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Spiega l'algoritmo e il diagramma di flusso con esempi

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Manuela Piccola | 12/03/2021

L'algoritmo e il diagramma di flusso sono due tipi di strumenti per spiegare il processo di un programma. In questo articoloe, discutiamo le differenze tra un algoritmo e un diagramma di flusso e come creare un diagramma di flusso per illustrare visivamente l'algoritmo.

Algoritmi e diagrammi di flusso sono due strumenti diversi che sono utili per creare nuovi programmi, specialmente nella programmazione dei computer. Un algoritmo è un'analisi passo per passo del processo, mentre un diagramma di flusso spiega i passi di un programma in modo grafico.

Parte 1: Definizione di algoritmo

Scrivere un metodo logico passo dopo passo per risolvere il problema si chiama algoritmo. In altre parole, un algoritmo è una procedura per risolvere i problemi. Quando si vuole risolvere un problema matematico o informatico, questo è il primo passo del processo.

Un algoritmo include calcoli, ragionamenti ed elaborazione di dati. Gli algoritmi possono essere presentati tramite linguaggi naturali, pseudocodici, diagrammi di flusso, ecc.

algorithm and flowchart

Parte 2: Definizione di diagramma di flusso

Un diagramma di flusso è la rappresentazione grafica o pittorica di un algoritmo con l'aiuto di diversi simboli, forme e frecce per dimostrare un processo o un programma. Con gli algoritmi, possiamo capire facilmente un programma. Lo scopo principale di usare un diagramma di flusso è quello di analizzare diversi metodi. Diversi simboli standard sono applicati in un diagramma di flusso:

Scatola dei terminali - Inizio / Fine Terminal Box Figure
Ingresso / Uscita Input / Output Figure
Processo / Istruzione Process Figure
Decisione Decision Figure
Connettore / Freccia Connector Figure

I simboli qui sopra rappresentano diverse parti di un diagramma di flusso. Il processo in un diagramma di flusso può essere espresso attraverso caselle e frecce con diverse dimensioni e colori. In un diagramma di flusso, possiamo facilmente evidenziare certi elementi e le relazioni tra ogni parte.

Parte 3: Differenza tra algoritmo e diagramma di flusso

Se si paragona un diagramma di flusso a un film, allora un algoritmo è la storia di quel film. In altre parole, un algoritmo è il nucleo di un diagramma di flusso. In realtà, nel campo della programmazione dei computer, ci sono molte differenze tra l'algoritmo e il diagramma di flusso per quanto riguarda vari aspetti, come l'accuratezza, il modo in cui vengono visualizzati e il modo in cui le persone li percepiscono. Qui sotto c'è una tabella che illustra le differenze tra loro in dettaglio.

Algoritmo Diagramma di flusso
È una procedura per risolvere i problemi. È una rappresentazione grafica di un processo.
Il processo è mostrato con istruzioni passo dopo passo. Il processo è mostrato in un diagramma informativo blocco per blocco.
È complesso e difficile da capire. È intuitivo e facile da capire.
È conveniente per il debug degli errori. È difficile fare il debug degli errori.
La soluzione è mostrata in linguaggio naturale. La soluzione è mostrata in formato grafico.
È un po' più facile risolvere problemi complessi. È difficile risolvere un problema complesso.
Ci vuole più tempo creare un algoritmo. Ci vuole meno tempo creare un diagramma di flusso.



Parte 4: Tipi di algoritmo

Non è sorprendente che gli algoritmi siano ampiamente utilizzati nella programmazione dei computer. Tuttavia, possono essere applicati per risolvere problemi matematici e anche nella vita quotidiana. Qui viene una domanda: quanti tipi di algoritmi? Secondo il Dr. Christoph Koutschan, uno scienziato informatico che lavora all'Istituto di Ricerca per il Calcolo Simbolico (RISC) in Austria, ha fatto un sondaggio per i tipi importanti di algoritmi. Come risultato, ha elencato 32 algoritmi cruciali nell'informatica. Nonostante la complessità degli algoritmi, possiamo generalmente dividere gli algoritmi in sei tipi fondamentali basati sulla loro funzione.

Types of Algorithm

Fonte immagine: www.educba.com

1. Algoritmo ricorsivo

Si riferisce a un modo di risolvere i problemi scomponendo ripetutamente il problema in sottoproblemi dello stesso tipo. L'esempio classico di utilizzo di un algoritmo ricorsivo per risolvere problemi è la Torre di Hanoi.

2. Algoritmo dividi e conquista

Tradizionalmente, l'algoritmo divide et impera consiste di due parti: 1. suddividere un problema in alcuni sottoproblemi indipendenti più piccoli dello stesso tipo; 2. trovare la soluzione finale dei problemi originali dopo aver risolto separatamente questi problemi più piccoli.

I punti chiave dell'algoritmo divide et impera sono:

  • Se si possono trovare i sottoproblemi ripetuti e la sottostruttura del loop del problema originale, si può rapidamente trasformare il problema originale in un piccolo e semplice problema.
  • Provate a suddividere l'intera soluzione in vari passi (passi diversi hanno bisogno di soluzioni diverse) per rendere il processo più facile.
  • I sottoproblemi sono facili da risolvere? Se no, il problema originale può costare molto tempo.
3. Algoritmo di programmazione dinamica

Sviluppato da Richard Bellman negli anni '50, l'algoritmo di programmazione dinamica è generalmente utilizzato per problemi di ottimizzazione. In questo tipo di algoritmo, i risultati passati sono raccolti per un uso futuro. Come l'algoritmo divide et impera, un algoritmo di programmazione dinamica semplifica un problema complesso scomponendolo in alcuni semplici sottoproblemi. Tuttavia, la differenza più significativa tra loro è che il secondo richiede la sovrapposizione di sottoproblemi, mentre il primo non ne ha bisogno.

4. Algoritmo Greedy

Questo è un altro modo di risolvere i problemi di ottimizzazione - algoritmo greedy. Si riferisce a trovare sempre la soluzione migliore in ogni passo invece di considerare l'ottimalità generale. Vale a dire, quello che ha fatto è solo un optimum locale. A causa delle limitazioni dell'algoritmo greedy, bisogna notare che la chiave per scegliere un algoritmo greedy è se considerare le conseguenze nel futuro.

5. Algoritmo di forza bruta

L'algoritmo di forza bruta è una soluzione semplice e diretta al problema, generalmente basata sulla descrizione del problema e sulla definizione del concetto coinvolto. Si può anche usare "just do it!" per descrivere la strategia della forza bruta. In breve, un algoritmo di forza bruta è considerato come uno degli algoritmi più semplici, che itera tutte le possibilità e finisce con una soluzione soddisfacente.

6. Algoritmo di backtracking

Basato su una ricerca ricorsiva depth-first, l'algoritmo di backtracking si concentra sul trovare la soluzione del problema durante il processo di ricerca simile all'enumerazione. Quando non può soddisfare la condizione, ritorna "backtracking" e prova un altro percorso. È adatto a risolvere problemi grandi e complicati, e si guadagna la reputazione di "metodo di soluzione generale". Uno dei più famosi esempi di algoritmo di backtracking è il puzzle delle otto regine.

Parte 5: Usare i diagrammi di flusso per rappresentare gli algoritmi

Ora che abbiamo imparato le definizioni di algoritmo e diagramma di flusso, come possiamo usare un diagramma di flusso per rappresentare un algoritmo? Per creare un diagramma di flusso di un algoritmo, abbiamo bisogno di usare un pratico strumento di diagrammi come EdrawMax per finire il lavoro.

EdrawMax

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Gli algoritmi sono usati principalmente per programmi matematici e informatici, mentre i diagrammi di flusso possono essere usati per descrivere tutti i tipi di processi: aziendali, educativi, personali e algoritmi. Quindi i diagrammi di flusso sono spesso usati come strumento di pianificazione del programma per organizzare visivamente il processo passo dopo passo del programma. Ecco alcuni esempi:

Esempio 1: Stampa da 1 a 20:

Algoritmo:

  • Passo 1: Inizializzare X come 0,
  • Passo 2: incrementare X di 1,
  • Passo 3: stampare X,
  • Passo 4: Se X è inferiore a 20, allora torna al passo 2.

Diagramma di flusso:

Flowchart Algorithm

Esempio 2: Convertire la temperatura da Fahrenheit (℉) a Celsius (℃)

Algoritmo:

  • Passo 1: Leggere la temperatura in Fahrenheit,
  • Passo 2: Calcolare la temperatura con la formula C=5/9*(F-32),
  • Passo 3: Stampare C.

Diagramma di flusso:

Flowchart Algorithm 2

Esempio 3: Determinare se uno studente ha passato l'esame o no:

Algoritmo:

  • Passo 1: Inserire i voti di 4 corsi M1, M2, M3 e M4,
  • Passo 2: Calcolare il voto medio con la formula "Grade=(M1+M2+M3+M4)/4"
  • Passo 3: Se il voto medio è inferiore a 60, stampa "FAIL", altrimenti stampa "PASS".

Diagramma di flusso:

Algorithm Flowchart Example 4

Parte 6: Conclusione

Da quanto sopra, possiamo giungere alla conclusione che un diagramma di flusso è una rappresentazione pittorica di un algoritmo, un algoritmo può essere espresso e analizzato attraverso un diagramma di flusso. Un algoritmo mostra ogni passo per raggiungere la soluzione finale, mentre un diagramma di flusso mostra come eseguire il processo collegando ogni passo. Un algoritmo usa principalmente parole per descrivere i passi, mentre si può creare un diagramma di flusso con i simboli del diagramma di flusso per rendere il processo più logico.

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