INTRODUZIONEAL CORSOE PRIME NOZIONI
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FONDAMENTI DI INFORMATICA
INTRODUZIONE AL CORSO E PRIME NOZIONI
Prof. Alfredo Accattatis
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Info
• INGEGNERIA ENERGETICA/MECCANICA
• Aula 4, tranne in caso di esplicita comunicazione, p. es.
se si decide una lezione aggiuntiva e/o di “recupero”
• Ingegnere Informatico/Elettronico
• Esperienza : accademica, ditte private e pubbliche,
professione
• …Siamo (saremo) colleghi!
• Il corso in aula aggiunge, rispetto al materiale distribuito
(e quando possibile), elementi presi da esperienza “sul
campo” (mondo “reale” degli Ingegneri)
• Possibilità di lezione extra su argomenti correlati al lavoro
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Informazioni di base
• Alfredo Accattatis • [email protected]
• Ricevimento studenti (teorico!)• Quando: lunedi dopo le 18:00
• Dove: stanza 19 (piano terra), Edificio “Ingegneria dell’Informazione”
• In realtà essendo ESTERNO non ho una stanza personale in ateneo, pertanto i contatti avverranno in via telematica, e solo in casi particolarinell’aula indicata
• Alternativa “scomoda” : Roma EUR, piazza Marconi.
• Le domande andranno principalmente poste al TUTOR in via telematica oppure si fissa un incontro
TUTOR: dott. Marcello Colella
3Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis
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Stanza in dettaglio: 19, Edificio D Ing.
Informazione
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Iscrizione al corso
Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 5
❑E’ stata abilitata la sezione iscrizione al corso sulla
piattaforma DELPHI (delphi.uniroma2.it)
❑La richiedo per fini statistici e per meglio programmare il
corso: in particolare per comunicazioni, esami, dispense
esercitazioni. Importantissima se dovesse verificarsi
l’eventualità di NON poter essere a lezione. Fornite un
indirizzo VALIDO che LEGGETE altrimenti è inutile
❑Facoltativo e più veloce: se conosceteTELEGRAM
cercate il canale @FOIAA1819, utile per comunicazioni
velocissime ed invio materiali
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Dove trovare il materiale
▪ Sito ufficiale:
• Informazioni, slide
• Dispense sostituite dal libro di testo
• Gradito feedback
• http://didatticaweb.uniroma2.it
• Amici
• Forum
• Varie…
6Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis
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Premessa:
Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 7
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
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Materiale per studiare
• Slide e Libro di testo• Slide rilasciate dopo ogni lezione
• Testo: Fondamenti di Informatica (Accattatis)
• Libreria TEXMAT, Via di Tor Vergata 93/95
• Rinuncia ai diritti di autore
• Tool di programmazione:
• Matlab - http://www.mathworks.com
• Octave - http://www.gnu.org/software/octave/
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Nota: le slide non sostituiscono il libro di testo!
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Come studiare….
• Il testo in apparenza molto corposo…
• Il corso è da 6 (sei) crediti
• Soluzione:
Usate le slide come linea guida ed il
testo per «comprendere» le slide…e
quando richiesto fate gli esercizi!!
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Perché Matlab/Octave
• Matlab è più di un semplice linguaggio. Esso è un
“pacchetto”, ossia un insieme di programmi associati ad
un linguaggio di programmazione che permette di
implementare algoritmi “automatici”(come ogni linguaggio)
ma permette di andare molto oltre (esempio: simulazione
di sistemi, compilazione, grafica, etc.)
• Matlab è un linguaggio ad “alto livello”
• Permette di tradurre in pratica i concetti teorici appresi
durante le lezioni di Fondamenti di Informatica.
• Questo NON è un corso di MATLAB puro
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OCTAVE
• Octave con GUI (versione 3.8.1 e seguenti, attuale 4.2.2):
1. Sotto Linux, la versione 3.8 si trova sia su Fedora 21
che su Ubuntu 14.10 (informazioni datate).
2. Per windows/Linux si puo' scaricare da
https://www.gnu.org/software/octave/
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Esami
L’esame sarà composto da:
• Esame scritto ( DUE risposte aperte e TRE esercizi ) su tutti gli
argomenti affrontati nel corso, tranne quelli esplicitamente esclusi
(verrà detto a lezione e comunicato telematicamente)
• Rilasciati Scritti di esempio dei precedenti A.A.
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Il corso mira fornire la capacità di utilizzare il Computer in
maniera evoluta, ossia non solo come semplice strumento sul
quale eseguire programmi “preconfezionati” (Es. App) ma a
scriverne di personalizzati in funzione del problema da risolvere
(problem solving).
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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
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Il vostro background
• Sapete cosa è lo Spettro di un segnale?
• Teorema del campionamento?
• Li farete in altri corsi, in questo ne daremo un semplice
accenno al fine di comprendere meglio problematiche
generali sul software
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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 nellavostra vita professionale
• Quali computer abbiamo a disposizione?
• PC, Tablet, Smartphone….
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Il telefonino dunque è un computer. Allora non
usatelo solo per usare APP preconfezionate.
Scrivetevi il software da soli!
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Opinioni autorevoli
• Non è solo la mia opinione ma:
• Obama (US Gov.) ha detto: “Don’t Just Play on Your
Phone, Program It”
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• 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
• (Gates, Jobs, etc.) https://www.youtube.com/watch?v=nKIu9yen5nc
• (Astronauti) https://www.youtube.com/watch?v=WE2s3647awE
• Princeton University COS 126 (corso introduttivo all’Informatica)
• http://www.washingtonpost.com/blogs/the-switch/wp/2013/12/11/president-obama-talks-about-teaching-everyone-to-code-this-professor-does-it/
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L’informatica va oltre
• Ha influenzato materie apparentemente assai distanti
• Psicologia
• L’approccio cognitivista (Ulrich Neisser) poi cognitivo-
comportamentale ed HIP (Human Information
Processing). Approccio computazionale di Marr
• Sono basati su una modellizzazione del comportamento
umano basato sugli stessi paradigmi dell’Informatica e dei
Computer, che somiglia al modello di von Neumann
• La mente opera attivamente sull’informazione proveniente
dagli organi sensoriali, trasformata dal soggetto in base ai
suoi scopi, aspettative ed esperienze passate (dunque
memorizzate) => Comportamento
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L’informatica va oltre
• Psicologia della percezione
• Esempio: Visione!
• Approccio: percezione diretta
• Approccio: costruttivismo
• Due grandi scuole di pensiero
• Top-Down
• Bottom-up
• Von Neumann oppure Reti neurali
• Oltre l’approccio cognitivo: informazioni distribuite tra i
circuiti neurali
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Illusione di Ponzo
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Viso-vaso di Rubin
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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
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”Computer science is no more about computers than astronomy is abouttelescopes.” (L'informatica non riguarda i computer più di quanto
l'astronomia riguardi i telescopi)
E. Dijkstra
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Rappresentazione dell’Informazionel’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
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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.
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Come è possibile far interagire il computer con il
"mondo reale" ? Come è possibile far si che le
variabili (grandezze) del mondo esterno vengano
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
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Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 27
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
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Problem solving
L’arte di risolvere i problemi con il computer
Diamo una definizione generale di algoritmo, rappresentazione
e di esecuzione automatica
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Esempio. Un problema da risolvere.
• Cosa ci serve per risolvere il problema “astrattamente” ?• Una rappresentazione delle entità coinvolte (porta, scatola)
• Una procedura da seguire (basata sulla rappresentazione adottata) ossia
una sequenza di passi
◼ Rappresentazione
- Un modo di esprimere le informazioni rilevanti per risolvere il problema
(dunque NON TUTTE)
◼ Procedura
- Un “processo” a step (passi) da seguire per ottenere la soluzione
- In parole povere una “ricetta” ossia un algoritmo
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Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 31
Dunque una possibile rappresentazione della
scatola in centimetri è:
1) Faccia A: Altezza, Larghezza (es. 220,70)
2) Faccia B: Altezza, Larghezza (es. 220,100)
3) Faccia C: Altezza, Larghezza (es. 70,110)
Mentre per la porta (centimetri):
1) Porta: Altezza, Larghezza (210, 80)
Esempio: 220,70,220,100,70,110,210,80
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Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 32
Sono solo numeri!
Il mondo esterno è
RAPPRESENTATO tramite numeri,
memorizzati all’interno del
calcolatore
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Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 33
(1)Verifica: se (altezza(A)<altezza(porta)) e (larghezza(A)<larghezza(porta))
Se (1) è VERO ok; altrimenti verifica la faccia B (passo successivo);
(2)Verifica: se (altezza(B)<altezza(porta)) e (larghezza(B)<larghezza(porta))
Se (2) è VERO ok; altrimenti verifica faccia C (passo successivo);
(3)Verifica: se (altezza(C)<altezza(porta)) e (larghezza(C)<larghezza(porta))
Se (3) è VERO ok; altrimenti "la scatola non passa";
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Procedura “più generale” possibile
◼ Siamo interessati a procedure il più possibile generali e valide per il maggior numero possibile di casi, ossia ad algoritmi migliori
◼ La procedura appena vista vale per ogni porta e scatola?
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Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 35
(1) Verifica: se altezza(A)<altezza(porta) e larghezza(A)<larghezza(porta)
Se (1) è VERO ok; altrimenti ruota faccia A e vai al passo 2;
(2) Verifica: se altezza(A)<altezza(porta) e larghezza(A)<larghezza(porta)
Se (2) è VERO ok; altrimenti verifica faccia B;
(3..) Etc.
Algoritmo differente
Quindi: questo algoritmo vale per un numero
MAGGIORE di scatole
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Procedure “automatiche”
rappresentazione procedura
+
◼ “La scienza della rappresentazione dell’informazione ed elaborazione
automatica”. Automatico?
Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 36
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
(1)Verifica: se (altezza(A)<altezza(porta)) e (larghezza(A)<larghezza(porta))
Se (1) è VERO ok; altrimenti verifica la faccia B (passo
successivo);
(2)Verifica: se (altezza(B)<altezza(porta)) e (larghezza(B)<larghezza(porta))
Se (2) è VERO ok; altrimenti verifica faccia C (passo
successivo);
(3)Verifica: se (altezza(C)<altezza(porta)) e (larghezza(C)<larghezza(porta))
Se (3) è VERO ok; altrimenti "la scatola non passa";
220,70,220,100,70,110,210,80
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Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 37
Algoritmi
• i passi costituenti devono essere "elementari", ovvero non ulteriormente scomponibili (atomicità);
• i passi costituenti devono essere interpretabili in modo diretto e univoco dall'esecutore, sia esso umano o artificiale (non ambiguità);
• l'algoritmo deve essere composto da un numero finito di passi e richiedere una quantità finita di dati in ingresso (finitezza)
• l'esecuzione deve avere termine dopo un tempo finito (terminazione);
• l'esecuzione deve portare a un risultato univoco (effettività).
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38
Un formalismo per scrivere “algoritmi”
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”
Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis 38
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Un esempio di “algoritmo”Start
true scrivi: “soluzione banale
o non calcolabile”
End
r resto
di x/y
read m and n
x m
y n
x ≠ 0 AND y ≠ 0false
falser = 0
x y
◼ “provate” questo algoritmo con differenti coppie di numeri
y r
scrivi: “la risposta è:” y
End
true
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Sommario
• Informazioni sul corso
• Definizione di Informatica
• Problem solving
• Algoritmi
40Fondamenti di Informatica - Alfredo Accattatis