FONDAMENTI DI INFORMATICA - DidatticaWEB

FONDAMENTI DI INFORMATICA

INTRODUZIONE AL CORSO E PRIME NOZIONI

Prof. Alfredo Accattatis – Slide rielaborate del

Prof. Emiliano Casalicchio

Info

• INGEGNERIA ENERGETICA/MECCANICA

• Stanza: Aula 4

29/02/2016 Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 2

Informazioni di base

• Alfredo Accattatis

• [email protected]

• Ricevimento studenti

• Quando: lunedi 16:00-18:00

• Dove: stanza 19 (Piano primo), Edificio “Ingegneria

dell’Informazione”

TUTOR: ing. Venturino Taggi

3 29/02/2016 Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis

Stanza in dettaglio: 19, Edificio D Ing.

Informazione


Dove trovare il materiale

Sito ufficiale:

Informazioni, dispense e slide

Dispense in fase BETA

Gradito feedback

http://didatticaweb.uniroma2.it/informazioni/index/insegnamento/164619-

Fondamenti-Di-Informatica

• Amici

• Forum

• Varie…


Premessa:


Il corso di fondamenti di Informatica è per voi

strumentale, ossia l’informatica è solo un mezzo e non

(anche) un fine.

Lo scopo del corso è dunque quello di fornire gli strumenti

teorici di base e principalmente la capacità di scrivere dei

programmi con un linguaggio di programmazione

Libro di testo e dispense

• Libro di testo

• Matlab: A Practical Introduction to Programming and

Problem Solving, 3rd ed.

Stormy Attaway (author), Elsevier Science Ed.

• Tool di programmazione:

• Matlab - http://www.mathworks.com

• Octave - http://www.gnu.org/software/octave/

• Materiale ulteriore

• Slide e dispense


Nota: le slide non sostituiscono le dispense ed il libro di testo!

Perchè Matlab/Octave

• Matlab è più di un semplice linguaggio. Esso è un

“framework”, ossia un insieme di programmi associati ad

un linguaggio di programmazione che permette di

“manipolare dati” (esempio numeri e stringhe) ed in

generale di implementare algoritmi “automatici”

• Matlab è un linguaggio ad “alto livello”

• Permette di tradurre in pratica i concetti teorici appresi

durante le lezioni di fondamenti di Informatica


OCTAVE

• Octave con GUI (versione 3.8.1 e seguenti):

1. Sotto Linux, la versione 3.8 si trova sia su Fedora 21

che su Ubuntu 14.10.

2. Per windows si puo' installare da

http://mxeoctave.osuv.de/






Esami

L’esame sarà composto da:

• Esame scritto (risposte aperte e/o quiz) su tutti gli argomenti

affrontati nel corso

• Esame pratico in laboratorio, che consiste nella scrittura di uno o

più semplici programmi per verificare l’acquisizione di abilità

programmative


Il corso mira fornire la capacità di utilizzare il Computer in

maniera evoluta, ossia non solo come semplice strumento

sul quale eseguire programmi “preconfezionati” (App) ma a

scriverne di personalizzati in funzione del problema da

risolvere (problem solving).

Il vostro background

• Possedete un Computer (PC/laptop/ipad o simili)?

• Che uso ne fate? Per quale scopo?

• Quali sono le applicazioni maggiormente usate?

• Conoscete ed avete mai usato:

• Microsoft Excel (o simili)

• Microsoft Access (o “database management systems”)

• Linguaggi di programmazione

• Sapete cos’è un algoritmo?

• Sapete come lavora un computer?

• Architettura

• Sistema operativo


Il vostro background

• Sapete cosa è lo Spettro di un segnale?

• Teorema del campionamento?


Perché programmare? • Perché sviluppare questa capacità ?

• Apprendere l’arte di risolvere un problema tramite un computer è utile in generale nella vita

• Alla stessa stregua, ed a maggior ragione, sarà utile nella vostra vita professionale

• Quali computer abbiamo a disposizione?

• PC, Tablet, Smartphone….


Il telefonino dunque è un computer. Allora non

usatelo solo per usare APP preconfezionate.

Scrivetevi il software da soli!

Opinioni autorevoli

• Non è solo la mia opinione ma:

• Obama (US Gov.) ha detto: “Don’t Just Play on Your

Phone, Program It”


• Iniziativa a cura del governo americano: “Computer Science Education Week”, una campagna annuale che sottolinea l’importanza per tutti di imparare l’Informatica. A maggior ragione per un Ingegnere!

• Alcuni filmati significativi:

• (Obama) https://www.youtube.com/watch?v=yE6IfCrqg3s

• (Famous Leaders) https://www.youtube.com/watch?v=nKIu9yen5nc

• (Astronauts) https://www.youtube.com/watch?v=WE2s3647awE

• Princeton University COS 126

• http://www.washingtonpost.com/blogs/the-switch/wp/2013/12/11/president-obama-talks-about-teaching-everyone-to-code-this-professor-does-it/


https://www.youtube.com/watch?v=yE6IfCrqg3s

https://www.youtube.com/watch?v=yE6IfCrqg3s

https://www.youtube.com/watch?v=nKIu9yen5nc

https://www.youtube.com/watch?v=nKIu9yen5nc

https://www.youtube.com/watch?v=WE2s3647awE

L’informatica va oltre

• Ha influenzato materie apparentemente assai distanti

• Psicologia

• L’approccio cognitivista, cognitivo-comportamentale ed

HIP (Human Information Processing)

• Sono basati su una modellizzazione del comportamento

umano basato sugli stessi paradigmi dell’Informatica e dei

Computer, in particolare il modello di von Neumann

• HIP: la mente opera attivamente sull’informazione

proveniente dagli organi sensoriali, trasformata dal

soggetto in base ai suoi scopi, aspettative ed esperienze

passate (dunque memorizzate)


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Definizione di Informatica (Computer Science)

• Le definizioni sono varie…ma simili….prendiamone una autorevole

Treccani: • Scienza che studia l’elaborazione delle informazioni e le sue applicazioni;

più precisamente l’Informatica si occupa della rappresentazione, dell’organizzazione e del trattamento automatico della informazione


”Computer science is no more about computers than astronomy is about telescopes.”

E. Dijkstra


Rappresentazione dell’Informazione l’informatica ha a che fare con le “informazioni” ossia

quelle entità che ci consentono di effettuare lo “scambio di

conoscenza” tra esseri umani. La rappresentazione ha a

che fare i merito al “come” questa informazione viene

memorizzata negli elaboratori.

Come fare dunque a rendere comprensibile e

memorizzabile al calcolatore il concetto astratto di

informazione? La risposta è che dobbiamo

rappresentare essa per tramite di simboli tradotti in

una grandezza fisica disponibile nel mondo

(elettronico) del calcolatore. Ossia effettuare quella

che viene definita “codifica” dell’informazione

La scelta per i calcolatori è la rappresentazione tramite numeri in

BASE DUE


In particolare per i calcolatori la base scelta e due, dunque i

numeri sono rappresentati come sequenze di zeri e uno

(BIT). Perché questa scelta? Perché ad esempio non usare la

base 10, a noi più familiare?

Per motivi di pratica e tecnologica realizzabilità:

distinguere tra due valori di una grandezza fisica (per

esempio due livelli di tensione elettrica) è più semplice.


Come è possibile far interagire il computer con il

mondo reale? Come è possibile far si che le variabili

(grandezze) del mondo reale siano trasferite nel

mondo dell’elaboratore?

Provate a pensare:

- Musica

- Immagini

- Filmati

- Voce

- Eccetera (es. temperatura, mappature…)

Sono sempre e solo sequenze di NUMERI

da memorizzare ed elaborare


La risposta è:

Teorema del campionamento!

(Shannon Nyquist)

Lo tratteremo in maggior dettaglio. Tramite esso è

possibile tradurre qualsiasi grandezza «del mondo

esterno» in un formato comprensibile al mondo degli

elaboratori (numeri codificati in binario)

E’ fondamentale ed ha reso

l’Informatica uno strumento universale


Problem solving

L’arte di risolvere i problemi con il computer

Diamo una definizione generale di algoritmo e rappresentazione

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Definizioni

• “La scienza della rappresentazione dell’informazione ed

elaborazione automatica”

• Cos’è l’informazione?

• Perché siamo interessati alla rappresentazione delle informazioni e

la loro elaborazione automatica?

Siamo interessati a “risolvere problemi”

- Più precisamente, alla risoluzione sistematica dei problemi

- L’Informatica si occupa di questo!


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Esempio. Un problema da risolvere.

• Cosa ci serve per risolvere il problema “astrattamente” ? • Una rappresentazione delle entità coinvolte

• Una procedura da seguire (basata sulla rappresentazione adottata)

Rappresentazione

- Un modo di esprimere le informazoni rilevanti per risolvere il problema

Procedura

- Un processo a step (passi) da seguire per ottenere la soluzione

- In parole povere una “ricetta” ossia un algoritmo


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Rappresentazione + Processo

“La scienza della rappresentazione dell’informazione ed

elaborazione automatica”

- Ora dovrebbe essere più chiaro

- Rimane da definire cosa intendiamo per ”automatico”

- Più tardi!


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La scatola e la porta

• Rappresentazione della scatola • face A: heigth(A), width(A)

• e.g.: height(A) = 220 cm, width(A) = 70 cm

• face B: heigth(B), width(B)

• e.g.: height(B) = 220 cm, width(B) = 110 cm

• face C: heigth(C), width(C)

• e.g.: height(C) = 70 cm, width(C) = 110 cm

Rappresentazione della porta

• heigth(door), width(door)

• e.g.: height(door) = 210 cm, width(door) = 80 cm

A B



Sono solo numeri!

Il mondo esterno è

RAPPRESENTATO tramite numeri,

memorizzati all’interno del

calcolatore

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La scatola e la porta

• procedura (“algoritmo”) • check: height(A)<heigth(door)) AND width(A)<width(door)

• if true, OK ; else, check face B

• check: height(B)<heigth(door)) AND width(B)<width(door)

• if true, OK ; else, check face C

• check: height(C)<heigth(door)) AND width(C)<width(door)

• if true, OK ; else FAILURE

OK ?

suggerimento: provate con I numeri forniti nella slide precedente…

A B

Nuova procedura (“nuovo algoritmo”) check: height(A)<heigth(door)) AND width(A)<width(door)

if true, OK ; else, “rotate” face A

check: width(A)<heigth(door)) AND heigth(A)<width(door)

if true, OK ; else, check face B

…


30

Procedura “generale”

check: height(A)<heigth(door)) AND width(A)<width(door)

if true, OK ; else, “rotate” face A

check: width(A)<heigth(door))

AND heigth(A)<width(door)

if true, OK ; else, check face B

…

Siamo interessati a procedure generali

- Procedure “parametriche”

Questa procedura vale per ogni porta e scatola?

A B


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Procedure “automatiche”

- check: height(A)<heigth(door)) AND width(A)<width(door)

- if true, OK ; else, “rotate” face A

- check: width(A)<heigth(door)) AND

heigth(A)<width(door)

n if true, OK ; else, check face B

- …

box representation

- face A: heigth(A), width(A)

- face B: heigth(B), width(B)

- face C: heigth(C), width(C)

door representation

- heigth(door), width(door)

rappresentazione procedura

+

Cosa vuol dire “automatico” ?

“La scienza della rappresentazione dell’informazione ed elaborazione

automatica”


Di macchina, meccanismo o dispositivo che, regolato opportunamente,

è capace di compiere determinate operazioni o lavorazioni, per lo più ripetute in serie,

senza il diretto intervento dell’uomo

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Un formalismo per scrivere “algoritmi” (recipes)

START

Inizia il processo di calcolo

END

L’algoritmo termina

Ingresso / Uscita

Un passo dell’algoritmo

condition

Selezione su condizione

true false

algoritmo “collaterale”

X :

‘contenitore’ con nome

X expr

Mette il valore nel “contenitore”


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Un esempio di “algoritmo” Start

true scrivi: “soluzione banale

o non calcolabile”

End

r resto

of x/y

read m and n

x m y n

x ≠ 0 AND y ≠ 0 false

false r = 0

x y

“provate” questo algoritmo con differenti coppie di numeri non negativi

Riuscite ad ottenere la risposta?

Che cosa significa?

Cosa è necessario sapere per processare questo algoritmo?

y r

scrivi: “la risposta è:” y

End

true


Sommario

• Informazioni sul corso

• Definizione di Informatica

• Problem solving

• Algoritmi


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