Progettare cicli corretti

Schemi

Ciò che una variabile significa

La maggior parte dei cicli non si inventa: si monta con pochi pezzi che ricompaiono in tutti i programmi. Ogni pezzo è una variabile con un’inizializzazione prima del ciclo, un aggiornamento al suo interno e, soprattutto, un significato che vale dopo ogni iterazione. Conoscere i pezzi per il loro significato, e non per la loro forma, è ciò che permette di combinarli senza errori.

• Un contatore vale quanti dati sono stati elaborati (o quanti soddisfano una condizione). Si inizializza a 0, perché prima della prima iterazione non ne è stato elaborato nessuno, e si aggiorna con ++count, solo quando c’è qualcosa da contare.
• Un accumulatore vale la combinazione dei dati elaborati: la loro somma, il loro prodotto. Si inizializza all’elemento neutro dell’operazione (0 per la somma, 1 per il prodotto), perché la somma di nessun dato è 0 e il prodotto di nessun dato è 1.
• Un massimo vale il maggiore dei dati elaborati, e un minimo, il minore. Il massimo di nessun dato non esiste: per questo si inizializza con il primo dato, e non con un numero scelto a caso.
• Una sentinella è un valore dell’input che non è un dato, ma il segnale che i dati sono finiti. Lo schema esige di leggere una volta prima del ciclo e un’altra alla fine del corpo, come ha fatto la lezione Cicli sommando fino allo zero, in modo che la condizione esamini ogni valore prima che venga elaborato, e la sentinella non sia mai contata come dato.
• Un flag è un bool che dice se qualcosa è accaduto almeno una volta tra i dati elaborati. Si inizializza a false e passa a true la prima volta che accade; nessuna iterazione successiva lo riporta a false.

Un esempio con tutti i pezzi

Un registro pluviometrico annota i millimetri caduti ogni giorno. Il programma legge prima una soglia, e poi le misure di vari giorni, terminate da un numero negativo, che non è una misura possibile e fa da sentinella; scrive quante misure ci sono, la loro media, il massimo, quanti giorni hanno superato la soglia e se c’è stato qualche giorno senza pioggia.

#include <iostream>#include <print>​int main(){    double threshold{};    std::cin >> threshold;    int count{0};          // contatore: misure elaborate    int aboveCount{0};     // contatore: misure sopra la soglia    double total{0.0};     // accumulatore: somma delle misure    double largest{0.0};   // massimo: vale solo se count > 0    bool dryDay{false};    // flag: almeno un giorno senza pioggia    double value{};    std::cin >> value;    while (std::cin && value >= 0.0) {        if (count == 0 || value > largest) {            largest = value;        }        ++count;        total += value;        if (value > threshold) {            ++aboveCount;        }        if (value == 0.0) {            dryDay = true;        }        std::cin >> value;    }    if (count == 0) {        std::println("Nessuna misura.");    } else {        std::println("Misure: {}; media: {:.2f} mm", count, total / count);        std::println("Massimo: {:.1f} mm; giorni sopra {:.1f} mm: {}", largest, threshold, aboveCount);        std::println("Giorni senza pioggia: {}", dryDay ? "sì" : "no");    }}

104.5 0 12.5 21.5 7.5 -1

Misure: 5; media: 9.20 mmMassimo: 21.5 mm; giorni sopra 10.0 mm: 2Giorni senza pioggia: sì

Quattro decisioni meritano un commento. La condizione count == 0 || value > largest inizializza il massimo con il primo dato senza una lettura a parte: nella prima iterazione il contatore vale 0 e l’assegnamento avviene sempre; nelle successive, solo se il dato supera il massimo. Il confronto value == 0.0 è esatto, perché il valore è stato letto e non calcolato: la cifra 0 si converte nello zero esatto, e l’avvertenza della lezione I numeri in virgola mobile contro == riguarda i risultati di operazioni. La condizione del ciclo include std::cin, in modo che un input che finisce senza sentinella termini anch’esso il ciclo. E la media si calcola solo se ci sono misure: con count uguale a 0, total / count sarebbe $0/0$, che in virgola mobile non è un errore, ma il valore «non è un numero», che il programma scriverebbe senza avviso.

Si osservi che in ogni riga della figura ogni variabile rispetta il suo significato rispetto alle misure elaborate fin lì: total è la loro somma, largest il loro massimo, dryDay dice se tra esse c’è stato uno zero. Questa proprietà, che vale dopo ogni iterazione, ha un nome.