Benvenuti, giovani studenti! Oggi impareremo le strutture di controllo nella programmazione informatica. Le strutture di controllo sono come i segnali stradali per un programma. Gli indicano la direzione da seguire e cosa fare dopo. Proprio come voi seguite le regole a casa o a scuola, un computer segue le strutture di controllo quando esegue un programma.
Una struttura di controllo è un insieme di istruzioni che indica a un computer come scegliere tra diverse fasi durante l'esecuzione di un programma. Decide se il computer deve continuare nello stesso ordine o prendere una decisione diversa.
Immagina di seguire una ricetta. La ricetta ti spiega ogni passaggio: prima, mescola la farina e l'acqua; poi, aggiungi un uovo; poi, mescola; e infine, inforna il composto. In un computer, le strutture di controllo funzionano in modo simile. Aiutano il computer a capire quale istruzione seguire e quale decisione prendere quando ci sono delle alternative.
Esistono tre tipi principali di strutture di controllo che imparerai oggi. Sono:
Le strutture di controllo sequenziale dicono al computer di seguire le istruzioni una dopo l'altra in un ordine fisso. Nel controllo sequenziale non c'è processo decisionale. Ogni passaggio avviene in sequenza, proprio come quando si seguono semplici istruzioni.
Ad esempio, pensa alla tua routine mattutina quotidiana:
Ogni attività si svolge una dopo l'altra in un ordine chiaro. In programmazione, questo si chiama esecuzione sequenziale . Il computer legge la prima istruzione, poi la seconda e infine la terza.
Se pensiamo a un semplice pseudo-programma per preparare un panino, potrebbe apparire così:
Fase 1: Prendi due fette di pane.
Fase 2: Spalmare il burro su una fetta.
Fase 3: Disporre il formaggio sopra il burro.
Fase 4: Unisci le due fette. Buon appetito!
Proprio come prepari un panino, il computer esegue le istruzioni una alla volta.
Le strutture di controllo della selezione consentono al computer di fare delle scelte. Funzionano come un bivio o un libro "scegli la tua avventura". Il computer esamina una condizione o una regola e poi decide quale percorso seguire.
Ad esempio, pensa a cosa indossare al mattino. Potresti decidere: "Se piove, indosserò un impermeabile. Se c'è il sole, indosserò una maglietta". Questa è una decisione che ti aiuta a essere preparato alle condizioni meteorologiche. Nella programmazione, il computer usa le istruzioni if , else if ed else per prendere decisioni.
Un semplice esempio di codice in linguaggio semplice è il seguente:
Se piove, allora scrivi "Prendi un ombrello".
Altrimenti , stampa "Non serve l'ombrello".
Questo significa: se la condizione (piovere) è vera, allora esegui l'azione (prendere un ombrello). Altrimenti, esegui l'altra azione.
Facciamo un altro esempio. Immagina di giocare a un gioco e che ci sia una regola che dice: "Se fai 10 punti, vinci!". Questa regola è come una struttura di controllo di selezione. Il gioco controlla se i tuoi punti sono pari a 10. In caso affermativo, ti dichiara vincitore. In caso negativo, continua a giocare.
Le strutture di selezione aiutano i computer a gestire decisioni che hanno solo poche risposte possibili. Dicono al computer: "Fai questo se è vero, e se non lo è, fai qualcos'altro".
Le strutture di controllo iterativo indicano al computer di ripetere un'azione ripetutamente. Questo è noto come looping o azioni ripetute. Quando è necessario ripetere un'attività più volte, si utilizza l'iterazione.
Pensa a quando conti il numero di mele in un cesto. Potresti contare: 1, 2, 3, 4, 5 e così via. Inizi da un numero e continui a contare fino a raggiungere la fine. È simile al modo in cui un computer usa i cicli.
Esistono due tipi comuni di cicli nella programmazione:
Un ciclo for si usa quando si sa quante volte si vuole ripetere qualcosa. Ad esempio, se si vuole cantare la stessa riga di una canzone 5 volte, si può usare un ciclo for:
Per (contare da 1 a 5) cantare la frase: "Buon compleanno!"
Il computer mostrerà "Buon compleanno!" cinque volte perché ripete il passaggio 5 volte.
Un ciclo while viene utilizzato quando il computer deve ripetere qualcosa finché una condizione è vera. Ad esempio, se si sta gonfiando un palloncino, si potrebbe continuare a soffiare finché il palloncino non è abbastanza grande. La regola potrebbe essere: "Finché il palloncino non è grande, continua a soffiarci dentro".
È come dire: finché (il palloncino è piccolo), continua a soffiare. Quando il palloncino diventa abbastanza grande, interrompi il ciclo.
Ecco un altro semplice esempio che utilizza l'idea del ciclo: immagina di amare battere le mani. Decidi di battere le mani finché non le hai battute 10 volte. Potresti dire: Ripeti "Batti" 10 volte. In un programma, il computer conterà ogni battito e si fermerà quando avrà raggiunto 10 battiti.
Le strutture di controllo sono molto importanti nella programmazione. Aiutano a organizzare le attività di un programma affinché funzioni correttamente. Senza di esse, un computer non saprebbe come prendere decisioni o ripetere azioni.
Ecco alcuni motivi per cui le strutture di controllo sono fondamentali:
Diamo un'occhiata ad alcuni esempi tratti dalla vita quotidiana che rispecchiano le strutture di controllo nella programmazione.
Esempio di controllo sequenziale:
Immagina di prepararti per andare a scuola. Prima ti svegli. Poi ti lavi la faccia. Poi ti vesti. Infine, fai colazione. Questa è una sequenza di azioni che esegui una dopo l'altra. Nella programmazione informatica, il controllo sequenziale si usa quando ogni istruzione viene eseguita senza condizioni.
Esempio di controllo della selezione:
Considera la decisione che prendi quando scegli i tuoi vestiti. Se fa freddo, indossi un maglione caldo. Se fa caldo, indossi una maglietta. Questo processo decisionale è simile a quello con cui un computer usa un'istruzione "se". Il computer controlla il meteo (la condizione) e poi sceglie l'opzione di abbigliamento giusta (l'azione).
Esempio di controllo dell'iterazione:
Immagina di svolgere un compito, come mettere via i giocattoli. Potresti averne molti da raccogliere. Invece di pensare a ogni giocattolo uno alla volta, ripeti semplicemente la stessa azione: prendi un giocattolo, lo metti nella scatola e passi al giocattolo successivo finché non li hai raccolti tutti. Questa è un'azione ripetitiva, proprio come un ciclo nella programmazione.
A volte, le strutture di controllo possono essere inserite l'una dentro l'altra. Questa è chiamata struttura di controllo annidata . Si verifica quando una decisione o un ciclo si trova all'interno di un altro. Immagina un gioco in cui fai delle scelte in più fasi. Ad esempio, potresti prima decidere se andare a sinistra o a destra. Se scegli sinistra, potresti poi trovarti di fronte a un'altra scelta: "Salire la collina o girarci intorno?". Ogni scelta è una piccola decisione, e le decisioni sono annidate una dopo l'altra.
Nella programmazione, l'annidamento consente al computer di gestire compiti più complessi. Anche un semplice gioco o un'applicazione può avere diversi livelli di decisioni e cicli. Quando questi livelli lavorano insieme, il programma può prendere decisioni più intelligenti e realizzare cose più entusiasmanti.
Ad esempio, immagina un programma che ti aiuta a pianificare un picnic. Potrebbe prima chiedere: "Il tempo è bello?". Se la risposta è sì, il programma chiederà: "Hai abbastanza cibo?". Se rispondi di nuovo sì, dirà: "Ottimo! È ora di andare a fare un picnic!". Se una delle risposte è no, suggerirà un altro piano. Questo processo decisionale nidificato aiuta il computer a comprendere meglio le tue scelte.
Quando un programma per computer viene eseguito, segue le istruzioni fornite in un ordine specifico. Pensiamo a un semplice programma che mostra un saluto sullo schermo del computer. Il programma potrebbe eseguire le seguenti operazioni:
Passaggio 1: avviare il programma.
Fase 2: controllare l'ora del giorno.
Fase 3: Se l'orario è mattutino, mostra "Buongiorno!"
Fase 4: Se è pomeriggio, mostra "Buon pomeriggio!"
Fase 5: Se è sera, mostra "Buonasera!"
Fase 6: terminare il programma.
In questo programma, la sequenza è chiara. È necessario anche decidere cosa visualizzare sullo schermo. Il computer utilizza una struttura di controllo della selezione (le istruzioni if-else ) per prendere questa decisione.
Immagina di giocare a un semplice videogioco in cui devi raccogliere monete. Il programma potrebbe utilizzare un ciclo per controllare ogni volta che raccogli una moneta. Conterà le monete man mano che le raccogli. Quando hai raccolto tutte le monete, il gioco termina. In questo caso, il ciclo è la struttura di controllo iterativo che ripete il processo di conteggio.
Le strutture di controllo non vengono utilizzate solo in esercizi scolastici o piccoli programmi. Sono utilizzate in molte applicazioni reali che vediamo ogni giorno. Ecco alcuni esempi interessanti:
Questi esempi dimostrano che le strutture di controllo sono ovunque! Contribuiscono a far funzionare i dispositivi e i programmi moderni nel modo più fluido possibile, rendendo la nostra vita più facile e divertente.
Scriviamo un semplice esempio di pseudocodice. Lo pseudocodice è un modo per pianificare programmi usando parole semplici che sembrano codice.
Esempio: un semplice strumento per prendere decisioni sugli snack
Immagina di dover decidere se mangiare una mela o una banana come spuntino. Puoi scrivere le regole in questo modo:
Se hai fame e vuoi qualcosa di dolce, scegli una mela.
Altrimenti, se hai fame e vuoi qualcosa di morbido, scegli una banana.
Altrimenti , siediti e pensa a ciò che desideri.
Questo pseudocodice dice al computer: Controlla prima se vuoi qualcosa di dolce. Se è vero, scegli una mela. Altrimenti, cerca qualcos'altro, come una banana. Se nessuna delle opzioni corrisponde, prenditi un momento per decidere.
Potrebbe essere utile pensare alle strutture di controllo come a una mappa. Immagina una semplice mappa del tesoro. La mappa ha un percorso segnato con i passi scritti in ordine. Quando arrivi a un bivio, la mappa ti indica la direzione da seguire in base a un indizio del tesoro. A volte, la mappa ti dice di seguire lo stesso percorso più volte fino a raggiungere il tesoro. Tutte queste istruzioni ti aiutano a trovare la strada giusta.
Allo stesso modo, un computer utilizza passaggi sequenziali per seguire la mappa, la selezione per scegliere il percorso corretto ai bivi e l'iterazione per ripetere le attività fino al raggiungimento di un obiettivo. Utilizzando strutture di controllo, possiamo dire a un computer esattamente come raggiungere il suo "tesoro": il risultato corretto.
Rivediamo i concetti importanti che abbiamo appreso oggi:
