Pensiero computazionale

Coding, algoritmi, diagramma a blocchi e Python

Prof. Salvatore Mancarella

salvatore.mancarella@unisalento.it

Sommario

üPensiero computazionale

üCoding

üAlgoritmi

üDiagramma a blocchi

Tre domannde

´ Cos’e il pensiero computazionale?

´ Cos’è il coding?

´ Infine, cosa c’entra questo con la vostra

vita professionale

Analizziamo il problema e

determinare gli obiettivi

Scomponiamo il problema in

sotto problemi

Troviamo la soluzione

Stress

Stress - Soluzione

Utilizzare il pensiero computazionale

IL pensiero

computazionale

Che cos’è?

Il pensiero computazionale

E’ un modo di pensare che ci aiuta a

formulare «soluzioni costruttive» a

problemi che dobbiamo risolvere

Facciamo un esempio

Se vuoi raggiungere una

vetta….

non puoi pensare di…

Arrivarci subito e senza

allenamento

L’obiettivo

va raggiunto a piccoli passi.

Il pensiero

computazionale

è lo strumento

che ci consente

di passare da

un’idea al

procedimento

per realizzarla

Imparare a

programmare è

il modo migliore

per acquisire il

pensiero

computazionale

Quindi se la meta è la vetta

devi allenarti

Pensiero computazionale

Definizione formulata dalla dottoressa Jeannette

Wing, direttrice del Dipartimento di Informatica

della Carnegie Mellon University, secondo cui

« il processo mentale che sta alla base della

formulazione dei problemi e delle loro soluzioni

così che le soluzioni siano rappresentate in una

forma che può essere implementata in

maniera efficace da un elaboratore di

informazioni sia esso umano o artificiale».

Pensiero computazionale

Ovvero è lo sforzo che un

individuo deve mettere in

atto per fornire a un altro

individuo o macchina tutte e

sole le “istruzioni” necessarie

affinché questi eseguendole

sia in grado di portare a

termine il compito dato.

Pensiero computazionale

DETTO IN PAROLE SEMPLICI

QUANDO AFFRONTIAMO UN PROBLEMA O ABBIAMO UN’IDEA, SPESSO

INTUIAMO LA SOLUZIONE MA NON SIAMO IN GRADO DI

FORMULARLA IN MODO OPERATIVO PER METTERLA IN PRATICA.

Il PENSIERO COMPUTAZIONALE E’ QUESTO

LA CAPACITÀ DI DESCRIVERE UN

PROCEDIMENTO COSTRUTTIVO CHE

PORTI AD UNA SOLUZIONE

CREATIVA, EFFICACE E NON

AMBIGUA

Pensiero computazionale

pensiero computazionale

,

aiuta a sviluppare competenze logiche e

capacità di risolvere problemi in modo

creativo ed efficiente, qualità che sono

importanti per tutti gli ambiti lavorativo

e sociale.

Il modo più semplice e divertente

di sviluppare il pensiero

computazionale è attraverso la

coding

programmazione (

contesto di gioco.

) in un

Coding

Cosa è il coding?

´ Per coding si intende, in informatica, la stesura di un

programma, cioè di una di quelle sequenze di

istruzioni che, eseguite da un calcolatore, danno

vita alla maggior parte delle meraviglie digitali che

usiamo quotidianamente

´ Il coding fornisce una forma mentis che permetterà

loro di affrontare problemi complessi

´ Insomma imparare a programmare apre le mente

Step pensiero computazionale

Scomposizione

Problema 1

Problema 2

pensiero

computazionale

Verifica costante

Trovare la soluzione

Scomporre il problema in

sottoproblemi

Analizzare il problema e

determinare gli obiettivi

Algoritmi

Ogni giorno siamo chiamati a risolvere dei problemi, per es:

1. Decidere se riconciliarci con l’amico con cui abbiamo

litigato;

2. Calcolare l’area di un rettangolo, note la base e

l’altezza;

3. Stabilire quale squadra di calcio vincerà il campionato,

ecc.

Noi cercheremo in questa sede di esaminare soltanto i

problemi del secondo tipo, poiché solo tali problemi sono

risolvibili mediante algoritmi

Cos’è un Algoritmi

´E’ una sequenza

finita di passi

(istruzioni), che

devono essere

eseguiti secondo

un ordine

prefissato per

individuare la

soluzione

Algoritmi

Quando dobbiamo risolvere un

problema è necessario

individuare:

´ Chi lo risolve;

´ Quali risorse sono necessarie;

´ Qual è il risultato che si vuole

ottenere

Algoritmi - Chi lo risolve

Es. devo spostarmi da un luogo ad un altro in

comodità e velocemente

´ Chi risolve questo problema

Algoritmi - Quali risorse sono

necessarie

´ Il carburante

´ Il conducente

´ …..

Algoritmi - Qual è il risultato che

si vuole ottenere

´ Arrivare a destinazione nel minor tempo possibile

e comodamente

Algoritmi

E’ però necessario analizzare prima il problema

e poi trovare una strategia per risolverlo.

´ Mentre la macchina può essere utilizzata

solo per spostarsi,

´ il COMPUTER è in grado di risolvere problemi

di natura diversa.

Cos’è il COMPUTER?

E’ un sistema di elaborazione che trasforma le informazioni che

riceve in ingresso nei risultati che vogliamo ottenere

Caratteristiche dell’algoritmo

L’algoritmo deve essere:

´ Finito: composto da un numero finito di

passi

´ Deterministico: a fronte degli stessi dati in

input deve produrre gli stessi risultati

´ Non ambiguo: i passi che lo compongono

devono essere interpretati in modo univoco

dall’esecutore

´ Generale: deve fornire la soluzione per tutti i

problemi appartenenti ad una certa classe

Componenti di un algoritmo

´DATI: sono gli oggetti

su cui dobbiamo

operare

´ISTRUZIONI: sono le

attività che devono

essere svolte

I dati

´ Ad ogni dato è associato un nome che lo

identifica in modo univoco (es. lato,

codice, imposta, ecc).

´ I dati possono essere classificati secondo

il modo in cui interagiscono con

l’elaboratore:

´ Input (forniti dall’esterno, es. prezzo,

quantità, aliquota)

´ Output (comunicati all’esterno, es.

totale fattura)

´ Lavoro (dati di lavoro, es. IVA).

I dati

A seconda degli oggetti che

rappresentano, possono essere:

´ Numerici

´Interi (es: il numero di abitanti –

1,2,3..)

´Reali (es: la temperatura 27,5°

28,6°)

´ Alfanumerici o stringhe

´Codice fiscale, indirizzo, ecc..

I dati

In base alla possibilità di cambiare il

valore durante l’esecuzione

dell’algoritmo, distinguiamo:

´ Costanti, il cui valore rimane

immutato nel tempo (es.aliquota

IVA);

´ Variabili, il cui valore può

cambiare nel tempo (es. prezzo di

un prodotto)

Le istruzioni

Le istruzioni Analizziamo i tre tipi di istruzioni

fondamentali:

´ Lettura: attraverso la quale si assegna ad

una variabile un valore tramite

digitazione sulla tastiera del PC;

´ Scrittura: permette di visualizzare tramite

video o supporto cartaceo, un

messaggio o il valore di una variabile;

´ Assegnazione: permette di attribuire un

valore ad una variabile.

´ Es: A=3; oppure A=B+3;

Fasi per creare un algoritmo

Approccio alla creazione di

un algoritmo

´ Approccio 1

Fase 3

Fase 1

Fase 2

Fase 4

´ Approccio 2

Fase 1

Fase 2

Fase 3

Fase 4

Rappresentazione degli algoritmi

´Diagramma a blocchi o di

flusso o Flow-chart:è il metodo

più usato e si basa sull’uso di

simboli a cui corrispondono

delle precise operazioni.

´Pseudocodifica : utilizza un

linguaggio speciale per

descrivere le istruzioni da

eseguire

Diagramma a blocchi

Diagrammi a blocchi

´ Un particolare simbolo

grafico detto blocco

elementare è associato a

ciascun tipo di istruzione

elementare.

´ I blocchi sono collegati fra

loro tramite frecce che

indicano il susseguirsi delle

istruzioni.

Diagrammi a blocchi

´ È un linguaggio formale di

tipo grafico per

rappresentare gli algoritmi.

´ Attraverso il diagramma a

blocchi (o flow chart ) si può

indicare l’ordine di

esecuzione delle istruzioni.

Diagrammi a blocchi

´ Ogni diagramma inizia con:

´ E termina con

Diagrammi a blocchi

´ I blocchi elementari sono i seguenti

INPUT

OUTPUT

Diagrammi a blocchi

Un diagramma a blocchi descrive

un algoritmo se:

´ ha un blocco iniziale e uno

finale;

´ è costituito da un numero finito

di blocchi azione e/o blocchi

lettura/scrittura e/o blocchi di

controllo;

´ ciascun blocco elementare

soddisfa le condizioni di

validità.

Diagrammi a blocchi

Condizioni di validità:

´ ciascun blocco azione,

lettura/scrittura ha una sola

freccia entrante e una sola

freccia uscente;

´ ciascun blocco di controllo

ha una sola freccia entrante

e due frecce uscenti;

Esercizio n°3 (Condizione)

´ Descrivere l’algoritmo che dato due numeri determina il valore

maggiore e disegnare il diagramma a blocchi.

1) Formulare il problema e

definire gli obiettivi da

raggiungere

´ Definiamo gli obiettivi da raggiungere ponendoci le

seguenti domande:

´ Qual è il risultato che si vuole ottenere?

´ Calcolare il valore maggiore dal confronto di due numeri.

´ Quali risorse sono necessarie?

´ Il valore dei due numeri.

2) Analizzare e identificare la

soluzione

´ Possiamo considerare il testo “dato due numeri” che

identifica quali sono i dati noti, invece il testo

“determinare il valore maggiore” identifica quali sono

i dati da calcolare per risolvere il problema.

´ Quindi possiamo riepilogare quanto segue:

´ individuare i dati di input cioè valori noti:

´ il valore dei due numeri, dichiariamo le variabili A e B;

´ individuare i dati da elaborare:

´ determinare il valore maggiore, se il valore di A è maggiore

di B, la condizione è vera allora stampiamo “il valore

maggiore è A” altrimenti stampiamo “il valore maggiore è

B”;

´ individuare i dati di output cioè i risultati da ottenere:

´ in questo caso stampiamo il messaggio indicando il valore

maggiore;

3)Formulare e trovare la

soluzione

Fase 1 - Individuare gli elementi

necessari per risolvere il

problema.

´ Gli elementi sono rappresentati dai:

´ dati di input - i due valori e dichiariamo le variabili A e B;

´ dati di output - il messaggio da visualizzare per

rappresentare quale dei due valori è il maggiore.

Fase 2 - Acquisire le informazioni

per risolvere il problema.

´ Chiediamo all’utente di inserire i due valori, cioè A e B.

Fase 3 - Determinare la

soluzione al problema

´ se il valore di A è maggiore di B, la condizione è vera

allora visualizziamo “il valore maggiore è A” altrimenti

visualizziamo “il valore maggiore è B”;

Fase 4 - Comunicare i risultati

della soluzione al problema

´ I risultati sono comunicati dal messaggio che viene

visualizzato nella condizione.

Esempio

Es. di diagramma di flusso per il calcolo della somma di

due numeri

Esempio di pseuodocodifica

PROGRAMMA somma

INIZIO

LEGGI (num1, num2)

somma num1+num2

SCRIVI (somma)

FINE

Soluzone n°4

Realizziamo un algoritmo per il

calcolo del valore massimo fra tre

numeri presi in input, ovvero il

numero maggiore.

Soluzione n°4

´ Innanzitutto prendiamo in input i tre numeri: A, B e C.

´ Dopo effettuiamo il test A>B cioè ci chiediamo A è

maggiore di B?

´ Abbiamo allora due possibilità:

1. Se il test è vero possiamo tralasciare B e confrontare A

con C. Ci servirà dunque un altro rombo per effettuare il

secondo test

2. Se il test iniziale (A>B) è falso allora vuol dire che A è

minore di B, quindi sicuramente A non sarà il maggiore,

pertanto confronto B con C, in questo modo: B>C

Gli operatori Logici

´ In questa soluzione utilizziamo l’operatore || che sta

per or, cioè la funzione logica O.

´ In questa soluzione utilizziamo l’operatore && che sta

per and, cioè la funzione logica E.

Soluzione con gli operatori

logici

´ L’algoritmo si può risolvere anche in un altro modo. Ad

esempio utilizzando gli operatori logici.

´ In questa soluzione utilizziamo l’operatore && che sta

per and, cioè la funzione logica E.

´ Poniamo come prima condizione che A sia maggiore

di B e contemporaneamente che A sia maggiore di

C. Dunque in questo modo: A>B && A>C.

Soluzione con gli operatori

logici

´ Se tale condizione è vera chiaramente A è il

maggiore.

´ Altrimenti se A>B && A>C è falsa, vuol dire che A non

può essere il maggiore, perché chiaramente non è

comunque maggiore di entrambi. Dunque possiamo

escludere A dal prossimo confronto e valutare solo B e

C.

´ Quindi controlliamo solo se B è maggiore di C e se tale

condizione è vera il massimo sarà B, altrimenti il

massimo sarà C.

Soluzione con una variabile

di comodo

´ Utilizziamo un variabile di comodo MAX dove

memorizziamo il primo valore preso in input A.

´ se B è maggiore di MAX sostituisco il valore, altrimenti

non faccio nulla in quanto MAX è più grande.

´ Dopo controllo se C è maggiore di MAX e se vero

sostituisco il valore, altrimenti come prima vuol dire

che MAX è il maggiore.

Esercitazione trovare il max

Linguaggio di programmazione

Python

Le applicazioni (Programmi)

Anche i programmi sono interpretati attraverso un’architettura a strati,

composta da tre moduli funzionali (sottosistemi) concettualmente

indipendenti tra loro:

• Interfaccia Utente (IU) – Acquisisce i dati e i

comandi immessi in input dall’utente, e

restituisce in output i risultati

dell’elaborazione.

Le applicazioni (Programmi)

Anche i programmi sono interpretati attraverso un’architettura a strati,

composta da tre moduli funzionali (sottosistemi) concettualmente indipendenti

tra loro:

• Logica Applicativa (LA) – Implementa gli

algoritmi specifici per l’elaborazione dei dati e

delle informazioni alla base dell’applicazione.

• Gestione Dati (GD)– Si occupa della

memorizzazione dei dati e ottimizza i metodi

per recuperarli, in modo da rendere il più

efficiente possibile il loro reperimento e

utilizzo.

Le applicazioni (Programmi)

Un programma è una sequenza finita di istruzioni che, eseguite da un

calcolatore elettronico (secondo la logica definita dal programma stesso),

produce un’elaborazione su dei dati in ingresso per arrivare a produrre dei dati

in uscita, che sono appunto il risultato di questa elaborazione.

OUTPUT

INPUT

DATI IN

INGRESSO

DATI IN

USCITA

PROGRAMMA

Visione lato utente

Codice sorgente

´ Quando si realizza un software, il programmatore detta le

istruzioni al computer tramite la scrittura di un codice

sorgente in un determinato linguaggio di programmazione.

Compilatore

Programma

Sorgente

Programma

Eseguibile

Visione latosviluppatore

Codice sorgente

´ Il codice sorgente però non è direttamente eseguibile

dalla CPU (Central Processing Unit), è necessario “tradurlo”

in linguaggio macchina, ossia un file binario contenente

microistruzioni gestibili dal processore.

´ Diverse architetture di processori prevedono linguaggi

macchina differenti

Compilatore

Programma

Sorgente

Programma

Eseguibile

Visione latosviluppatore

Tipi di linguaggio di

programmazione

´ Interpretato il programma sorgente può essere eseguito

direttamente dal calcolatore (interpretati),

´ Compilato deve essere tradotto da un apposito

compilatore (compilati) in linguaggio macchina per poter

essere eseguito, ovvero per poter essere trasformato in un

programma eseguibile.

Compilatore

Programma

Sorgente

Programma

Eseguibile

Visione latosviluppatore

Linguaggio compilato

Linguaggio interpretato

Pensiero computazionale, coding, diagramma a blocchi

Testo di riferimento

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Le slide fanno riferimento al Capitolo 2 - Dal problerma alla soluziobne - (pp. 45 a pp 120)