C++ Teoria e Ambiente di programmazione

674 Pages·2016·6.91 MB·Italian

by  Agostino Lorenzi

Agostino Lorenzi Vittorio Moriggia
INFORMATICA
C++
Teoria e Ambiente
di programmazione
ATLAS
ISBN 978-88-268-9095-1
Edizioni:
Certi Car Graf
2 3 4 5 6 7 8 9 10
Certificazione
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Cartaria, Cartotecnica, Grafica
Direzione editoriale: Roberto Invernici
La casa editrice ATLAS opera con il Sistema
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Disegni: Claudio Tognozzi - Vavassori & Vavassori
Stampa: Vincenzo Bona - Torino
Con la collaborazione della Redazione e dei Consulenti dell’I.I.E.A.
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PRESENTAZIONE
UN’OPERA MISTA, MULTIMEDIALE E DIGITALE
Il testo propone lo studio e l’applicazione delle tecnologie dell’informatica secondo le Linee
guida della disciplina Informatica per il secondo biennio negli Istituti tecnici, settore tecnologico.
È una proposta editoriale mista, composta di materiali a stampa, materiali on line, materiali
multimediali e interattivi; inoltre è disponibile in forma digitale (E-book) su piattaforma dedicata.
MATERIALI A STAMPA
Il testo propone un’integrazione tra la trattazione teorica dell’informatica e la presentazione
delle caratteristiche dell’ambiente di sviluppo nel linguaggio C++.
La parte iniziale, dopo i richiami alla terminologia di base e ai concetti matematici impiegati in
informatica, illustra l’architettura e le risorse del sistema di elaborazione, il sistema operativo
Windows, la shell dei comandi.
Nella seconda parte, dopo aver introdotto le linee metodologiche per la progettazione degli
algoritmi, vengono presentate le caratteristiche e la sintassi del linguaggio C++ e le note
operative per l’uso degli ambienti di sviluppo.
La programmazione ad oggetti è introdotta non soltanto a livello teorico, ma mostrando,
in modo facile e intuitivo per gli studenti, come essa sia il paradigma che trova un’ampia
applicazione pratica nello sviluppo del software moderno, basato su classi e oggetti. Viene
presentata anche la programmazione guidata dagli eventi e la costruzione di interfacce per
l’utente.
L’ultima parte riguarda le reti e Internet, gli elementi fondamentali del codice HTML e dei fogli
di stile per creare le pagine Web, oltre al linguaggio di programmazione lato client (JavaScript)
per la gestione locale di eventi in Internet(*).
Alla fine del testo ci sono le schede Focus notes per l’utilizzo del lessico e della terminologia
di settore anche in lingua inglese.
Gli aspetti applicativi sono presentati sotto forma di progetti, accompagnati da note pratiche
e videate di spiegazione, per favorire la didattica laboratoriale a scuola e la rielaborazione
personale dello studente a casa. Lo studente viene guidato alla risoluzione di problemi secondo
una precisa metodologia di sviluppo del progetto informatico.
All’inizio di ogni capitolo sono enunciati gli obiettivi di apprendimento e i contenuti trattati. Lo
studente può svolgere un’efficace attività di autoverifica attraverso le domande strutturate
(con soluzioni alla fine del testo) e i numerosi problemi proposti come esercitazioni, simili ai
progetti svolti all’interno dei capitoli. Ogni capitolo si chiude con la scheda di autovalutazione
che contiene l’elenco delle conoscenze e delle abilità previste come esito di apprendimento
al termine del capitolo.
(*) Le tecnologie Web lato server (ASP.NET e Php) con accesso ai database in rete sono trattate nel volume: A. Lorenzi,
E. Cavalli - Progettazione dei database, Linguaggio SQL, Dati in rete (Access, MySQL, Pagine ASP, Pagine Php) - Atlas,
ISBN 978-88-268-1675-3.
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MATERIALI ON LINE
I materiali a stampa si integrano e si completano con una grande ricchezza e varietà di materiali
on line, in diversi formati, disponibili per Studenti e Docenti sulla Libreria Web, accessibile
tramite un collegamento diretto alla home page del sito dell’Atlas: www.edatlas.it oppure con
il seguente codice QR per dispositivi mobili.
I materiali riguardano non solo ampi approfondimenti e integrazioni dei contenuti trattati nel
testo, ma anche i materiali digitali e multimediali utili per lo sviluppo dei progetti proposti, i
programmi eseguibili dei progetti del testo con videate delle fasi di esecuzione che lo studente
può usare per controllare l’attività di programmazione personale o di gruppo, le note e le lezioni
multimediali sull’uso operativo degli ambienti e delle tecnologie software. I riferimenti ai
Materiali on line sono indicati, in modo puntuale e con numerazione progressiva, al termine dei
paragrafi di ogni capitolo, richiamati con l’apposito simbolo.
I riferimenti sono inoltre elencati nell’indice generale del testo.
I materiali sono un repository alimentato e aggiornato in modo continuo, perché diventino
parte integrante del testo, del quale costituiscono un’espansione didattica a supporto di un
migliore approfondimento della disciplina. Inoltre permettono di avere un volume cartaceo più
agile.
MATERIALI MULTIMEDIALI E DIDATTICI PER L’INSEGNANTE
A disposizione del Docente ci sono innanzitutto i Materiali didattici per l’insegnante, dispo-
nibili nell’area riservata del sito della Casa Editrice, a cui i Docenti possono accedere con
password, e contemplano:
(cid:127) traccia per la compilazione dei Piani di lavoro per i Consigli di classe
(cid:127) soluzioni ai problemi del testo
(cid:127) repertorio di esercizi da assegnare come verifiche in classe.
Inoltre i Docenti possono disporre, a richiesta, di materiali multimediali e interattivi su
supporto digitale:
(cid:127) presentazioni in PowerPoint e in pdf che illustrano i contenuti dei capitoli e che possono
essere utilizzati con la LIM per lezioni multimediali in classe;
(cid:127) codici sorgente completi dei programmi presentati nel volume;
(cid:127) file completi dei progetti di pagine Web e fogli di stile;
(cid:127) ulteriore repertorio di esercizi che possono essere assegnati come autoverifiche per gli
studenti.
L’Editore
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INDICE
PARTE PRIMA - PREMESSE INTRODUTTIVE 11
Capitolo 1 - Nozioni di base e richiami matematici .................................................................................................... 11
1 L’evoluzione dell’informatica ..................................................................................................................................... 12
2 Le risorse tecnologiche e le applicazioni ................................................................................................................... 13
3 I termini di uso comune ............................................................................................................................................ 16
4 I sistemi di numerazione .......................................................................................................................................... 21
5 Il sistema binario ...................................................................................................................................................... 21
Le operazioni nel sistema binario ......................................................................................................................... 22
Il sistema ottale .................................................................................................................................................... 24
6 Il sistema esadecimale ............................................................................................................................................. 25
7 Regole di conversione binario/esadecimale ............................................................................................................... 25
Regole di conversione binario/ottale ..................................................................................................................... 26
8 La codifica delle informazioni ................................................................................................................................... 27
9 Rappresentazione dei numeri interi ........................................................................................................................... 28
10 Rappresentazione dei numeri reali ........................................................................................................................... 29
11 Rappresentazione delle informazioni alfanumeriche ................................................................................................... 31
12 Proposizioni e connettivi logici .................................................................................................................................. 34
13 Tavole di verità ......................................................................................................................................................... 36
14 Le funzioni .............................................................................................................................................................. 39
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................. 40
Problemi ............................................................................................................................................. 42
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE .................................................................................................................................. 46
PARTE SECONDA - L’AMBIENTE DI LAVORO CON IL COMPUTER 47
Capitolo 2 - Il sistema di elaborazione ........................................................................................................................ 47
1 Concetto intuitivo di dispositivo automatico ............................................................................................................... 48
Definizione formale di automa .............................................................................................................................. 49
2 Struttura generale del sistema di elaborazione ......................................................................................................... 52
3 L’unità centrale di elaborazione ................................................................................................................................. 54
4 La memoria centrale ................................................................................................................................................. 56
5 Le unità di input e di output ..................................................................................................................................... 60
6 Le memorie di massa ............................................................................................................................................... 62
7 Il collegamento delle periferiche ................................................................................................................................ 65
8 Il software ................................................................................................................................................................ 66
9 Il sistema operativo .................................................................................................................................................. 67
10 La struttura modulare di un sistema operativo .......................................................................................................... 68
La sicurezza ........................................................................................................................................................ 71
11 L’interprete dei comandi ........................................................................................................................................... 75
12 I linguaggi di programmazione .................................................................................................................................. 76
13 Il software applicativo ............................................................................................................................................... 78
Lo sviluppo del software ...................................................................................................................................... 79
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................. 81
Problemi ............................................................................................................................................. 83
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE ................................................................................................................................. 86
Capitolo 3 - Il sistema operativo Windows ................................................................................................................. 87
1 Caratteristiche generali ............................................................................................................................................. 88
2 Avvio e arresto del sistema ...................................................................................................................................... 88
3 Il desktop ................................................................................................................................................................. 90
4 Il Pannello di controllo .............................................................................................................................................. 92
5 Il mouse ................................................................................................................................................................... 93
6 Installazione e rimozione di nuovi programmi ........................................................................................................... 94
7 Multitasking .............................................................................................................................................................. 94
8 L’interfaccia standard delle applicazioni .................................................................................................................... 96
9 Il pulsante Start ........................................................................................................................................................ 97
Il programma per l’editing dei testi ....................................................................................................................... 99
10 Cartelle e file ............................................................................................................................................................ 101
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11 Le operazioni sui file ................................................................................................................................................. 104
12 La compressione dei file ........................................................................................................................................... 108
I virus .................................................................................................................................................................. 110
13 La Guida in linea ...................................................................................................................................................... 111
14 Gestione di una stampante ...................................................................................................................................... 113
15 Connessione e rimozione di periferiche ..................................................................................................................... 114
16 Copie di sicurezza .................................................................................................................................................... 114
Lavorare in rete .................................................................................................................................................. 115
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................. 119
Problemi ............................................................................................................................................. 120
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE .................................................................................................................................. 122
Il Prompt dei comandi ................................................................................................................................................. 123
1 La finestra Prompt dei comandi ................................................................................................................................ 123
2 I file e le directory .................................................................................................................................................... 124
3 I comandi ................................................................................................................................................................. 126
4 I comandi per la gestione di directory e file ............................................................................................................... 127
5 La ridirezione di input e output ................................................................................................................................. 131
6 La pipeline ................................................................................................................................................................ 134
Gestione del sistema e delle periferiche ............................................................................................................... 135
7 I file batch ................................................................................................................................................................ 137
AUTOVERIFICA:Problemi ............................................................................................................................................. 144
PARTE TERZA - LA PROGRAMMAZIONE 147
Capitolo 4 - Progettazione degli algoritmi .................................................................................................................. 147
1 Modello del problema ............................................................................................................................................... 148
2 Dati e azioni ............................................................................................................................................................ 149
3 La metodologia di lavoro ........................................................................................................................................... 152
4 Definizione di algoritmo ............................................................................................................................................ 153
Caratteristiche dell’algoritmo ................................................................................................................................ 154
5 Algoritmo ed esecutore ............................................................................................................................................. 155
6 Acquisire e comunicare i dati .................................................................................................................................... 156
7 Gli operatori ............................................................................................................................................................ 158
8 Strumenti per la stesura di un algoritmo ................................................................................................................... 159
9 L’individuazione dei dati di un problema ................................................................................................................... 163
La macchina di Turing ......................................................................................................................................... 164
10 Le strutture di controllo ............................................................................................................................................ 168
11 La struttura di alternativa ......................................................................................................................................... 173
Osservazioni sulla struttura di alternativa ............................................................................................................ 174
12 La ripetizione ........................................................................................................................................................... 176
Le strutture derivate ............................................................................................................................................ 178
13 Ripetizione precondizionale ...................................................................................................................................... 178
Confronto tra le strutture di ripetizione ................................................................................................................. 180
14 La ripetizione con contatore ..................................................................................................................................... 181
La struttura di scelta multipla ............................................................................................................................... 183
15 Organizzazione degli algoritmi .................................................................................................................................. 186
16 Procedure con parametri .......................................................................................................................................... 192
Passaggio di parametri ....................................................................................................................................... 195
17 Funzioni ................................................................................................................................................................... 196
18 Funzioni ricorsive ..................................................................................................................................................... 197
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................. 199
Problemi ............................................................................................................................................. 203
Problemi di riepilogo ............................................................................................................................. 208
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE .................................................................................................................................. 210
Capitolo 5 - Il linguaggio C++ ....................................................................................................................................... 211
1 Le basi del linguaggio ............................................................................................................................................... 212
2 Gli statement ........................................................................................................................................................... 215
3 La dichiarazione delle variabili e delle costanti .......................................................................................................... 216
I tipi di dati del linguaggio C++ ............................................................................................................................. 218
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4 Le frasi di commento ............................................................................................................................................... 219
5 L’assegnazione dei valori alle variabili ....................................................................................................................... 219
Operatore ++ ....................................................................................................................................................... 222
6 Il casting per la conversione di tipo .......................................................................................................................... 223
7 Gli operatori di relazione e logici .............................................................................................................................. 225
8 Le istruzioni di ingresso e uscita .............................................................................................................................. 227
9 Le fasi della programmazione ................................................................................................................................... 230
10 L’importanza della documentazione .......................................................................................................................... 233
11 La programmazione strutturata ................................................................................................................................ 234
12 La sequenza ............................................................................................................................................................ 235
13 La struttura di alternativa .......................................................................................................................................... 236
Le strutture annidate di alternativa ....................................................................................................................... 239
14 La ripetizione ............................................................................................................................................................ 240
15 La ripetizione precondizionale ................................................................................................................................... 242
16 La ripetizione con contatore ...................................................................................................................................... 245
La struttura di ripetizione for e l’operatore virgola ................................................................................................. 247
La struttura di scelta multipla .............................................................................................................................. 249
17 Lo sviluppo top-down ............................................................................................................................................... 251
18 Le funzioni ............................................................................................................................................................... 252
19 Funzioni con parametri ............................................................................................................................................. 255
20 Il passaggio di parametri .......................................................................................................................................... 257
21 Dichiarazione delle funzioni con i prototipi ................................................................................................................. 262
Regole di visibilità ............................................................................................................................................... 265
22 Le funzioni predefinite .............................................................................................................................................. 267
Namespace e librerie di inclusione ............................................................................................................................ 269
23 Function overloading ................................................................................................................................................ 272
La ricorsione ....................................................................................................................................................... 274
24 Costanti ed enumerazioni ........................................................................................................................................ 277
25 L’array ...................................................................................................................................................................... 279
26 L’array a due dimensioni .......................................................................................................................................... 283
27 Le strutture .............................................................................................................................................................. 286
28 I puntatori ................................................................................................................................................................ 289
AUTOVERIFICA: Domande ............................................................................................................................................ 295
Problemi ............................................................................................................................................ 302
Problemi di riepilogo ........................................................................................................................... 307
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE .................................................................................................................................. 308
Ambienti di sviluppo in C++ ......................................................................................................................................... 309
CodeLite ......................................................................................................................................................................... 309
Visual C++ ..................................................................................................................................................................... 313
Capitolo 6 - Programmazione ad oggetti .................................................................................................................... 319
1 L’astrazione .............................................................................................................................................................. 320
2 Programmare con gli oggetti .................................................................................................................................... 321
3 La classe ................................................................................................................................................................. 322
4 Creazione di una classe ........................................................................................................................................... 325
5 Costruttore e distruttore .......................................................................................................................................... 329
Costruttore di copia ............................................................................................................................................. 333
6 Visibilità dei membri ................................................................................................................................................. 335
Funzioni friend ..................................................................................................................................................... 338
7 Ereditarietà .............................................................................................................................................................. 342
Gerarchia delle classi ed ereditarietà multipla ....................................................................................................... 346
8 Polimorfismo e overloading ....................................................................................................................................... 349
Membri protected ................................................................................................................................................ 350
9 Riscrittura di metodi nelle classi derivate ................................................................................................................... 351
Classi e overloading degli operatori ..................................................................................................................... 357
10 Funzioni virtuali ........................................................................................................................................................ 361
Osservazioni sulla programmazione orientata agli oggetti ..................................................................................... 364
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................. 365
Problemi ............................................................................................................................................. 368
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE .................................................................................................................................. 370
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Capitolo 7 - Strutture di dati e algoritmi ..................................................................................................................... 371
1 Ricerca di un elemento in un array ........................................................................................................................... 372
2 Ordinamento degli elementi di un array ..................................................................................................................... 374
3 Array paralleli ........................................................................................................................................................... 376
4 La tabella .................................................................................................................................................................. 378
5 La pila ...................................................................................................................................................................... 382
Implementazione della pila con un array ............................................................................................................... 382
6 La coda .................................................................................................................................................................... 385
Implementazione della coda con un array ............................................................................................................ 385
7 Le liste ..................................................................................................................................................................... 387
8 Template di funzioni ................................................................................................................................................. 393
9 Template delle classi ................................................................................................................................................ 394
Template di classe con due parametri .................................................................................................................. 398
10 La libreria standard STL ........................................................................................................................................... 401
11 Il contenitore per le stringhe ..................................................................................................................................... 402
12 Il contenitore vector .................................................................................................................................................. 404
13 Gestione delle eccezioni ........................................................................................................................................... 406
14 Iteratori .................................................................................................................................................................... 408
Uso di un template di funzione per visualizzare un vector .................................................................................... 409
15 Il contenitore list ....................................................................................................................................................... 410
16 Il contenitore map .................................................................................................................................................... 413
17 Algoritmi generici ..................................................................................................................................................... 418
18 Algoritmi per l’ordinamento ....................................................................................................................................... 422
Altri algoritmi standard ........................................................................................................................................ 424
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................. 425
Problemi ............................................................................................................................................. 429
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE ................................................................................................................................. 432
Capitolo 8 - Flussi di dati ............................................................................................................................................ 433
1 Le classi di input/output ........................................................................................................................................... 434
2 Input e output standard ........................................................................................................................................... 435
Overloading degli operatori << ............................................................................................................................. 437
3 Archivi di dati ........................................................................................................................................................... 439
4 File di testo e file binari ............................................................................................................................................ 440
5 Operazioni e accesso agli archivi .............................................................................................................................. 441
6 Lettura e scrittura in un file di testo .......................................................................................................................... 442
7 Apertura esplicita dei file ........................................................................................................................................... 445
8 Errori nelle operazioni sui file .................................................................................................................................... 446
Gestione strutturata delle eccezioni ...................................................................................................................... 447
9 Controllo della fine del file ......................................................................................................................................... 450
10 Stream su stampante ............................................................................................................................................... 451
11 Uso degli stream in un’applicazione gestionale .......................................................................................................... 452
12 Accesso sequenziale per gli archivi con record a lunghezza costante ....................................................................... 457
13 Iteratori per gli stream .............................................................................................................................................. 460
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................. 466
Problemi ............................................................................................................................................. 468
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE .................................................................................................................................. 470
Programmazione guidata dagli eventi e interfaccia utente ........................................................................................ 471
1 L’ambiente di programmazione ................................................................................................................................. 471
2 Gli oggetti per le interfacce grafiche ......................................................................................................................... 474
3 Creazione di applicazioni in Visual C++ .................................................................................................................... 475
4 Form e controlli ........................................................................................................................................................ 478
Le proprietà degli oggetti ..................................................................................................................................... 480
5 Form ....................................................................................................................................................................... 482
6 Pulsanti di comando, caselle di testo e finestre di messaggio ................................................................................... 482
7 Caselle di controllo e pulsanti di opzione .................................................................................................................. 488
8 Casella di riepilogo e casella combinata ................................................................................................................... 491
9 Finestre di dialogo comuni ....................................................................................................................................... 494
10 I menu ..................................................................................................................................................................... 498
11 Metodi e gestione degli eventi ................................................................................................................................... 501
AUTOVERIFICA:Problemi ............................................................................................................................................. 507
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PARTE QUARTA - RETI E WEB 509
Capitolo 9 - Reti e Internet .......................................................................................................................................... 509
1 Le reti ...................................................................................................................................................................... 510
2 Classificazione delle reti ........................................................................................................................................... 510
3 Mezzi trasmissivi e dispositivi di rete ........................................................................................................................ 512
4 Le reti pubbliche ....................................................................................................................................................... 515
Intranet e Extranet ............................................................................................................................................... 516
5 I protocolli ................................................................................................................................................................ 517
6 Internet e Web ......................................................................................................................................................... 518
Il sistema dei nomi di dominio ............................................................................................................................. 519
7 Le applicazioni di Internet e del Web ........................................................................................................................ 520
8 La sicurezza delle reti .............................................................................................................................................. 524
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................ 526
Problemi ............................................................................................................................................ 529
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE .................................................................................................................................. 530
Capitolo 10 - Pagine Web e fogli di stile ..................................................................................................................... 531
1 Le pagine per i siti Internet ....................................................................................................................................... 532
I formati degli oggetti multimediali ........................................................................................................................ 534
2 Il linguaggio HTML ................................................................................................................................................... 539
Caratteri speciali ................................................................................................................................................. 543
3 La formattazione ...................................................................................................................................................... 546
I nomi dei file ...................................................................................................................................................... 552
Unione di celle nelle tabelle ................................................................................................................................. 555
4 Elementi multimediali ............................................................................................................................................... 556
5 I form e l’interazione con l’utente .............................................................................................................................. 560
6 Fogli di stile CSS ..................................................................................................................................................... 563
7 Accessibilità e usabilità ............................................................................................................................................ 586
Creazione di siti Web .......................................................................................................................................... 588
AUTOVERIFICA:Domande ............................................................................................................................................. 590
Problemi ............................................................................................................................................. 593
SCHEDA DI AUTOVALUTAZIONE .................................................................................................................................. 596
Programmazione Web con JavaScript e HTML5 ......................................................................................................... 597
1 Il linguaggio JavaScript ............................................................................................................................................. 597
2 Le canvas ................................................................................................................................................................ 613
3 Cookie e Webstorage ............................................................................................................................................... 626
4 Validazione dei dati di un form .................................................................................................................................. 631
AUTOVERIFICA:Problemi ............................................................................................................................................. 633
FOCUS NOTES 635
Operating systems ......................................................................................................................................................... 636
Computer programming .................................................................................................................................................. 637
Object Oriented Programming ........................................................................................................................................ 637
Computer networks ........................................................................................................................................................ 638
Internet and Web ............................................................................................................................................................ 639
Publishing Web pages .................................................................................................................................................... 640
Glossary ........................................................................................................................................................................ 641
Acronyms ...................................................................................................................................................................... 644
APPENDICE 645
Tabella dei caratteri ........................................................................................................................................................ 646
Pseudocodifica ............................................................................................................................................................... 648
Linguaggio C++ .............................................................................................................................................................. 649
Tag HTML ...................................................................................................................................................................... 656
Tabella dei colori ............................................................................................................................................................. 659
Soluzioni alle domande di autoverifica ........................................................................................................................ 662
Indice analitico ................................................................................................................................................................ 664
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