Strutture Ciclo

(1)

Elementi di Informatica

Prof. G. A. Di Lucca - Univ. del Sannio 1

Consentono di realizzare cicli di elaborazione, ossia la esecuzione ripetuta di una sequenza di istruzioni:

… Esempi …

calcolare le paghe dei dipendenti di una azienda

noto il numero N dei dipendenti, ripetere N volte la sequenza di “calcolo della paga”

superare un esame universitario

si ripete il “sostenere l’esame” fino a quando non si è promossi (voto>=18) giocando a carte …

Si continua a distribuire le carte fin quando ciascun giocatore ha 5 carte

Strutture Ciclo

si suddividono in:

STRUTTURE CICLICHE ITERATIVE

il numero di volte per il quale la sequenza viene ripetuta non è noto a priori, ma è condizionato dal verificarsi di un determinato evento durante l’esecuzione

STRUTTURE CICLICHE RIPETITIVE

il numero di volte per il quale viene ripetuta la esecuzione della sequenza è noto “a priori”

Strutture Ciclo

(2)

… Esempi … Iterative

superare un esame universitario

si ripete a “sostenere l’esame” fino a quando non si è promossi (voto>=18) cercare una parola in un dizionario

continua a sfogliare le pagine del dizionario fin quando non trovi la parola voluta

Strutture Ciclo

Ripetitive

calcolare le paghe dei dipendenti di una azienda

noto il numero N dei dipendenti, ripetere N volte la sequenza di “calcolo della paga” per ciascun dipendente

Strutture iterative

Due forme fondamentali:

Strutture Ciclo

Ciclo a condizione finale (repeat-until):

una sequenza di istruzioni è eseguita 1 o più volte finché un’espressione condizionale diventa VERA (il ciclo continua se l’espressione condizionale è FALSA) Ciclo a condizione iniziale (while):

fin quando un’espressione condizionale è VERA, una sequenza di istruzioni è eseguita più volte (il ciclo termina quando l’espressione condizionale è FALSA)

La semantica può essere diversa in linguaggi diversi

(3)

Ciclo a condizione iniziale while (<espressione>) S;

<espressione> è una espressione booleana;

S è una sequenza di istruzioni

Strutture Ciclo

semantica:

• mentre <espressione> è vera ripeti l’esecuzione della sequenza S (l’esecuzione o la riesecuzione della sequenza S verrà sospesa quando <espressione> risulterà falsa)

• la sequenza S può non essere eseguita affatto

• dal ciclo si esce con <espressione> falsa

S0;

while (E) S1;

S2;

possibili sequenze sono:

S0 S2 S0 S1 S2 S0 S1 S1 S2 S0 S1 S1 S1 S2

………..

Strutture Ciclo

Ciclo a condizione iniziale S0

S2 E vero

falso

S1

(4)

………

int x=3;

while (x<7) begin

write("%d",x);

x=x+1;

end;

write(”FINE”);

………

Esempio

x=3

x=x+1 x<7 vero

falso

write("%d",x)

write(”FINE”)

si

3 ³

si

4 ⁴

si

5 ⁵

si 6

6

x<7

x write("%d",x)

FINE

no 7

… Attenzione … Errori Frequenti

c’è il rischio che un errato uso della struttura porti verso infinite ripetizioni

Ciclo / loop infinito … non ‘si esce’ dalla struttura ciclo …

...

while(i > n) begin ... ;

i = i + 1;

end

...

… i varia incrementandone il valore, ma essendo il suo valore iniziale già > n …

… loop infinito ...

...

while (X > 0) A = B + C;

…

… si ‘resta’ in loop infinito poiché il valore di X non viene in alcun caso

modificato...

Strutture Ciclo

Ciclo a condizione iniziale

Esempi:

(5)

… Assicurarsi della Convergenza del ciclo ...

• assicurarsi, in prima istanza, che nel corpo del while venga alterato il valore di almeno una delle

informazioni coinvolte in <espressione>

• assicurarsi, in ogni caso, che in un numero finito di iterazioni, <espressione> diventi falsa

• è anche necessario che a tutte le informazioni usate nell’<espressione> sia stato assegnato un valore prima della struttura while …

Strutture Ciclo

Ciclo a condizione iniziale

C - Strutture di controllo

Struttura while in C

while (<condizione>) {

<istruzioni>;

} Cicli iterativi

<Istruzione/i> sarà eseguito tante volte fintantoché <condizione>

risulta vera

N.B. < condizione> è un’espressione di tipo intero (in C non esiste il tipo logico)

a condizione iniziale while (<condizione>)

<istruzione>;

(6)

Elementi di Informatica Prof. G. A. Di Lucca - Univ. del Sannio

#include <stdio.h>

main () {

int Num;

printf( "immetti un numero \n”);

scanf(“%d” , &Num);

while (Num<=100)

Num=Num+10;

printf ( ”Numero= %d \n”, Num);

}

Esempio Ciclo while

Esempio Analisi e Specifica

Definizione del problema: data una sequenza di numeri interi, terminante con il numero 0, trovare quello con valore massimo

Definizione dei dati del problema:

I: un numero della sequenza

Pi: il numero 0 termina la sequenza e non fa parte della sequenza stessa

U: MAX, il numero con il valore massimo, di tipo intero

Pu: MAX è diverso da zero

(7)

Esempio

Nome variabile Descrizione Tipo

Num numero intero della sequenza INT

MAX Il numero con valore massimo INT Tabella delle variabili di ingresso

Tabella delle variabili di uscita

Esempio

Progettazione

Descrizione del metodo di elaborazione:

• è letto il valore del primo numero della sequenza di interi, il valore è assegnato alla variabile Num;

• se Num è uguale a zero si visualizza ‘Sequenza vuota’ e si termina il programma, altrimenti:

• si considera il primo numero come quello massimo, ovvero si assegna a MAX il valore di Num;

• (a) mentre Num è diverso da zero

• si richiede l’immissione del successivo numero nella sequenza, il valore letto è assegnato alla variabile Num

• se il nuovo valore di Num è maggiore del valore di MAX si aggiorna il valore di MAX con quello di Num

• si ritorna ad eseguire il punto (a)

ovvero si continua a fare la lettura di un nuovo numero e confronto con il massimo fin quando non è immesso il valore zero;

• quando per Num è immesso il valore zero si stampa il valore di MAX

(8)

Esempio - il programma C

main ()

{ // Trova MAX in sequenza int Num, MAX;

scanf(“%d” , &Num);

if (Num == 0)

printf (“Sequenza vuota – FINE programma\n”);

else

{ MAX=Num;

while (Num!=0) {

printf ("immetti un numero \n”);

scanf(“%d” , &Num);

if (Num>MAX) MAX=Num;

}

printf ( "Il valore massimo è %d \n”, MAX );

} }

Attenzione !! Se sono immessi tutti numeri negativi risulterà che MAX sarà uguale a zero.

Ma il valore zero che chiude la sequenza non fa parte della sequenza stessa e quindi non deve essere considerato.

Una soluzione per ovviare a ciò è riportata nel lucido successivo

Esempio - il programma C

main ()

{// Trova MAX in sequenza int Num, MAX;

scanf(“%d” , &Num);

if (Num == 0)

else

{ MAX=Num;

if (Num>MAX) MAX=Num;

scanf(“%d” , &Num);

}

} }

…. Basta effettuare il confronto tra Num e MAX prima della lettura di un nuovo valore per Num …

(9)

Esempio - il programma C

main ()

{ // Trova MAX in sequenza int Num, MAX;

scanf(“%d” , &Num);

if (Num == 0)

printfprintf (“(“Sequenza vuota Sequenza vuota –– FINE programmaFINE programma\\nn”);”);

else

{MAX=Num;

while (Num!=0)

{ if (Num>MAX) MAX=Num;

scanf(“%d” , &Num);

}

} }

immetti un numero 4 immetti un numero 82 immetti un numero 34 immetti un numero 25

Il valore massimo è 82 immetti un numero

0

Num=82 Num=34 Num=25

Num=0 Num=4

Max=4

Max=82

Esempio Analisi e Specifica

Definizione del problema: data in input una sequenza di numeri interi, terminante con il numero 0, calcolare la sommatoria dei numeri immessi

Definizione dei dati del problema:

I: un numero della sequenza

Pi: il numero 0 termina la sequenza e non fa parte della sequenza stessa

U: la sommatoria dei numeri immessi

Pu: la sommatoria è un numero intero

(10)

Esempio

Num numero intero della sequenza INT

Somma la sommatoria dei numeri immessi INT Tabella delle variabili di ingresso

Esempio

Progettazione

• è letto il valore del primo numero della sequenza di interi;

• se il primi numero è uguale a zero si visualizza ‘Sequenza vuota’ e si termina il programma, altrimenti

• si inizializza la variabile Somma con il valore di Num;

• (a) mentre Num è diverso da zero

• si richiede l’immissione del successivo numero nella sequenza, il valore letto è assegnato alla variabile Num

• il valore della variabile Somma è incrementato del valore di Num: Somma = Somma + Num;

• si ritorna ad eseguire il punto (a)

ovvero si continua a fare la lettura di un nuovo numero e e l’ncremento del valore di Somma fin quando non è immesso il valore zero per Num;

• quando per Num è immesso il valore zero si stampa il valore di Somma

(11)

#include<stdio.h>

main()

{ // Calcola la sommatoria di una sequenza di numeri interi terminante con zero int Num;

long int Sommatoria;

printf( "immetti un numero intero\n”);

scanf(“%d” , &Num);

if (Num == 0)

else

{Sommatoria=Num;

while (Num!=0)

{ printf ("immetti un numero \n”);

scanf(“%d” , &Num);

Sommatoria = Sommatoria + Num;

}

printf ( “Sommatoria = %d \n”, Sommatoria);

} }

Esempio - il programma in C

Ciclo a condizione finale

(una prima forma)

repeat S until (<espressione>);

<espressione> è una espressione booleana;

S è una sequenza di istruzioni

Strutture Ciclo

semantica:

•ripeti l’esecuzione di S finché <espressione> risulta vera;

ovvero, dopo una esecuzione di S, la stessa verrà ripetuta se

<espressione> è falsa

•la sequenza S viene eseguita almeno una volta

•dal ciclo si esce con <espressione> vera

(12)

Strutture Ciclo

Ciclo a condizione finale

S0;

repeat S1 until (E);

S2;

le possibili sequenze sono:

S0 S1 S2 S0 S1 S1 S2 S0 S1 S1 S1 S2 ...

la struttura è 1 in / 1 out S0

E vero falso

S2 S1

………

int x=3;

repeat

write("%d",x);

x=x+1;

until(x>=7) write(”FINE”);

………

Esempio

3 ³

no

4 ⁴

no

5 ⁵

no 6

6

X>=7

x write("%d",x)

FINE

si 7

x=3

X>=7 vero falso

write(”FINE”) write("%d",x)

X=x+1;

(13)

… esiste anche un’altra forma ...

do S while (<espressione>);

<espressione> è una espressione booleana; S è una sequenza di istruzioni

Strutture Ciclo

semantica:

•ripeti l’esecuzione di S finché <espressione> risulta falsa; ovvero, dopo una esecuzione di S, la stessa verrà ripetuta se <espressione> è vera

•la sequenza S viene eseguita almeno una volta

•dal ciclo si esce con <espressione> falsa

Strutture Ciclo

Ciclo a condizione finale S0;

do S1 while (E);

S2;

le possibili sequenze sono:

S0 S1 S2 S0 S1 S1 S2 S0 S1 S1 S1 S2 ...

la struttura è 1 in / 1 out NB: nel linguaggio C per il ciclo a condizione finale esiste solo la struttura do-while

S0

E falso vero

S2 S1

(14)

………

int x=3;

do

write("%d",x);

x=x+1;

while(x<7) write(”FINE”);

………

Esempio

3 ³

si

4 ⁴

si

5 ⁵

si 6

6

x<7

x write("%d",x)

FINE

no 7

x=3

x<7 falso vero

write(”FINE”) write("%d",x)

x=x+1;

………

int x=7;

do

write("%d",x);

x=x+1;

while(x<7) write(”FINE”);

………

Esempio

7 7

x<7

x write("%d\n",x)

x=7

x<7 falso vero

write(”FINE”) write("%d\n",x)

x=x+1;

7 no FINE

(15)

… Errori frequenti e convergenza del ciclo ...

• anche per il do-while (repeat-until) c’è il rischio che un errato uso della struttura porti verso infinite ripetizioni

• problemi di convergenza analoghi a quelli riscontrati per il costrutto while ... ma nel do-while (repeat-until)

l’espressione condizionale viene valutata alla fine e non all’inizio del ciclo

• assicurarsi, in prima istanza, che nel corpo del do- while venga alterato il valore di almeno una delle informazioni coinvolte in <espressione>

• assicurarsi, in ogni caso, che in un numero finito di iterazioni <espressione> diventi falsa

Strutture Ciclo

C - Strutture di controllo

do {

<istruzioni>;

}

while <condizione>;

Cicli iterativi

L’esecuzione di <Istruzione/i> sarà ripetuta se <condizione> è vera

N.B. < condizione> è un’espressione di tipo intero (in C non esiste il tipo logico) ed essa è vera se ha un valore diverso da zero

a condizione finale do

<istruzione>;

while <condizione>;

ripeti l’esecuzione di S finché

<espressione> risulta falsa; ovvero, dopo una esecuzione di S, la stessa verrà ripetuta se

<espressione> è vera

(16)

main () {

int Num;

scanf(“%d” , &Num);

do

Num=Num+10;

while (Num <=100);

printf ( ”Numero= %d \n”, Num);

}

Esempio Ciclo do … while

Esempio Analisi e Specifica

Definizione del problema: fornito in input un numero intero dire quante volte esso è presente in una sequenza di numeri interi, terminante con il numero 0

Definizione dei dati del problema:

I: il numero intero da cercare; un numero intero della sequenza

Pi: il numero zero termina la sequenza; il numero da cercare è diverso da zero

U: il numero di volte per cui il numero da cercare è nella sequenza

Pu: il numero di volte non può essere negativo

(17)

Esempio

Num numero intero della sequenza INT Cerca numero da cercare INT

Volte Il numero di presenze di Cerca INT nella sequenza

Tabella delle variabili di ingresso

Esempio

Progettazione

• Si ripete a leggere il valore del numero da cercare nella sequenza fin quando esso è diverso da zero;

• è letto un numero della sequenza di interi;

• si confronta il numero letto con quello da cercare

• se essi sono uguali si incrementa di una unità il contatore delle presenze del numero nella sequenza

• si continua dal secondo punto fino all’immissione dello zero

• si stampa il valore del contatore delle presenze del numero nella sequenza

(18)

Esempio - il programma C

main () {

// trova e conta in sequenza int Num, Cerca, Volte;

do

{ printf("immetti il numero da cercare \n”);

scanf(“%d”, &Cerca);

}

while (Cerca==0);

Volte=0;

do

{ printf ( "immetti un numero della sequenza \n”);

scanf(“%d”, &Num);

if (Num==Cerca) Volte=Volte+1;

}

while (Num!=0);

printf ("Numero %d presente %d volte \n", Cerca, Volte);

}

Esempio - il programma C

(19)

do { S1;

}

while (<espressione>);

Riepilogo strutture do-while e while - C

.... esempio:

do {

scanf((“%d”, &Num);

}

while (Num!=0);

while (<espressione>) {

S1;

}

.... esempio:

while (Num < 10) {

Num++;

}

Relazione tra while e do-while ...

S1;

}

.... è equivalente a:

if (<espressione>) do {

S1;

}

while (Num < 10) {

Num++;

}

if (Num < 10) do {

Num++;

}

while (Num < 10);

.... con notazione C: .... Esempio in C:

(20)

do { S1;

}

Relazione tra do-while e while ...

S1;

}

.... è equivalente a: .... è equivalente a:

do {

scanf (“%d”, &Num);

}

while (Num!=0);

scanf (“%d”, &Num);

scanf(“%d”, &Num);

}

.... Esempio in C:

.... con notazione C:

repeat S1;

until (<espressione>);

Relazione tra repeat-until e while ...

S1;

while ( not <espressione>) S1;

.... è equivalente a: .... è equivalente a:

repeat

a=a+1;

until (a>35);

a=a+1;

while ( a<=35) a=a+1;

.... con notazione LDP:

(21)

Relazione tra while e repeat-until ...

while (<espressione>) S1;

if (<espressione>) repeat

S1;

until (not <espressione>);

while ( x < 26) x=x+y;

if ( x < 26 ) repeat

x=x+y;

until ( x>=26 );

(22)

Strutture ripetitive

…. strutture del tipo

per N volte esegui S;

N è un intero

S è un’istruzione o una sequenza di istruzioni Strutture Ciclo

semantica:

S viene eseguita N volte prima di procedere con la esecuzione della prima istruzione successiva alla struttura

In quasi tutti i linguaggi è presente nella forma a “conteggio delle ripetizioni” (ciclo a conteggio) ...

… linguaggi diversi offrono forme diverse di tale struttura...

Ciclo a conteggio

for (<espressione1>; <condizione>; <espressione2>) S;

• <espressione1>: è l’espressione usata per inizializzare la variabile di controllo del ciclo

Conta i ‘passi’ del ciclo

• <condizione>: è l’espressione logica per verificare la terminazione del ciclo

verifica se la variabile di controllo ha raggiunto il massimo numero di ‘passi’

• <espressione2>: è l’espressione usata per determinare il passo di incremento della variabile di controllo

• S è l’istruzione, o la sequenza, che deve essere ripetuta

Strutture Ciclo - LDP

(23)

Ciclo a conteggio: un tipico formato

for (cont = inf; cont <= sup ; cont = cont + step) S;

cont, inf, sup e step sono, tipicamente, variabili di tipo intero, o comunque di un tipo ordinato;

S è la sequenza da ripetere;

step > 0 (per la convergenza del ciclo)

• se inf > sup il ciclo non viene percorso e la sequenza S non viene eseguita;

• se inf <= sup, S viene eseguita un numero di volte pari a ((sup - inf) / step) +1;

• la prima volta con cont = inf,

• la seconda con cont = inf + step,

• la terza con cont = inf + 2 * step, ...

• il ciclo termina quando cont > sup

• cont, inf, sup e step possono essere usati in S ma il loro valore non va modificato

• il valore di cont deve essere ridefinito se la variabile viene usata dopo il ciclo

Strutture Ciclo

S0;

for (cont = inf; cont <= sup ; cont = cont + step) S1;

S2;

la sequenza è ripetuta ((3-1)/1)+1 = 3 volte la possibile sequenza è:

S0 S1 S1 S1 S2

for (cont = 1; cont <= 3 ; cont = cont + 1) S1;

Se inf=1; sup=3; step=1 Cont=inf

S2 Cont<=sup

vero

falso

S1 S0

Cont=cont+step

(24)

Ciclo a conteggio: un altro tipico formato

for (cont = inf; cont >= sup ; cont = cont - step) S;

cont, inf, sup e step sono, tipicamente, variabili di tipo intero, o comunque di un tipo ordinato;

S è la sequenza da ripetere;

step > 0 (per la convergenza del ciclo)

• se inf < sup il ciclo non viene percorso e la sequenza S non viene eseguita;

• se inf =

>

sup, S viene eseguita un numero di volte pari a (|(sup - inf)| / step) +1;

• la prima volta con cont = inf,

• la seconda con cont = inf - step,

• la terza con cont = inf – (2 * step), ...

• il ciclo termina quando cont < sup

Strutture Ciclo

Esempio: for (cont = 4; cont >= 1 ; cont = cont - 1) S1;

C - Strutture di controllo

Ciclo ripetitivo (a conteggio)

for (<espressione1>; <condizione>; <espressione2>) <istruzione>;

for (<espressione1>; <condizione>; <espressione2>) {

<istruzioni>;

}

<espressione1>: è l’espressione usata per inizializzare la variabile di controllo del ciclo

<condizione>: è l’espressione logica per verificare la terminazione del ciclo

<espressione2>: è l’espressione usata per determinare il passo di incremento della variabile di controllo

Es:

for (i=1; i<100; i++) printf(“%d “, i);

(25)

49 Elementi di Informatica

Prof. G. A. Di Lucca - Univ. del Sannio

main () {

int Num, i;

scanf(“%d” , &Num);

for (i=1;i<=10;i++)

printf ( “%d \n”, Num*i);

}

Esempio Ciclo for

x<=5

x printf("%d\n",x)

{………

int x;

for (x=1; x<=5; x++) printf("%d\n",x);

printf(”FINE”);

………

}

Esempio

x=1

x++

x<=5 vero

falso

printf("%d\n",x)

printf(”FINE”)

si

1 ₁

si

3 ³

si

2 ₂

si

4 ⁴

si

5 ⁵

no

6 ^FINE

(26)

X > 1

x printf("%d\n",x)

51

{………

int x;

for (x=5; x > 1; x--) printf("%d\n",x);

printf(”FINE”);

………

}

Esempio

X=5

X-- X>1 vero

falso

printf("%d\n",x)

printf(”FINE”)

si ₅

si

3 ³

4 si ⁴

si

2 ²

no

1 ^FINE

5

for (init; test; step) {

S1;

}

Relazione tra cicli for e while ...

for (i = 1; i<10; i++) {

printf("%d\n",i);

}

init;

while (test) {

S1;

step;

}

.... è equivalente a:

i=1;

while (i<10) {

printf("%d\n",i);