Fondamenti di informatica

Indice

• Introduzione ............................................................................................................................ 6
• Architettura di un elaboratore ................................................................................ 6
• Rappresentazione e codifica ....................................................................................... 11
• Rappresentazione di immagini ................................................................................. 12
• Rappresentazione dell’informazione (numeri) ................................................ 13
• Rappresentazione di numeri naturali ................................................................ 13
• Rappresentazione di numeri interi ...................................................................... 15
• Rappresentazione di numeri reali ........................................................................ 17
• Il software .............................................................................................................................. 18
• Algoritmi e progetti ........................................................................................................ 19
• Linguaggi ................................................................................................................................. 20
• Boole ........................................................................................................................................... 20
• Intro Python .......................................................................................................................... 20
• Hardware e software ................................................................................................... 20
• Algoritmi ............................................................................................................................. 21
• Primi passi ............................................................................................................................. 21
• Numeri e stringhe ............................................................................................................... 22
• Variabili ................................................................................................................................ 22
• Aritmetica ........................................................................................................................... 25
• Funzioni matematiche .................................................................................................. 25
• Stringhe ................................................................................................................................ 27
• Input e output .................................................................................................................... 30
• Grafica ................................................................................................................................... 32
• Decisioni (if, else, elif) ...................................................................................................... 34
• “if” statement ...................................................................................................................... 34
• Operatori relazionali ................................................................................................. 36
• Rami annidati ...................................................................................................................... 38
• Alternativa multipla .................................................................................................... 41
• “elif” statement ................................................................................................................... 41
• Uso dei diagrammi di flusso per sviluppare e perfezionare gli algoritmi ............................................................................................................................. 42
• Creazione di casi di test ............................................................................................. 43
• Variabili e operatori booleani ............................................................................... 43
• Analisi di stringhe .......................................................................................................... 44
• Convalida dell'ingresso ............................................................................................. 46
• Cicli (while, for) .................................................................................................................. 47
• Il ciclo “while” ..................................................................................................................... 47
• Valori sentinella ............................................................................................................ 50
• Algoritmi di loop comuni........................................................................................... 51
• Somma e valore medio ........................................................................................................... 51
• Conteggio delle uguaglianze (ad esempio, numeri negativi) ................................................ 52
• Metodo per convalidare gli input forniti ............................................................................... 52
• Massimo .................................................................................................................................. 53
• Minimo .................................................................................................................................... 53
• Trovare due valori uguali inseriti consecutivamente............................................................ 54
• Il ciclo “for” ......................................................................................................................... 54
• Cicli annidati (loop all’interno di loop) .......................................................... 56
• Elaborazione delle stringhe ................................................................................. 58
• Conteggio delle uguaglianze .................................................................................................. 58
• Ricerca delle corrispondenze ................................................................................................. 59
• Funzioni ..................................................................................................................................... 60
• Funzioni come scatole nere ..................................................................................... 60
• Implementazione e test delle funzioni ............................................................ 61
• La funzione “main” ................................................................................................................ 63
• Valori di ritorno ............................................................................................................. 64
• Funzioni senza valori di ritorno ........................................................................... 65
• Ambito variabile .............................................................................................................. 68
• Costruire un kit di strumenti ................................................................................. 70
• Funzioni ricorsive .......................................................................................................... 70
• Liste ............................................................................................................................................. 71
• Proprietà di base delle liste ................................................................................... 71
• Creare una lista ...................................................................................................................... 71
• Accesso agli elementi dell'elenco ........................................................................................... 72
• Liste vs Stringhe ..................................................................................................................... 72
• Determinazione della lunghezza dell'elenco ......................................................................... 73
• Utilizzo delle parentesi quadre .............................................................................................. 73
• Eseguire un loop sui valori dell'indice................................................................................... 73
• Riferimenti di lista ................................................................................................................. 74
• Liste “alias” ............................................................................................................................ 74
• Modifica degli elenchi con alias ............................................................................................. 74
• Pedici negativi......................................................................................................................... 75
• Operazioni con una lista............................................................................................. 75
• Aggiunta di elementi .............................................................................................................. 75
• Trovare un elemento .............................................................................................................. 76
• Rimozione di un elemento ...................................................................................................... 76
• Unione di due liste .................................................................................................................. 77
• Replica .................................................................................................................................... 77
• Somma, massimo, minimo ..................................................................................................... 77
• Ordinamento .......................................................................................................................... 78
• Copiare gli elenchi .................................................................................................................. 78
• Dividere una lista ................................................................................................................... 78
• Algoritmi più comuni per l’elaborazione di una lista ............................ 80
• Compilazione di una lista....................................................................................................... 80
• Combinazione di elementi della lista ..................................................................................... 80
• Separatori di elementi ............................................................................................................ 81
• Massimo e minimo ................................................................................................................. 81
• Ricerca lineare ........................................................................................................................ 82
• Raccolta e conteggio delle corrispondenze ............................................................................ 82
• Rimozione delle corrispondenze ............................................................................................ 83
• Scambio delle posizioni tra gli elementi di una lista ............................................................. 83
• Ingresso di lettura .................................................................................................................. 84
• Esempio: algoritmo che ricerca il valore massimo tra i valori inseriti dall’utente ............. 84
• Operazioni integrate per le liste ............................................................................................ 85
• Utilizzo delle liste con le funzioni ................................................................... 85
• Tuple ....................................................................................................................................... 87
• Esempio: l’algoritmo calcola il punteggio finale del quiz di uno studente viene calcolato sommando tutti i punteggi tranne i due più bassi. ............................................................... 88
• Tabelle di dati ................................................................................................................... 90
• Eccezioni e file ..................................................................................................................... 94
• Lettura e scrittura di file di testo..................................................................... 94
• Esempio: il codice leggere i valori memorizzati riga per riga in un file e li scrive in un nuovo file di output, allineati in una colonna e seguiti dal valore totale e dal valore medio................................................................................................................................................. 95
• Input e output di testo ................................................................................................. 97
• Argomenti della riga di comando ...................................................................... 104
• Esempio di elaborazione di file di testo ........................................................ 104
• Gestione delle eccezioni ......................................................................................... 107
• Gestione degli errori di input .............................................................................. 112
• Gestione degli errori di input: main() ............................................................. 112
• Gestione degli errori di input: readFile() ........................................................ 112
• Gestione degli errori di input: readFile() ........................................................ 113
• Sommario ............................................................................................................................ 116
• Ingresso/uscita file ................................................................................................................ 116
• Elaborazione di file di testo ................................................................................................. 116
• Argomenti della riga di comando ........................................................................................ 116
• Eccezioni ............................................................................................................................... 116
• NumPy ........................................................................................................................................ 116
• Arrays ................................................................................................................................... 117
• Creazione Arrays .................................................................................................................. 117
• Insiemi e dizionari ............................................................................................................. 120
• Insiemi ................................................................................................................................... 120
• Operazioni sugli insiemi ....................................................................................................... 121
• Esempio: conteggio delle parole uniche .............................................................................. 127
• Dizionari ............................................................................................................................. 128
• Operazioni sui dizionari ....................................................................................................... 129
• Moduli .................................................................................................................................. 133
• Byte-compilazione ................................................................................................................ 136
• Package ................................................................................................................................. 136
• Classi......................................................................................................................................... 137
• Classi Python ................................................................................................................... 138
• Interfacce ......................................................................................................................... 138
• Implementazione e utilizzo di una classe semplice ................................ 139
• Variabili d'istanza ........................................................................................................ 139
• Metodi di classe ............................................................................................................. 139
• Esempio di incapsulamento ..................................................................................... 140
• Progettazione di una classe .................................................................................. 140
• Metodi di accesso e metodi mutatori ............................................................... 141
• Costruttori ...................................................................................................................... 143
• Costruttori: Self ................................................................................................................... 144
• Metodi di istanza ........................................................................................................... 145
• Richiamo di un metodo all'interno di un altro ................................................................... 146
• Variabili di classe ......................................................................................................... 147

Introduzione

• Microcontrollori: applicazioni più semplici, ad esempio un microonde
• Microprocessori: applicazioni più complesse, ad esempio un termoscanner

L’informatica (“infor” = gestione dell’informazione, “matica” = in modo automatico) è la scienza della rappresentazione e dell’elaborazione dell’informazione. Il computer è uno strumento adatto a compiere queste operazioni.

Alcune aree disciplinari dell’informatica sono: algoritmi e strutture dati, architettura dei calcolatori, sistemi operativi e reti, linguaggi di programmazione.

Il computer, o anche detto elaboratore elettronico, è uno strumento in grado di eseguire insiemi di azioni elementari (“mosse”), le quali vengono eseguite su oggetti (dati) per produrre altri oggetti (risultati). L’esecuzione di mos