Informatica e Problem Solving PDF

Informatica e Problem Solving Definizione di Informatica 1 Origine Dal francese "INFORMATion + automatIQUE": informazione automatica. 2 Scopo Elaborazione di informazioni digitalizzate, cioè rappresentate mediante cifre binarie 0/1 contenute nei computer. 3 Caratteristiche...

Informatica e Problem Solving Definizione di Informatica 1 Origine Dal francese "INFORMATion + automatIQUE": informazione automatica. 2 Scopo Elaborazione di informazioni digitalizzate, cioè rappresentate mediante cifre binarie 0/1 contenute nei computer. 3 Caratteristiche Operazioni veloci, automatizzabili e ripetibili nel tempo. Pensiero Computazionale Definizione Processo mentale per formulare e risolvere problemi attraverso la concettualizzazione. Approccio Pensare a più livelli di astrazione per affrontare le sfide. Applicazione Utilizzato per sviluppare soluzioni logiche e creative ai problemi. Coding Definizione 1 Dall'inglese "to code": codificare. Traduce il pensiero umano in codici. 2 Scopo Rendere le istruzioni comprensibili a un computer. Caratteristica 3 Procedimento rigoroso e non ambiguo. Linguaggio di Naturale vs Programmazione Linguaggio Naturale Linguaggio di Programmazione La parola "VITE" può avere diversi significati, creando Non ci sono ambiguità, ogni termine ha un significato ambiguità. preciso. Metodi dell'Informatica Automazione Processi che funzionano senza intervento umano, aumentando efficienza e precisione. Simulazione Riproduzione virtuale di sistemi reali per test e previsioni. Programmazione Scrittura di codice per istruire i computer a eseguire compiti specifici. Processo di Risoluzione dei Problemi Problema Strategia Risolutiva Soluzione Partendo dagli elementi noti Insieme di passi da compiere Obiettivo che vogliamo (input), trovare gli elementi per giungere alla soluzione. raggiungere. ignoti (output). Esempio 1 Problema Emettere un biglietto ferroviario. 2 Input Stazione di partenza/arrivo, data, orario, numero di persone. 3 Processo – strategia risolutiva Elaborazione dei dati nel sistema di prenotazione. 4 Output Biglietto ferroviario emesso con le informazioni richieste. Processo di Risoluzione dei Problemi Problema Strategia Risolutiva Soluzione Partendo dagli elementi noti Insieme di passi da compiere Obiettivo che vogliamo (input), trovare gli elementi per giungere alla soluzione. raggiungere. ignoti (output). Verifica dei risultati Verificare che i risultati ottenuti corrispondano agli obiettivi finali Il Problem Solving 1 Definizione Processo per analizzare e risolvere situazioni problematiche in modo efficace. 2 Divide et Impera Scomposizione del problema in sottoproblemi più semplici da affrontare. 3 Applicazione Utile in informatica e in molti altri campi della vita quotidiana. Importanza del Problem Solving Innovazione Stimola la ricerca di soluzioni creative e innovative. Logica Sviluppa il pensiero logico e analitico. Efficienza Migliora l'efficienza nell'affrontare sfide complesse. Esempio: Torta Sacher L'Analisi del Problema 1 Chiarire l'Incognita 2 Eliminare Superfluo Identificare con precisione Rimuovere dettagli inutili e gli obiettivi da raggiungere. chiarire ogni aspetto del problema, eliminando ambiguità, 3 Verificare la Soluzione 4 Astrarre il Problema Assicurarsi che la soluzione Generalizzare il problema, ottenuta corrisponda facilitando l'applicazione di effettivamente a quella tecniche risolutive note o lo cercata. sviluppo di nuove strategie. 5 Individuare i vincoli Identificare i limiti della soluzione. Il Concetto di Astrazione Procedimento mentale che permette di sostituire un insieme di oggetti concreti con un concetto più generale, che ne cattura le proprietà essenziali e comuni. Semplificazione Identificazione di Ridurre la complessità Pattern focalizzandosi sugli elementi Riconoscere strutture comuni essenziali tra problemi diversi Riutilizzo Comunicazione Sviluppare soluzioni generali Facilitare la trasmissione di applicabili a più contesti concetti complessi Esempio: La Modellizzazione del Problema Dato un problema da risolvere, un modello rappresenta una semplificazione della realtà, focalizzandosi sugli aspetti più rilevanti e trascurando i dettagli superflui. 1 Studio del Fenomeno Analisi approfondita della realtà e raccolta dei dati rilevanti 2 Costruzione del Modello Sviluppo di una rappresentazione semplificata basata sulle osservazioni 3 Sperimentazione Applicazione del modello a scenari reali o simulati 4 Verifica Confronto tra i risultati del modello e la realtà osservata 5 Ottimizzazione Raffinamento del modello per migliorarne l'accuratezza e l'efficienza Classificazione dei Modelli per Uso Modelli Descrittivi o Statici Modelli Predittivi Modelli Prescrittivi Rappresentazione fedele della realtà, con Questi modelli forniscono gli elementi Questi modelli non solo prevedono eventuali semplificazioni. necessari per prevedere l'evoluzione l'evoluzione di un sistema, ma futura di un sistema o fenomeno. suggeriscono anche azioni specifiche per raggiungere un obiettivo desiderato. Esempio: un modello climatico che Esempio: un modello economico che Esempio: un modello di ottimizzazione descrive le condizioni atmosferiche prevede l'andamento del PIL in base a che suggerisce la migliore allocazione di attuali senza fare previsioni. vari fattori. risorse in un'azienda. Classificazione dei Modelli per Natura Tipo di Modello Caratteristiche Principali Esempi di Applicazione Modelli Analogici Rappresentazione fisica in scala, Modelli architettonici, simulatori di volo fedeltà visiva e tattile Modelli Simbolici/Matematici Uso di equazioni e simboli, alta Modelli di crescita economica, precisione e generalizzabilità equazioni della fisica Modelli Logici Basati su regole e sequenze logiche, Algoritmi facilmente implementabili in software Metodi per Trovare la Strategia Risolutiva La ricerca di una strategia risolutiva efficace è un processo creativo e analitico. 1 Conoscenza del Tema 2 Approccio per Tentativi 3 Utilizzo dell'Esperienza Una comprensione approfondita L'iterazione attraverso diverse Sfruttare metodi risolutivi già del dominio del problema è possibilità, imparando da ogni sperimentati in problemi simili può fondamentale. tentativo, può portare a soluzioni accelerare significativamente il preziose. processo di risoluzione. 4 Backtracking 5 Scomposizione in Sottoproblemi Questo metodo implica il "ripercorrere il cammino Dividere un problema complesso in componenti più all'indietro", partendo dalla soluzione desiderata e gestibili può semplificare notevolmente il processo di lavorando a ritroso per identificare i passaggi necessari.\ risoluzione. Risoluzione ed Esecuzione: due fasi distinte Nel processo di problem-solving, è cruciale distinguere tra la fase di risoluzione e quella di esecuzione. Fase di Risoluzione Fase di Esecuzione Questa fase si concentra sull'individuazione di una strategia Una volta definita la strategia, la fase di esecuzione implica efficace per raggiungere l'obiettivo. l'implementazione pratica delle azioni necessarie descritte Durante questa fase, si esplorano diverse possibilità, si nel procedimento di risoluzione. valutano approcci alternativi e si definisce un piano d'azione. Il computer L’esecutore può essere un computer, in tal caso il risolutore deve prendere in considerazione: il linguaggio che il computer è in grado di interpretare, l’insieme di azioni che è in grado di compiere; le regole che a ogni frase corretta del linguaggio associano le relative azioni da compiere.