in fondo evita di andare a capo | ||
+ | print # alcune volte si deve andare a capo | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | per allineare bene i numeri si deve sostituire la riga "print j * i" con la seguente | ||
+ | < | ||
+ | il codice nelle parentesi graffe ha il seguente significato: | ||
+ | * 0: stampa il primo argomento, ma in questo caso non ci sono altri argomenti... | ||
+ | * 3: larghezza minima di 3 caratteri | ||
+ | * d: stampa come numero intero | ||
+ | |||
+ | ==== Struttura iterativa all' | ||
+ | |||
+ | * Esempio in cui si inseriscono due numeri interi: se viene inserito prima un numero più piccolo e dopo un numero più grande, si devono visualizzare tutti i numeri intermedi, mentre in caso contrario si deve visualizzare solo il numero più piccolo.{{ : | ||
+ | * Ad esempio, inserendo 5 e 9 viene visualizzato 6,7,8, mentre inserendo 9 e 5 viene visualizzato solo 5. | ||
+ | <file python provaacontare.py> | ||
+ | num1 = int(raw_input(" | ||
+ | num2 = int(raw_input()) | ||
+ | if num1 < num2 : | ||
+ | for i in range(num1+1, | ||
+ | print i, | ||
+ | else : | ||
+ | print num2 | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | ==== Struttura condizionale all' | ||
+ | |||
+ | * Esempio in cui si inseriscono due numeri interi e si visualizzano tutti i numeri intermedi ad eccezione del numero 7. (inserendo 3 e 8 si visualizza: 3,4,5,6,8) | ||
+ | * SENZA SOLUZIONE | ||
+ | |||
+ | ==== Numero di ripetizioni sconosciuto ==== | ||
+ | |||
+ | Eseguire la somma di tutti i numeri inseriti fino a che si inserisce 0 per visualizzare il totale. Non si conosce quanti numeri saranno inseriti, meglio usare // | ||
+ | |||
+ | <file python 38.py> | ||
+ | totale, numero = 0, -1 # inizializzazioni | ||
+ | while numero != 0 : | ||
+ | numero = int(raw_input(" | ||
+ | totale = totale + numero | ||
+ | print totale | ||
+ | } | ||
+ | </ | ||
+ | |||
+ | ====== Cenni alla ricorsione ====== | ||
+ | |||
+ | Prerequisito a questo argomento: le funzioni. | ||
+ | |||
+ | ===== Premessa ===== | ||
+ | |||
+ | Un programma che ripete più volte la stessa operazione, __in teoria__, può essere scritto secondo due approcci: | ||
+ | * l' | ||
+ | * la ricorsione | ||
+ | ===== Esempio del fattoriale di un intero N ===== | ||
+ | Chi volesse utilizzare l' | ||
+ | * ripetere per //i// da 1 a N | ||
+ | * moltiplicare tra loro tutte i valori di //i// | ||
+ | Chi volesse utilizzare l' | ||
+ | * moltiplicare N * (N-1) | ||
+ | * moltiplicare il risultato precedente per (N-2) | ||
+ | * moltiplicare il risultato precedente per (N-3) | ||
+ | * ... e così via... | ||
+ | * fino a 1 | ||
+ | Nell' | ||
+ | ===== Condizioni ===== | ||
+ | Per risolvere un problema con una ricorsione è necessario: | ||
+ | * esprimere la soluzione del passo generico //i// nei termini del passo precedente (//i-1//), ad esempio: < | ||
+ | * esprimere una condizione di terminazione, | ||
+ | |||
+ | MANCA ESEMPIO FATTORIALE | ||
+ | |||
+ | ===== Verifica ===== | ||
+ | |||
+ | L' | ||
+ | Se l' | ||