Pensare da informatico/Imparare a programmare: differenze tra le versioni
Contenuto cancellato Contenuto aggiunto
Riga 52:
== Il primo programma ==
Per tradizione il primo programma scritto in un nuovo linguaggio è chiamato "[[w:Hello World|Hello, World!]]" perché tutto ciò che fa è scrivere le parole ''Hello, World!'' a video e nient'altro. In Python questo programma è scritto così:
<source lang="python">
Line 59 ⟶ 60:
Alcune persone giudicano la qualità di un [[w:linguaggio di programmazione|linguaggio di programmazione]] dalla semplicità del programma "Hello, World!": da questo punto di vista [[w:Python|Python]] sembra essere quanto di meglio sia realizzabile.
== Cos'è un programma? ==
Un '''programma''' è una sequenza di istruzioni che specificano come effettuare una elaborazione. L'elaborazione può essere sia di tipo matematico (per esempio la soluzione di un sistema di equazioni o il calcolo delle radici di un polinomio) che simbolico (per esempio la ricerca e sostituzione di un testo in un documento).
I dettagli sono diversi per ciascun linguaggio di programmazione, ma un piccolo gruppo di istruzioni è praticamente comune a tutti:
* '''input:''' ricezione di dati da tastiera, da file o da altro dispositivo.
* '''output:''' scrittura di dati su video, su file o trasmissione ad altro dispositivo.
* '''matematiche:''' esecuzione di semplici operazioni matematiche, quali l'addizione e la sottrazione.
* '''condizionali:''' controllo di alcune condizioni ed esecuzione della sequenza di istruzioni appropriata.
* '''ripetizione:''' ripetizione di un'azione, di solito con qualche variazione.
Che ci si creda o meno, questo è più o meno tutto quello che c'è. Ogni programma che hai usato per quanto complesso possa sembrare (anche il tuo videogioco preferito) è costituito da istruzioni che assomigliano a queste. Possiamo affermare che la programmazione altro non è che la suddivisione di un compito grande e complesso in una serie di sotto-compiti via via più piccoli, finché questi sono sufficientemente semplici da essere eseguiti da una di queste istruzioni fondamentali.
Questo concetto può sembrare un po' vago, ma lo riprenderemo quando parleremo di '''[[w:algoritmo|algoritmi]]'''.
== Cos'è il debug? ==
La programmazione è un processo complesso e dato che esso è fatto da esseri umani spesso comporta errori. Per ragioni bizzarre gli errori di programmazione sono chiamati '''[[w:bug|bug]]''' ed il processo della loro ricerca e correzione è chiamato '''[[w:debug|debug]]'''.
Sono tre i tipi di errore nei quali si incorre durante la programmazione: gli errori di sintassi, gli errori in esecuzione e gli errori di semantica. È utile distinguerli per poterli individuare più velocemente.
=== Errori di sintassi ===
Python può eseguire un programma solo se il programma è sintatticamente corretto, altrimenti l'elaborazione fallisce e l'interprete ritorna un messaggio d'errore. La '''sintassi''' si riferisce alla struttura di un programma e alle regole concernenti la sua struttura. In italiano, per fare un esempio, una frase deve iniziare con una lettera maiuscola e terminare con un punto. ''questa frase contiene un '''errore di sintassi'''''. ''E anche questa''
Per la maggior parte dei lettori qualche errore di sintassi non è un problema significativo, tanto che possiamo leggere le poesie di [[w:Edward Estlin Cummings|E.E.Cummings]] (prive di punteggiatura) senza "messaggi d'errore". Python non è così permissivo: se c'è un singolo errore di sintassi da qualche parte nel programma Python stamperà un messaggio d'errore e ne interromperà l'esecuzione, rendendo impossibile proseguire. Durante le prime settimane della tua carriera di programmatore probabilmente passerai molto tempo a ricercare errori di sintassi. Via via che acquisirai esperienza questi si faranno meno numerosi e sarà sempre più facile rintracciarli.
=== Errori in esecuzione ===
Il secondo tipo di errore è l''''errore in esecuzione''' (o "runtime"), così chiamato perché l'errore non appare finché il programma non è eseguito. Questi errori sono anche chiamati eccezioni perché indicano che è accaduto qualcosa di eccezionale nel corso dell'esecuzione (per esempio si è cercato di dividere un numero per zero).
Gli errori in esecuzione sono rari nei semplici programmi che vedrai nei primissimi capitoli, così potrebbe passare un po' di tempo prima che tu ne incontri uno.
=== Errori di semantica ===
Il terzo tipo di errore è l''''errore di semantica'''. Se c'è un errore di semantica il programma verrà eseguito senza problemi nel senso che il computer non genererà messaggi d'errore durante l'esecuzione, ma il risultato non sarà ciò che ci si aspettava. Sarà qualcosa di diverso, e questo qualcosa è esattamente ciò che è stato detto di fare al computer.
Il problema sta nel fatto che il programma che è stato scritto non è quello che si desiderava scrivere: il significato del programma (la sua semantica) è sbagliato. L'identificazione degli errori di semantica è un processo complesso perché richiede di lavorare in modo inconsueto, guardando i risultati dell'esecuzione e cercando di capire cosa il programma ha fatto di sbagliato per ottenerli.
=== Debug sperimentale ===
Una delle più importanti abilità che acquisirai è la capacità di effettuare il debug (o "rimozione degli errori"). Sebbene questo possa essere un processo frustrante è anche una delle parti più intellettualmente vivaci, stimolanti ed interessanti della programmazione.
In un certo senso il debug può essere paragonato al lavoro investigativo. Sei messo di fronte agli indizi e devi ricostruire i processi e gli eventi che hanno portato ai risultati che hai ottenuto.
Il debug è una scienza sperimentale: dopo che hai avuto un'idea di ciò che può essere andato storto, modifichi il programma e lo provi ancora. Se la tua ipotesi era corretta allora puoi predire il risultato della modifica e puoi avvicinarti di un ulteriore passo all'avere un programma funzionante. Se la tua ipotesi era sbagliata devi ricercarne un'altra. Come disse [[w:Sherlock Holmes|Sherlock Holmes]] "Quando hai eliminato l'impossibile ciò che rimane, per quanto improbabile, deve essere la verità" ([[w:Arthur Conan Doyle|A.Conan Doyle]], ''Il segno dei quattro'')
Per qualcuno la programmazione e il debug sono la stessa cosa, intendendo con questo che la programmazione è un processo di rimozione di errori finché il programma fa ciò che ci si aspetta. L'idea è che si dovrebbe partire da un programma che fa qualcosa e facendo piccole modifiche ed eliminando gli errori man mano che si procede si dovrebbe avere in ogni momento un programma funzionante sempre più completo.
Linux, per fare un esempio, è un sistema operativo che contiene migliaia di righe di codice, ma esso è nato come un semplice programma che Linus Torvalds usò per esplorare il chip [[w:Intel 80386|80386 Intel]]. Secondo Larry Greenfields, "uno dei progetti iniziali di Linus era un programma che doveva cambiare una riga di AAAA in BBBB e viceversa. Questo in seguito diventò Linux." (''The Linux Users<nowiki>'</nowiki> Guide'' Beta Version 1)
I capitoli successivi ti forniranno ulteriori suggerimenti sia per quanto riguarda il debug che per altre pratiche di programmazione.
== Linguaggi formali e naturali ==
I '''linguaggi naturali''' sono le lingue parlate, tipo l'inglese, l'italiano, lo spagnolo. Non sono stati "progettati" da qualcuno e anche se è stato imposto un certo ordine nel loro sviluppo si sono evoluti naturalmente.
I '''linguaggi formali''' sono linguaggi progettati per specifiche applicazioni.
Per fare qualche esempio, la notazione matematica è un linguaggio formale particolarmente indicato ad esprimere relazioni tra numeri e simboli; i chimici usano un linguaggio formale per rappresentare la struttura delle molecole; cosa più importante dal nostro punto di vista, i linguaggi di programmazione sono linguaggi formali che sono stati progettati per esprimere elaborazioni.
I linguaggi formali tendono ad essere piuttosto rigidi per quanto riguarda la sintassi: 3+3=6 è una dichiarazione matematica sintatticamente corretta, mentre 3=div6$ non lo è. H2O è un simbolo chimico sintatticamente corretto contrariamente a <tt>2</tt>Zz.
Le regole sintattiche si possono dividere in due categorie: la prima riguarda i '''[[w:Token (informatica)|token]]''', la seconda la '''struttura'''. I token sono gli elementi di base del linguaggio (quali possono essere le parole in letteratura, i numeri in matematica e gli elementi chimici in chimica). Uno dei problemi con 3=div6$ è che $ non è un token valido in matematica; <tt>2</tt>Zz non è valido perché nessun elemento chimico è identificato dal simbolo Zz.
Il secondo tipo di regola riguarda la struttura della dichiarazione, cioè il modo in cui i token sono disposti. La dichiarazione 3=div6$ è strutturalmente non valida perché un segno div non può essere posto immediatamente dopo un segno =. Allo stesso modo l'indice nelle formule chimiche deve essere indicato dopo il simbolo dell'elementi chimico, non prima, e quindi l'espressione <sub>2</sub>Zz non è valida.
<blockquote>Come esercizio crea quella che può sembrare una frase in italiano con dei token non riconoscibili. Poi scrivi un'altra frase con tutti i token validi ma con una struttura non valida.</blockquote>
Quando leggi una frase in italiano o una dichiarazione in un linguaggio formale devi capire quale sia la struttura della dichiarazione. Questo processo (chiamato '''[[w:parsing|parsing]]) in un linguaggio naturale viene realizzato in modo inconscio e spesso non ci si rende conto della sua intrinseca complessità.
Per esempio, quando senti la frase "La scarpa è caduta", capisci che "la scarpa" è il soggetto e che "è caduta" è il verbo. Quando hai analizzato la frase puoi capire cosa essa significa (cioè la semantica della frase). Partendo dal presupposto che tu sappia cosa sia una "scarpa" e cosa significhi "cadere" riesci a comprendere il significato generale della frase.
Anche se i linguaggi formali e quelli naturali condividono molte caratteristiche (token, struttura, sintassi e semantica) ci sono tuttavia molte differenze:
; Ambiguità : i linguaggi naturali ne sono pieni ed il significato viene ottenuto anche grazie ad indizi ricavati dal contesto. I linguaggi formali sono progettati per essere completamente non ambigui e ciò significa che ciascuna dichiarazione ha esattamente un significato, indipendente dal contesto.
; Ridondanza : per evitare l'ambiguità e ridurre le incomprensioni i linguaggi naturali impiegano molta ridondanza. I linguaggi formali sono meno ridondanti e più concisi.
; Letteralità : i linguaggi naturali fanno uso di paragoni e metafore, e possiamo parlare in termini astratti intuendo immediatamente che ciò che sentiamo ha un significato simbolico. I linguaggi formali invece esprimono esattamente ciò che dicono.
Anche se siamo cresciuti apprendendo un linguaggio naturale, la nostra lingua madre, spesso abbiamo difficoltà ad adattarci ai linguaggi formali. In un certo senso la differenza tra linguaggi naturali e formali è come quella esistente tra poesia e prosa, ma in misura decisamente più evidente:
; Poesia : le parole sono usate tanto per il loro suono che per il loro significato, e la poesia nel suo complesso crea un effetto o una risposta emotiva. L'ambiguità è non solo frequente, ma spesso addirittura cercata.
; Prosa : il significato delle parole è estremamente importante, con la struttura che contribuisce a fornire maggior significato. La prosa può essere soggetta ad analisi più facilmente della poesia, ma può risultare ancora ambigua.
; Programmi : il significato di un programma per computer è non ambiguo e assolutamente letterale, può essere compreso nella sua interezza con l'analisi dei token e della struttura.
Qui sono esposti alcuni suggerimenti per la lettura di programmi e di altri linguaggi formali.
* Ricorda che i linguaggi formali sono molto più ricchi di significato dei linguaggi naturali, così è necessario più tempo per leggerli e comprenderli.
* La struttura dei linguaggi formali è molto importante e solitamente non è una buona idea leggerli dall'alto in basso, da sinistra a destra, come avviene per un testo letterario: impara ad analizzare il programma nella tua testa, identificandone i token ed interpretandone la struttura.
* I dettagli sono importanti: piccole cose come errori di ortografia e cattiva punteggiatura sono spesso trascurabili nei linguaggi naturali, ma possono fare una gran differenza in quelli formali.
== Glossario ==
| |||