Cenni sulle strutture dati

1.5.1. Variabili e tipi
Le variabili sono delle strutture in cui è possibile memorizzare dei dati. L'uso delle variabili semplifica di molto l'accesso diretto alle locazioni di memoria^[3]. La memoria RAM di un computer è un insieme molto grande di bit, che possono assumere il valore di zero o uno (acceso o spento). Un gruppo di 8 bit costituisce un byte; gruppi di due, tre, quattro, otto byte costituiscono una parola, la cui lunghezza varia a seconda dell'architettura hardware della macchina (si parla in questo caso di macchine a 16, 24, 32 o 64 bit).

Per rappresentare in notazione binaria un numero intero compreso tra 0 e 255, sono necessari 8 bit (1 byte). Ogni carattere alfabetico e di punteggiatura può essere codificato mediante un numero compreso tra 0 e 127, quindi per rappresentare un carattere alfanumerico nella memoria di un computer è sufficiente un byte. Per memorizzare una parola di 10 caratteri saranno necessari 10 byte.

Esistono diversi tipi di dato che possono essere memorizzati all'interno di un calcolatore elettronico, in particolare di solito distinguiamo i seguenti:

• numeri interi;
• numeri razionali, cioè i numeri ``con la virgola'' (floating point);
• caratteri alfanumerici;
• stringhe (sequenze di caratteri alfanumerici);
• puntatori.

I puntatori sono un tipo di dato fondamentale in un linguaggio come il C. In pratica un puntatore è una struttura dati che permette di memorizzare l'indirizzo di memoria di un'altra variabile. In Perl non faremo uso di puntatori, visto che non si accede mai direttamente alle locazioni di memoria della macchina.

La maggior comodità nell'uso delle variabili sta nel non doversi preoccupare (se non in casi particolari) della dimensione in bit del dato che intendiamo trattare e nel poter attribuire un identificativo mnemonico (nome della variabile) alle variabili stesse.

Così invece di dover lavorare a diretto contatto con le locazioni di memoria e i loro indirizzi, per memorizzare un numero o una parola ci basterà assegnarla ad una variabile: ``$a=13'', oppure ``$b="casa"'', ``$nome="Marco"'', ``$x=$y+$z-17'' e così via.

I linguaggi di programmazione tradizonali, come il Fortran, il Pascal o il BASIC, richiedono che sia definita a priori il tipo di ogni variabile: se la variabile ``a'' è di tipo numerico intero, non potrà contenere null'altro che numeri interi; se la variabile ``b'' è una variabile stringa, non potrà contenere altro che sequenze di caratteri alfanumerici. Inoltre le operazioni consentite sulle variabili dipenderanno dal tipo di variabili usate (ad esempio sarà possibile effettuare il prodotto tra due numeri, ma non tra due stringhe).

In Perl (ma già in C è presente questo principio) i tipi di dato tendono a confondersi; in ogni caso l'interprete del linguaggio si regola di volta in volta in base al contesto. Ad esempio se imposteremo ``$a=3'', allora vorrà dire che la variabile $a è intera, mentre impostando ``$a="gatto"'' comunicheremo automaticamente all'interprete che la variabile $a in questo contesto è da considerarsi una stringa.

Un array è una struttura dati che ci permette di accedere ad un insieme di variabili identificate da uno stesso nome. Un array ha una lunghezza pari al numero di variabili di cui è costituito. Può essere comodo pensare ad un array come ad una tabella costituita da una o più righe e da più colonne. Se l'array è formato da un'unica riga allora si parlerà di vettore, altrimenti parleremo di matrice.

Gli elementi dell'array (le variabili che lo costituiscono) sono identificate dallo stesso nome dell'array e da uno o più indici, che indicano la posizione dell'elemento all'intero del vettore o della matrice.

Ad esempio, pensiamo di voler memorizzare i nomi dei giorni della settimana all'interno dell'array di tipo stringa chiamato giorno; avremo la seguente struttura:

$giorno[0] = "lunedi'" $giorno[1] = "martedi'" $giorno[2] = "mercoledi'" $giorno[3] = "giovedi'" $giorno[4] = "venerdi'" $giorno[5] = "sabato" $giorno[6] = "domenica"

In Perl, come vedremo in seguito, gli indici degli elementi degli array cominciano dal numero 0; se l'array ha n elementi, allora l'indice dell'ultimo elemento sarà n-1.

1.5.3. Liste e grafi
Una lista è una struttura simile a quella di un vettore; a differenza degli array, la lunghezza della lista può variare in ogni momento aggiungendo o rimuovendo elementi; inoltre non è possibile raggiungere direttamente un preciso elemento della lista stessa, perché gli elementi non sono indicizzati come in un vettore: è necessario quindi scorrere la lista dal primo elemento, fino a quando non viene identificato l'elemento desiderato.

Un grafo è una generalizzazione di una lista: nelle liste ogni elemento ha un successore (escluso l'ultimo) ed un predecessore (escluso il primo); in un grafo invece la struttura può essere molto più ``intricata'': un elemento può avere più successori e più predecessori.

Fig. 4: Esempio di lista e grafo

1.5.4. File
Quando si memorizza un dato su un supporto magnetico come un hard disk o un nastro, o più in generale su un'unità di memoria di massa, lo si memorizza utilizzando una struttura chiamata file. Un file è una sequenza di byte; ai nostri fini un byte equivale ad un carattere. Il sistema non impone al file nessun tipo di struttura e non assegna nessun significato al suo contenuto. I byte assumono significato in funzione del programma che li interpreta . Inoltre, come vedremo, tutto questo è vero non solo per i file su disco, ma anche per le periferiche. I dischi, i messaggi di posta elettronica in partenza ed in arrivo, i caratteri battuti sulla tastiera, l'output sul video del terminale, i dati che passano da un programma all'altro attraverso i pipe sono tutti visti dal sistema e dai programmi da esso gestiti come file, ed in quanto tali non sono altro che sequenze di byte.